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基于DAB系列标准的分层调制技术的应用

2008-03-12 嵌入式在线收藏 | 打印

引言

DAB(数字音频广播，又称尤里卡147计划)始于20世纪80年代，初衷主要在于提高音频质量和提供高速移动接收性能，当时只提供单一的音频服务。

随着形势的发展，DAB标准又发展了可以传播多媒体的技术，在提供音频服务基础上增加对数据、文字、图形与视频等服务的支持，DAB真正成为一个对信源透明的载体［1］。另外，还提供了增强和IP网融合的DAB．IP技术，为将来的三网融合做好准备。在移动性能上DAB系统有天然的优势，而在信道容量上DAB的带宽只有1．5 MHz。

本文在DAB系统的框架基础上，对信源采用高阶的差分调制，增加了实际传输的码流，提高了频谱利用率，并在此基础上提出了基于差分系统的分层调制技术来实现优先级控制，增加了系统的灵活性。

1分层调制

分层调制模式是对不同优先级的码流实现不同等级的保护，将高优先级码流调制到高保护的比特位，低优先级的码流调制到低保护比特位，以实现对不同优先级码流进行不同等级的保护。例如在视频编码中，编码器可以根据需要编出相应的基本层码流和增强层码流。基本层码流的数据能满足基本的视频需要，再加上相应的增强码流层能获得更好的收视效果。结合到分层调制模式中，就可以对基本码流采用高优先级的调制，确保在高速移动或恶劣的信道环境下能满足基本的视频需要，而对增强层码流采用低优先级的调制方式，在较好的信道环境下可接收到该码流，以确保获得基本服务，同时进一步提高视频质量。对运营商来说，可以针对不同优先级码流的特性，在组网时灵活兼顾组网效率和覆盖范围。对用户来说，可以牺牲一点图像质量来换取更好的移动性能。此外，还可以根据不同码流的特点进行有针对性的保护。例如对文本和视频不同容错率的信源采用不同等级的保护，使得系统能同时满足不同误码率的要求。

目前欧洲的DVB-T、DVB-H和美国的MEDIAFLO都采用了基于QAM(正交调幅)的分层调制［2-3］。如图1所示，高优先级码流映射为象限比特(左边2位)，低优先级码流映射为同象限内的比特位(右边2位)。由于图中象限之间的距离很大，所以高优先级码流不容易误判。而在能量一定的条件下，拉大了象限间比特位的距离意味着减小了象限内比特位的判断距离，由此产生了不同的保护等级。

为了有效降低接收端的复杂度，DAB采用了π-DQPsK(差分正交相移键控)调制方式。差分公式如下：

zl,k=zl-1,kyl,k

式中：l=2，3，…，L；k=一k/2≤k≤k/2；L为每个传输帧的OFDM(正交频分复用)符号数；K为子载波数。

利用高阶差分的分层调制可以在降低接收端复杂度的同时提高有限带宽的频谱利用率，还增加了码流的灵活性［4］。本文采用基于DAB框架的更高阶的16DAPSK(差分幅度相移键控)和32-DAPSK分别见图2和图3。系统框图如图4所示。

图中：θ1为象限间两点的弧度；θ2为象限内两点的弧度；p为星座内点到圆心的半径；β为比例因子，β=θ1／θ2。与QAM的一样，高优先级码流映射为象限比特，低优先级码流映射为同象限内的比特位，从而产生了不同的保护等级。另外，通过改变比例因子β的大小可以调节保护强度，例如当β=1时，高优先级码流和低优先级码流受保护程度相同。β越大，则高优先级码流受保护级别越大，同时，低优先级码流就越容易判错。

2实验仿真

在MATLB的Simulink平台上仿真了物理层的整个过程，仿真框图如图5所示。

对不同的信道、比例因子和调制方式分别进行了仿真，在误码率为10-7量级上测得数据如表l所示。

3结束语

相对于QAM的调制来说，差分调制有效地降低了接收端的复杂度，而损失的信噪比只有0．5 dB左右［5］。仿真结果表明，在基于DAB框架的传输系统中，采用分层调制技术可以有效地对不同优先级码流采取不同的保护等级，从仿真结果来看，在误码率为0-7量级，高优先级码流平均比低优先级码流有15dB左右的增益，从而可以满足不同视频质量的需要，提高了组网的灵活性和终端的移动性能。