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传统广播因使用模拟信号的处理方式导致其扩展性不佳,频谱利用率不高。进而发展出数字化广播,它全部采用数字化的信息处理方式,具有抗噪声干扰性好、音质失真小、频谱利用率高、覆盖范围广以及高速移动接收性能好等优点。欧美等发达国家已逐步实现从模拟广播全面转化为数字广播的发展局面,我国也于2013年发布调频频段数字音频广播相关标准拟稿。 本文根据数字音频广播系统的结构组成,以信道编码和调制子系统为研究对象,完成数据的编码与调制系统的方案设计。开展传输信道中各个编码模块功能实现以及采用正交频分复用技术实现编码数据调制的研究。 本文主要内容如下: (1)数据信道编码与调制系统的方案设计 通过学习编码和调制的理论知识,掌握信道编码各模块的功能。在此基础上,对数字广播的信道编码与调制进行系统设计。研究信道编码的实现算法及难点,结合实际情况,针对各项问题确定扰码、卷积编码、星座映射、交织和调制等模块的设计方案。其中使用OFDM技术实现编码数据的调制, OFDM技术能够将信道分为若干正交子信道来进行数据传输,这种正交性能够有效对抗信道间的干扰。 (2)编码模块和调制模块的功能仿真及性能研究 根据方案设计的各方面要求,使用MATLAB完成信道编码中扰码模块、卷积编码模块、交织模块和星座映射模块的功能仿真,并且验证了信道编码中纠错编码的设计方案能够提高抵抗突发错误干扰的能力。首先根据参数要求编写扰码模块M文件,实现扰码器功能,进而对信息序列进行加扰。其次编写在加入噪声信道中16QAM调制及解调的程序,实现其功能,得到解调接收信号的散点图和误比特率性能曲线图。在完成16QAM调制解调的基础之上加入卷积编码进行仿真,并使用软判决和硬判决两种解码方式。从仿真结果可以看出加入卷积编码作为纠错码以后,在同样的噪声信道中传输,包含卷积编码的传输误比特率低于不包含卷积编码的误比特率。其中使用硬判决译码方式的传输性能提高大约3dB,而使用软判决译码方式的传输性能比硬判决译码性能提高约2dB。完成卷积编码的功能仿真后再加入交织编码,以提高传输中对抗随机错误干扰的能力。采取编写自定义函数产生随机排列矢量的方式对数据进行交织编码。通过仿真分析得到加入交织编码比未加入交织编码的传输性能提高约2dB。可见纠错编码和交织编码结合使用时能够对数据进行可靠的传输,降低发生突发随机错误的可能性。最后根据方案要求,编写程序实现数据编码和OFDM系统的整体仿真。仿真验证结果表明扰码、卷积编码、交织算法和星座映射等模块的设计方案能够实现预期功能,并且性能良好。 (3)信道编码与调制子系统的硬件实现 在使用MATLAB对方案可行性进行验证仿真后,结合Altera公司的QuartusП运行环境,采用Verilog HDL硬件描述语言对信道编码与OFDM调制系统进程序编写。并加载到 Modelsim对所设计的系统模块进行功能仿真,仿真结果显示该设计已经实现预期功能。