DRM广播的性能优化和移动平台移植

发布时间：2017-10-27 07:29

  本文关键词：DRM广播的性能优化和移动平台移植

  更多相关文章： DRM广播 正交频分复用 低密度奇偶校验码 准循环低密度奇偶校验码 智能移动操作系统

【摘要】：众多先进的有线与无线数字通信方式的崛起使得人们可以便捷地享受各种高速数字数据业务,这让一些传统的模拟通信方式逐渐失去人们的青崃,调幅(AM, Amplitude Modulation)广播则是其中的代表。为了让传统的AM广播重新焕发活力,以DRM (Digital Radio Mondiale)为代表的数字声音广播的概念应运而生。DRM广播在传统AM广播设备的基础上加以改进就可以实现数字信息的传输,因而推广成本较低,具有极大的潜力。针对DRM数字声音广播,为了进一步了解其工作原理,提升其性能并推广其应用,本文进行了以下3个方面的工作：首先,DRM物理层使用了正交频分复用(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)调制来提供信号在衰落信道下的鲁棒性。但OFDM对同步误差十分敏感,因而DRM接收机需要格外注重对OFDM信号同步的设计与实现。本文详细介绍了DRM接收机中频率同步、时间同步、信道估计的理论基础和实现方式。这对于理解DRM广播的工作原理、分析其理论性能大有裨益。其次,标准DRM系统中使用了多级编码(MLC, Multilevel Coding)作为信道编码模块的结构,并使用码率兼容删余卷积(RCPC, Rate Compatible Punctured Convolutional)码作为MLC每一级的子编码。为了降低DRM系统的误码率,实现更加可靠的数字传输,使用更加先进的低密度奇偶校验(LDPC, Low Density Parity Check)码替换RCPC码作为信道编码。针对传输DRM信号的中短波信道,设计了MLC在此类信道下的码率分布,并在典型的中短波信道下进行了仿真。仿真结果表明LDPC码可以明显提升DRM系统的误码率性能。同时,作为LDPC码的一个子类,准循环LDPC (QC-LDPC, Quasi-Cyclic Low Density Parity Check)码所具有的结构特性可以减少存储校验矩阵的存储空间并降低编码的复杂度。因而本文将一般的LDPC码替换为QC-LDPC来提升DRM系统信道编码模块的应用效率。针对由原型图循环提升得到的QC-LDPC码,提出了相关构造算法来提升码字性能,仿真结果表明所构造码字在低误码率区域有着较好的性能。此外,为了进一步利用QC-LDPC码的结构特性,提出了一种新的QC-LDPC编码方式,将QC-LDPC码的编码分解为基码的编码,因而可极大降低编码所需的校验阵预处理的复杂度,减少存储编码矩阵所占用的内存空间。详细分析了此编码方式的编码复杂度。最后,现有DRM接收机主要有两种实现方式：一是使用硬件设备直接实现DRM信号的接收和解调,另一种则使用传统的AM收音机将DRM信号从载波频率位置接收后输入PC机并以软件无线电的方式实现信号的解调。其中以软件方式实现的DRM接收机无疑成本更低,但需要PC机,缺乏足够的灵活性。为了推广DRM数字广播的应用,本文将DRM软件接收机移植至Android和iOS这两个目前最为流行的移动操作系统上。这样传统的AM收音机配合任意一种使用这两类操作系统的移动智能设备就可以随时随地地接收解调DRM信号,进一步降低了DRM广播的推广成本。
【关键词】：DRM广播 正交频分复用 低密度奇偶校验码 准循环低密度奇偶校验码 智能移动操作系统
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN934.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 DRM数字音频广播概述10
• 1.1.1 DRM广播的发展历程10
• 1.1.2 DRM的特点10
• 1.2 LDPC码简介和研究现状10-11
• 1.3 移动智能平台简介11-12
• 1.3.1 Android平台简介11-12
• 1.3.2 iOS平台简介12
• 1.4 论文组织结构12-14
• 第二章 DRM系统分析与实现14-26
• 2.1 DRM发射机结构14-15
• 2.2 DRM信道模型15-16
• 2.3 DRM接收机同步系统分析16-25
• 2.3.1 频率捕获16-17
• 2.3.2 时间捕获17-19
• 2.3.3 帧同步19
• 2.3.4 频率跟踪19-20
• 2.3.5 信道估计20-23
• 2.3.6 时间跟踪23-24
• 2.3.7 采样误差估计24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 LDPC码用于DRM中短波信道的设计26-46
• 3.1 LDPC码的定义与表示26-28
• 3.1.1 LDPC码的定义26
• 3.1.2 Tanner图表示26-27
• 3.1.3 影响LDPC码性能的要素27-28
• 3.2 LDPC码的构造28-31
• 3.2.1 EG-LDPC码29
• 3.2.2 PG-LDPC码29-30
• 3.2.3 PEG构造法30-31
• 3.3 LDPC码的译码方式31-34
• 3.3.1 硬判决译码31-32
• 3.3.1.1 大数逻辑译码31-32
• 3.3.1.2 比特翻转译码32
• 3.3.2 软判决译码32-34
• 3.3.2.1 迭代置信传播译码32-34
• 3.3.2.2 分层迭代置信传播译码34
• 3.4 LDPC在DRM系统中的应用34-44
• 3.4.1 DRM中短波信道下MLC-LDPC的码率设计35-40
• 3.4.1.1 基于IMSD的码率设计36-39
• 3.4.1.2 基于PDL的码率设计39-40
• 3.4.2 LDPC码似然比修正40-41
• 3.4.3 仿真结果41-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第四章 基于原型图循环提升的QC-LDPC码的构造与编码46-64
• 4.1 QC-LDPC码简介46
• 4.2 基于原型图循环提升的QC-LDPC码构造46-55
• 4.2.1 TBC链搜索算法47-48
• 4.2.2 循环位移量分配的DES算法48-49
• 4.2.3 循环位移量分配的改进DES算法49-51
• 4.2.4 仿真结果51-55
• 4.3 基于原型图循环提升的QC-LDPC码的编码55-62
• 4.3.1 矩阵变换55-59
• 4.3.2 编码复杂度59-62
• 4.4 本章小结62-64
• 第五章 DRM接收机的移动平台移植64-72
• 5.1 DRM接收机的软件结构64-65
• 5.2 文件传输65-66
• 5.3 DRM接收机的移植66-68
• 5.3.1 Android JNI简介66
• 5.3.2 Android音频接口66-67
• 5.3.3 iOS音频接口67-68
• 5.4 移动平台的GUI设计68-70
• 5.5 本章小结70-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 6.1 总结72
• 6.2 展望72-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-80
• 作者简介80

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