ВКР: Разработка приемного устройства сигналов цифрового радиовещания стандарта DRM

1.

Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им.
проф. М.А. Бонч-Бруевича
Факультет Радиотехнологий связи (РТС)
Кафедра Телевидения и метрологии (ТВ и М)
Тема выпускной квалификационной работы:
«Разработка приемного устройства сигналов цифрового
радиовещания стандарта DRM»
Студент группы РЦТ-61:
О.А. Гуминский
Научный руководитель:
Начальник НОЦ ТИОС, С.В. Мышьянов
2020 год

2.

Введение
Обоснование проведения ВКР:
Проведение научно-исследовательских работ в сфере цифрового радиовещания в
Российской Федерации в 2019 году.
Перспектива перехода к цифровому радиовещанию в Российской Федерации в
ближайшие годы.
Формулировка проблемы:
Отсутствие на Российском рынке отечественных приёмников стандарта DRM.
Цель – разработка приёмного устройства, предназначенного для приёма сигнала
цифрового радиовещания стандарта DRM.
Задачи – разработать программную модель приёмного устройства; интегрировать
программную модель в устройство SDR; провести исследования приёмного
устройства.
2

3.

Временная синхронизация
3

4.

Удаление защитного интервала и БПФ
Циклическое расширение во временной области
ЗИ
TG
Активный интервал
TU
TS=TU +TG
4

5.

Кадровая синхронизация
Амплитуда
40
30
20
10
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Время, с
0.6
0.7
0.8
0.9
1
5

6.

Компенсатор искажений канала связи
Канал
связи
Компенсация
искажений
6

7.

Компенсатор искажений канала связи
7

8.

Демультиплексор кадра OFDM
MSC
2984200.00%
Пилот-ячейки
216000.00%
Time
8400.00%
▮ – ячейки SDC (канал сервисной информации);
▮ – ячейки пилот-тона;
▯ – ячейки данных;
▮ – ячейки FAC (канал быстрого доступа);
▮▮ – ячейки дополнительной информации.
AFS
8200.00%
SDC
93600.00%
FAC
97600.00%
8

9.

Деперемежитель
N
N-1 N-2 N-3 N-4 N-5
1
2
3
4
5
6
Для канала MSC:
7
Перемежение ячеек между фреймами
8
Перемежение ячеек внутри фрейма
9
Перемежение бит
Для каналов FAC и SDC:
Перемежение бит
...
7459
7460
N – номер кадра
9

10.

Декодер
b0,i ai ai 2 ai 3 ai 5 ai 6 ;
b1,i ai ai 1 ai 2 ai 3 ai 6 ;
b2,i ai ai 1 ai 4 ai 6 ;
b3,i ai ai 2 ai 3 ai 5 ai 6 ;
b4,i ai ai 1 ai 2 ai 3 ai 6 ;
b5,i ai ai 1 ai 4 ai 6 ;
10

11.

Дескремблер
P( X ) X 9 X 5 1
11

12.

Проверка CRC-слова
Gn ( x) x n g n 1 x n 1 g 2 x 2 g1x 1
12

13.

Полная модель приёмного тракта DRM (режим работы E)
13

14.

Интеграция устройства SDR в программную модель
Передающая часть
USRP
Устройство
Приёмная часть
USRP
USB
SDR
ПК
14

15.

Исследование характеристик приёмника.
Legend
Max signal strength
rdbv
-10 ... 0 dBuV
-117 ... -107 dBm
0 ... 5 dBuV
5 ... 20 dBuV
-107 ... -102 dBm
20 ... 40 dBuV
-87 ... -67 dBm
> 40
dBuV
-102 ... -87 dBm
> -67
dBm
TV TOWER
15

16.

Исследование характеристик приёмника.
Обработка входного сигнала
16

17.

Исследование характеристик приёмника.
Оценка работа компенсатора искажений.
MSC
FAC
SDC
17

18.

Исследование характеристик приёмника.
Проверка принимаемых данных.
18

19.

Исследование скремблера
P( X ) X 9 X 5 1
a) Без скремблирования
4
Число серий
повторяющихся бит
10
a) Без скремблирования
3056
1864
929
425
11 - 17.47%
00 - 35.23%
317
110
99
2
10
10 - 23.54%
3
2
1
0
10
0
5
10
15
1
2
111
20
25
1
30
35
40
45
01 - 23.77%
Длина серии повторяющихся бит
4
Число серий
повторяющихся бит
10
б) Со скремблированием, P(x) = Х9+Х5+1
3615
1842
934
497
238
2
125
10
53
32
14
8
б) Со скремблированием, P(x) = Х9+Х5+1
3
1
0
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
00 - 24.52%
11 - 25.92%
01 - 24.4%
10 - 25.16%
12
Длина серии повторяющихся бит
19

20.

Заключение
Результаты ВКР:
1.
Разработана программная модель приёмного устройства;
2.
Программная модель интегрирована в устройство SDR;
3.
Проведены исследования приёмного устройства.
Результаты научно-исследовательской деятельности по тематике цифрового радиовещания:
1.
Доклад «Обзор рынка DRM приёмников» на конференции «Стандарт цифрового радиовещания DRM: итоги опытной
зоны и перспективы развития в Российской Федерации», 1 ноября 2019 г.;
2.
Доклад «Research and Implementation of Energy Dispersal Algorithm for DRM System» на конференции IEEE ElConRus 27
– 30 января 2020.;
3.
Участие в совместной научно-исследовательской работе РТРС, СПбГУТ и «Digiton Systems»: «Построение опытной
аналого-цифровой зоны радиовещания DRM+/УКВ ЧМ в диапазоне 87,5-108 МГц»;
4.
Участие в научно-исследвательской работе «Исследование приемопередающих трактов системцифрового
радиовещании», СПб, 2019 г.;
5.
Получение свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ «Программа формирования кадровой
структуры сигнала, канального кодирования и модуляции для системы DRM», № 2020613764 от 23.03.2020 г. ;
6.
Доклад «Исследование и реализация алгоритма канального кодера для системы DRM» на конференции АПИНО 2020,
26-27 февраля 2020.;
7.
Соавторство в разработке методических материалов лабораторных работ по курсу «Сети и системы цифрового
радиовещания».
20