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1、RDS/RBDS解码器设计及其性能仿真 III摘 要RDS（Radio Data System）是利用广播调频波段（87.0MHz108.0MHz），将数据加载到每个电台波段的57KHz副载波上，随同音频一起进行广播发射的一种广播数据系统。RDS系统规定了若干种信息传播类型，包括基准时间、交通信息、电台台标等。早在上世纪90年代初，在欧洲和拉丁美洲就已经出台了RDS系统标准化方案。RBDS是美国官方的RDS系统名字，就数据调制解调过程而言，其与欧洲标准RDS没有实质区别看，主要区别是两者解码时所采用的偏置字有所区别。在欧洲标准中，一帧数据有四个块，按顺序分别是A、B、C（C）、D块。在美国标准
2、中，一帧数据除了可能是A、B、C（C）、D块外，还可能是4个E块。中国采用欧洲RDS标准。本文所开发的系统解决方案兼容两种标准，并着重介绍了具体实现的过程。本课题主要研究的内容是RDS/RBDS系统的一部分，即解码部分。论文首先简单介绍了国内外RDS/RBDS的研究背景，综述了国内外数据广播技术的发展和现状。接下来，论文重点介绍了RDS/RBDS编码器的设计原理，硬件实现方式；介绍了解码器的设计原理，硬件实现方式；介绍了解码器系统的同步机制，失锁机制；最后仿真了在高斯信道下解码器的工作性能。仿真结果表明，（1）在失锁机制关闭的情况下，译码前的仿真误码率与理论误码率完全吻合； Eb/N0大于7d
3、B以后，实际解码性能与采用理想偏置字进行解码的性能相差无几；译码后要达到1e-2的误码性能，其Eb/N0=6.2dB，译码前要达到同等的误码率理论值为7.4dB，由此可知解码与纠错电路能够获得1.2dB的增益。（2）利用偏置字和xor信号两种失锁机制下的每64块错误块的平均误块性能。本文给出了译码后希望达到的误码率所需的失锁门限BBL和临界失锁的帧数numFrame。译码时，利用偏置字或xor信号来统计每64块中错误块数，当错误块数大于失锁门限时，系统将失锁，重新进入同步搜索。本文还给出了两种方案下临界失锁帧数numFrame，通过临界失锁帧数numFrame可以获得信号质量不好时不会发生失锁
4、的最短时间，该最短时间=numFrame*4*26/1187.5 S。关键词：RDS/RBDS，广播数据系统，调频，同步，信道编解码ABSTRACTRDS (Radio Data System) is applicable for VHF/FM Broadcast in the range from 87.5 MHz to 108.0MHz. It loads data into each radio within 57 KHz band, along with the broadcast audio signal. The RDS system standardizes several ty
5、pes of information transmitted, including time, track/artist info and station identification. RDS has been standard in Europe and Latin America since the early 1990s. RBDS (Radio Broadcast Data System) is the official name used for the U.S. version of RDS. In terms of data demodulation process, with
6、 the European standard, RDS has no substantial difference, the main is adopted when the decoding offset words. In European standard, a frame has four blocks, respectively is block A, B, C (C ), D. In American standard, except a frame is block A, B, C (C), D, also may be four block E. China adopts th
7、e European standard of RDS. In this paper the system solutions compat two kinds of standards, and emphatically introduces the concrete implementation process.This topic main research content is one part of RDS/RBDS system, the decoder section. First, backgrounds of research of RDS/RBDS both in and o
8、ut of the country are presented. Next, the paper mainly introduced the RDS/RBDS encoder, the design principle of hardware implementation; Decoder is introduced, the design principle of hardware implementation; Decoder system synchronization mechanism are introduced, and loss of lock mechanism; final
9、ly, simulating the decoder work performance under the gaussian channel. The results show: (1) In the case of closing loss of lock mechanism, to achieve the ber performance of 1 e-2 after decoding is consistent with theoretical error rate completely; After Eb/N07dB, the actual decoding performance is
10、 almost the same as using ideal bias word decoding performance; to achieve the ber performance of 1 e-2 after decoding, the Eb/N0 = 6.2 dB, to achieve the same ber before decoding, the theoretical value should be 7.4dB, thus the decoding and error correcting circuit obtains a gain of 1.2 dB. (2) The
11、 use of bias and xor signal, under the two loss of lock mechanism, the average error blocks performance of per 64 error blocks. The paper gives out the loss of lock threshold of the BBL at expected bit error rate and the critical loss of lock frames after decoding. Using offset word or xor signal to
12、 statistic each error blocks per 64, when the error blocks is greater than the loss of lock threshold, the system will be loss of lock, the decoder comes back to search synchronization. This paper also gives a critical loss of lock frames numFrame under two kinds of schemes, it doesnt happen in the
13、shortest time through the critical loss of lock frames numFrame until the decoder is loss of lock when the signal is bad , the shortest time = numFrame*4*26/1187.5 S.Key words: RDS/RBDS, Radio Data System, FM, Synchronization, Channel codec目 录1 绪论11.1 RDS/RBDS 综述11.2无线广播数据系统起源11.3无线广播数据系统现状21.4 RDS/
14、RBDS系统框图42 RDS decoder系统设计62.1 RDS decoder系统组成63 RDS/RBDS数据帧结构83.1 RDS/RBDS系统83.2编码过程93.3 解码过程124 组与块的同步164.1 RDS decoder系统状态切换164.2 组与块的同步原理164.3 同步搜索175 失锁机制256 程序流程图267 仿真结果及结论27参考文献29致 谢31RDS/RBDS解码器设计及其性能仿真 931 绪论1.1 RDS/RBDS 综述RDS最初是由英国广播公司播出的一种特殊的无线电广播被称为“无线电广播数据系统（无线数据系统，简称：RDS）。”它是在调频副载波广播传
15、输信号，电台名称，节目类型，节目内容及其它信息以数字形式发送。 RDS调谐器可以识别这些数字信号，变成字符显示在显示屏上1。FM立体声广播发送附加信息根据CCIR协议，调制信号的基带，只能使用的频率范围为53KHz75KHZ。为了兼容与现有的广播系统中，以提供57kHz的副载波频率，可以为6KHz的偏差时，RDS信号抑制副载波调幅和要求的载波相位9010，其主要活动是，如下所示：（1） 立体声相关信息：电台名字、电台频率、正在播放歌名等。（2） 寻呼：寻呼服务等。（3） 交通信息：交通信息通告、交通时况等。（4） 差分全球定位系统：多维定位、连续定位等。（5） 紧急警报系统：随时播放紧急通报等。（6） 电子小型通讯录：旅游指南信息、地图等。 RDS使收音机自动化、高档化，并且在城市交通管理中发挥了显著作用，仍再扩大其应用领域。RDS在起源于欧洲，被广泛应用于欧洲和美国，是欧洲汽车电子收音机重要的功能之一2。不过迄今为止，中国国内电台不支持RDS，但到目前为止，中国的国内广播不支持RDS，但国内小部分电台在进行RDS功能实验，在深圳或珠海，可以收到香港的RDS电台，如88.1MHz（雷霆台）、90.1MHz（商台）、93.2MHz（香港一台）、97.3M
