數(shù)字廣播應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索和實(shí)踐

徐淑正， 皇甫麗英， 孫憶南

(清華大學(xué) 電子工程系實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心， 北京 100084)

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數(shù)字廣播應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索和實(shí)踐

徐淑正， 皇甫麗英， 孫憶南

(清華大學(xué) 電子工程系實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心， 北京 100084)

將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容對(duì)于加強(qiáng)科研與教學(xué)的結(jié)合、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力具有重要意義。論文在介紹數(shù)字廣播DRM軟件接收機(jī)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，分析了DRM系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法，介紹了基于PC的軟件接收機(jī)的工作原理及利用軟件構(gòu)建軟件接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)方案，并詳細(xì)闡述了數(shù)字廣播(DRM)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)特色等內(nèi)容，從而在系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)層面培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐和創(chuàng)新研究能力。實(shí)踐證明，通過科研成果向?qū)嶒?yàn)內(nèi)容的轉(zhuǎn)化，可以讓學(xué)生了解學(xué)科前沿，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)分析問題和解決問題的能力，掌握從事本學(xué)科研究工作的基本方法和技能，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)，提高創(chuàng)新能力，從而有效地促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的提高。

數(shù)字廣播； DRM； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)； 成果轉(zhuǎn)化

0 引 言

對(duì)于研究型大學(xué)來說，高水平的科研工作永遠(yuǎn)是提高教學(xué)水平的助推器，將科研與教學(xué)緊密結(jié)合是提高教學(xué)水平的有效途徑之一。對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)來說，其內(nèi)容應(yīng)該與科研結(jié)合得更緊才有利于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)。教師的作用是將自己的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)以及治學(xué)和研究方法傳授給代表社會(huì)未來的學(xué)生，進(jìn)而傳播知識(shí)以推動(dòng)社會(huì)的發(fā)展[1]。教師的科研成果蘊(yùn)含著創(chuàng)新的思想和內(nèi)容，將之轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)了解學(xué)科的前沿和創(chuàng)新的過程，體會(huì)創(chuàng)新的思維，將會(huì)極大提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，這是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的必要手段。

清華大學(xué)電子工程系擁有全國(guó)領(lǐng)先的兩個(gè)一級(jí)學(xué)科，教師承擔(dān)著一大批與國(guó)計(jì)民生相關(guān)的重大題目，每年有很多的研究成果，科研水平正朝著世界頂尖的方向邁進(jìn)。實(shí)驗(yàn)室作為培養(yǎng)高質(zhì)量人才的平臺(tái)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要基地。讓本科生了解、接觸和參與教師的科研工作是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的重要環(huán)節(jié)，可以通過多種渠道解決這一問題，例如在理論課中引導(dǎo)、大學(xué)生SRT、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)以及在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入轉(zhuǎn)化的科研成果，其中將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容并據(jù)此建立前沿專題實(shí)驗(yàn)課，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的最直接和最有效的手段，該方式可以讓學(xué)生集中時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室里完成自己感興趣的前沿研究，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的目的[2-3]。同時(shí)，提煉轉(zhuǎn)化成果還可以為構(gòu)建綜合性、漸進(jìn)型、成體系的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)創(chuàng)造條件。

目前，DRM(Digital Radio Mondiale)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為全世界范圍內(nèi)最為成熟的、開放性的、非專利性的數(shù)字廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，獲得了全世界絕大部分設(shè)備供應(yīng)商和服務(wù)提供商的支持[4-6]。DRM系統(tǒng)采用的很多技術(shù)都是當(dāng)今廣播、通信領(lǐng)域的研究前沿，其中發(fā)射機(jī)中不均等保護(hù)、多級(jí)聯(lián)合編碼調(diào)制、導(dǎo)頻設(shè)計(jì)、多載波復(fù)用技術(shù)等，以及接收機(jī)中的模式識(shí)別、同步和均衡等都代表了當(dāng)前信息傳輸技術(shù)的發(fā)展前沿[7-8]。我國(guó)目前已掌握了30MHz以下的數(shù)字聲音廣播的關(guān)鍵技術(shù)，為我國(guó)進(jìn)行調(diào)幅廣播的數(shù)字化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[9-11]，但從國(guó)際角度看，我國(guó)的數(shù)字廣播還處在剛起步的發(fā)展階段，利用好我國(guó)極其豐富的廣播資源，必定能推動(dòng)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在這大背景下，我們希望能為本科學(xué)生設(shè)計(jì)關(guān)于DRM系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，讓同學(xué)們跟上時(shí)代，了解最新的廣播技術(shù)，鍛煉學(xué)生的研究能力與動(dòng)手能力。

因此，將DRM廣播系統(tǒng)引入課堂教學(xué)，能建立一套從模塊到系統(tǒng)漸進(jìn)性、層次化、綜合性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不僅大大豐富學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)，而且有利于學(xué)生了解本學(xué)科的前沿技術(shù)發(fā)展，通過實(shí)際實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)理論的理解。

1 DRM系統(tǒng)概述

DRM是一種全球通用的開放式數(shù)字廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。DRM 標(biāo)準(zhǔn)適用于所有廣播頻段，包括長(zhǎng)波、中波、短波、乃至甚高頻[12]。DRM 數(shù)字廣播系統(tǒng)抗干擾性能好、頻譜利用率高，且系統(tǒng)需要的發(fā)射功率很小，有利于節(jié)約能源、減小電磁污染和改善環(huán)境保護(hù)；數(shù)字廣播系統(tǒng)是一種多媒體廣播系統(tǒng)，它即可以用來傳送聲音廣播節(jié)目，也可以傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和靜止或活動(dòng)圖像。DRM廣播是繼調(diào)幅廣播、調(diào)頻廣播之后的第三代廣播方式，具有傳輸距離遠(yuǎn)、接收機(jī)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等突出優(yōu)點(diǎn)(如表1所示)，尤其是在地域廣闊、人口密度低的地區(qū)覆蓋以及對(duì)外廣播等方面是首選的信息傳播手段，其優(yōu)勢(shì)十分明顯[13]。DRM系統(tǒng)也將徹底改變聽眾對(duì)傳統(tǒng)模擬調(diào)幅調(diào)頻(AM/FM)廣播的印象，給傳統(tǒng)的模擬廣播帶來前所未有的沖擊。DRM廣播所使用頻率波段的概況見圖1。

表1 DRM 數(shù)字廣播的優(yōu)點(diǎn)

圖1 DRM工作頻段

從圖1可以看出，DRM標(biāo)準(zhǔn)闡述了一系列不同形式的操作模式，它們可以被劃分為兩組： “DRM30”模式，被設(shè)計(jì)為利用30 MHz以下的AM廣播波段；“ DRM+”模式，被設(shè)計(jì)為使用30 MHz至VHF波段III的頻譜，主要是利用FM廣播波段II的頻率。

世界上，自從DRM組織1998年成立后，法國(guó)THALES公司和美國(guó)Harris公司較早開展DRM廣播設(shè)備的研制，其產(chǎn)品初步進(jìn)入到實(shí)用化和商業(yè)化階段。低成本接收設(shè)備的研制也取得了重大的進(jìn)展，德國(guó)集成電路研究所目前已經(jīng)完成了能支持DRM在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)化多模式接收機(jī)ASIC芯片，美國(guó)T1公司已推出了廉價(jià)的單芯片DRM/DAB接收機(jī)解決方案。預(yù)計(jì)全球共有70多家廣播電臺(tái)開通了DRM節(jié)目廣播[14]。目前的研究重點(diǎn)是探索DRM擴(kuò)展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和增值服務(wù)模式以及在新體制下電臺(tái)運(yùn)營(yíng)模式。

我國(guó)在數(shù)字調(diào)幅廣播系統(tǒng)設(shè)備研制和試驗(yàn)研究方面也取得了一定的進(jìn)步[15]。2004年，我國(guó)自主成功研發(fā)了基于DRM(ETSIES 201 980)的DRM系統(tǒng)，建立了自己的數(shù)字調(diào)幅廣播(DRM)系統(tǒng)傳輸覆蓋、外場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和試驗(yàn)環(huán)境，解決了模擬調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)數(shù)字化改造中一系列關(guān)鍵技術(shù)問題。

2 實(shí)施方案和技術(shù)路線

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由DRM基帶及低中頻信號(hào)產(chǎn)生、DRM低中頻信號(hào)接收和射頻前端構(gòu)成。

2.1 DRM基帶及低中頻信號(hào)產(chǎn)生

DRM基帶及低中頻信號(hào)產(chǎn)生單元的組成框圖如圖2所示。由圖可見，其涵蓋了信道編碼、調(diào)制、交織、導(dǎo)頻、成幀及信號(hào)處理等通信系統(tǒng)的基本組成模塊。

圖2 DRM發(fā)射系統(tǒng)框圖

DRM系統(tǒng)主要分為三個(gè)通道：主業(yè)務(wù)通道(MSC，Main Service Channel)，快速訪問通道(FAC，F(xiàn)ast Access Channel)和業(yè)務(wù)描述通道(SDC，Service Description Channel)。MSC通道包含音頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其中復(fù)接器對(duì)不同保護(hù)級(jí)別的數(shù)據(jù)和音頻業(yè)務(wù)進(jìn)行復(fù)接；FAC提供信號(hào)帶寬、調(diào)制方式和交織長(zhǎng)度等信息；SDC提供如何解調(diào)MSC、如何找到相同數(shù)據(jù)的

其他數(shù)據(jù)源和在復(fù)接器中為業(yè)務(wù)提供屬性等信息。MSC最多可包括四路業(yè)務(wù)，任何一路都可以是語音/音頻或數(shù)據(jù)。每個(gè)信道采用不同的能量擴(kuò)散、信道編碼和調(diào)制進(jìn)行不同級(jí)別的保護(hù)，與導(dǎo)頻形成OFDM信號(hào)復(fù)合成幀形成輸出信號(hào)，然后基帶信號(hào)經(jīng)過正交上變頻轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)輸出。并使用開源的GNU Radio和USRP平臺(tái)作為基礎(chǔ)，編寫相應(yīng)的信號(hào)處理算法。

2.2 DRM基帶(低中頻)信號(hào)接收

DRM信號(hào)接收單元框圖如圖3所示。在接收端，模擬的OFDM信號(hào)經(jīng)過模擬前端和A/D變換后成為數(shù)字基帶的OFDM信號(hào)。為進(jìn)行OFDM信號(hào)的正確解調(diào)，從包含有保護(hù)間隔的碼元中準(zhǔn)確選擇出有用信號(hào)部分，保證接收機(jī)本地產(chǎn)生的載波頻率與發(fā)射載波頻率嚴(yán)格同步，保證A/D變換的采樣頻率與發(fā)射端保持同步，因此設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了圖中給出的有關(guān)碼元開窗位置、載波頻率和采樣時(shí)針頻率的同步誤差估計(jì)和調(diào)整模塊。同步誤差估計(jì)主要分為FFT前的和FFT后兩部分，F(xiàn)FT前同步包括碼元開窗位置的粗同步和頻率偏移細(xì)估計(jì)等，F(xiàn)FT后包括時(shí)間細(xì)同步，頻率粗、細(xì)同步和采樣時(shí)鐘同步等，碼元開窗、頻率和采樣時(shí)鐘的誤差都是在FFT前進(jìn)行校正的。同步頻偏算法采用之前的科研成果。OFDM信號(hào)在經(jīng)過信道均衡之后，就可以進(jìn)行信道解碼和音頻解碼。我們使用開源的Dream軟件接收機(jī)作為基礎(chǔ)和用戶界面，并應(yīng)用相應(yīng)模塊的科研成果。

圖3 DRM廣播接收系統(tǒng)信號(hào)流圖

2.3 收發(fā)射頻前端電路

除了可以使用現(xiàn)有USRP系統(tǒng)作為射頻前端外，為降低實(shí)驗(yàn)成本，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)化的射頻前端。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的DRM接收機(jī)由三部分組成：改造后的模擬前端、下變頻電路和計(jì)算機(jī)處理軟件。模擬前端接收的DRM信號(hào)，輸出中心頻率為455 kHz的中頻信號(hào)，下變頻電路將中頻輸出下變頻到12 kHz的中頻，并輸出給計(jì)算機(jī)聲卡，最后利用計(jì)算機(jī)上的軟件完成對(duì)信號(hào)的解調(diào)和解碼。圖4為原理框圖。

下變頻電路完成兩個(gè)功能，455 kHz的中頻濾波和將中心頻率為455 kHz的信號(hào)變換到中心頻率為12 kHz的低中頻信號(hào)。圖5為下變頻電路原理圖。

圖4 DRM接收機(jī)實(shí)現(xiàn)框圖

圖5 接收系統(tǒng)前端下變頻電路

其中變頻由混頻器和本地振蕩器完成，本地振蕩器頻率選擇為443 kHz，用振蕩頻率約為4.43 MHz的晶體振蕩器，經(jīng)十分頻后得到443 kHz本振信號(hào)，然后輸入到SA612A與中頻信號(hào)455 kHz進(jìn)行混頻，混頻后經(jīng)過低通濾波器濾波后，輸出12 kHz中頻信號(hào)直接輸入PC進(jìn)行處理。發(fā)射機(jī)的上變頻是該過程的逆過程，不再贅述。

如上所述，本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基于DRM廣播系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)上述各個(gè)部分獨(dú)立及整體傳輸流程設(shè)計(jì)演示，給學(xué)生提供完整的DRM系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓學(xué)生理解和掌握各個(gè)基本模塊在傳輸中的作用及參數(shù)設(shè)計(jì)，使得學(xué)生對(duì)上述分析中提到的DRM系統(tǒng)的特點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)的過程中深入了解。

3 基于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的專題實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

由于DRM系統(tǒng)是一完整的廣播通信系統(tǒng)，并在實(shí)際中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，所以基于DRM系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)可以加深學(xué)生對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)理論的理解，了解本學(xué)科的前沿技術(shù)發(fā)展。實(shí)驗(yàn)基本上以從整體到部分，再回到整體的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。下面對(duì)各實(shí)驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)述。

3.1 DRM系統(tǒng)整體講解與演示

講述DRM系統(tǒng)的基本組成框架，分析其涵蓋的信道編碼、調(diào)制、交織、信號(hào)組幀等基本組成模塊在整個(gè)系統(tǒng)中的作用。在系統(tǒng)整體演示的過程中，給出信號(hào)經(jīng)過不同傳輸模塊的演變過程，分析實(shí)際信號(hào)在傳輸過程中的特點(diǎn)，如何在接收端利用信號(hào)檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)等理論恢復(fù)信號(hào)，以便學(xué)生對(duì)整個(gè)國(guó)標(biāo)系統(tǒng)的工作原理有基本了解?？晒┯懻摰幕灸K包括：

(1) 信源編碼：AAC、CELP、HVXC三種音頻和語音編碼器；

(2) 信道編碼：不刪除速率的卷積編碼；

(3) 調(diào)制方式：窄帶下OFDM的利用；

(4) 星座圖映射：QPSK、16QAM、64QAM等；

(5) 幀結(jié)構(gòu)：理解導(dǎo)頻、傳輸信令、超幀等的作用；

(6) 導(dǎo)頻設(shè)計(jì)：理解導(dǎo)頻設(shè)計(jì)的原則；

(7) 模式識(shí)別：不同算法對(duì)識(shí)別概率的影響；

(8) 同步算法：理解時(shí)域和頻域同步的不同，掌握粗同步、細(xì)同步的流程；

(9) 均衡算法：導(dǎo)頻對(duì)均衡算法的影響以及不同算法的效能比較。

3.2 DRM發(fā)射實(shí)驗(yàn)系列

3.2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1) 掌握DRM廣播發(fā)射系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和信號(hào)流程；

(2) 掌握系統(tǒng)中各關(guān)鍵模塊的算法和實(shí)現(xiàn)方法和性能測(cè)試方法；

(3) 理解DRM廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)以及系統(tǒng)參數(shù)選擇原則。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

gr-drm基于GNURadio和USRP實(shí)現(xiàn)了一個(gè)DRM短波發(fā)射機(jī)。其主要流程包括：① DRM音頻編碼；② DRM Scrambler；③ DRM SDC業(yè)務(wù)描述信道生成；④ DRM FAC快速訪問信道生成；⑤ 交織；⑥ 加入OFDM 循環(huán)前綴；⑦ EEP 相等級(jí)別保護(hù)。各模塊是用C++和Python編寫，頂層使用GNU Radio的圖形化界面進(jìn)行連接，信號(hào)流程清晰直觀，見圖6。

通過查看已有的或編寫相應(yīng)信號(hào)處理模塊，對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試，并將其應(yīng)用在系統(tǒng)當(dāng)中，進(jìn)行檢驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中具體了解：

(1) 信源編碼：AAC、CELP、HVXC三種音頻和語音編碼器；

(2) 信道編碼：不用刪除速率的卷積編碼；

(3) 調(diào)制方式：窄帶下OFDM的利用；

(4) 星座圖映射：QPSK、16QAM、64QAM等；

(5) 幀結(jié)構(gòu)：理解導(dǎo)頻、傳輸信令、超幀等的作用；

(6) 導(dǎo)頻設(shè)計(jì)：理解導(dǎo)頻設(shè)計(jì)的原則。

3.3 DRM接收實(shí)驗(yàn)系列

3.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1) 掌握DRM廣播接收系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和信號(hào)流程；

圖6 整體設(shè)置和信號(hào)流程

(2) 掌握系統(tǒng)中各關(guān)鍵模塊的算法和實(shí)現(xiàn)方法和性能測(cè)試方法；

(3) 理解DRM廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)以及系統(tǒng)參數(shù)選擇原則。

圖7 DRM軟件接收機(jī)界面截圖

3.3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

通過查看或編寫相應(yīng)信號(hào)處理模塊，對(duì)其原有的算法性能和改進(jìn)后的算法性能進(jìn)行測(cè)試，或者提出新的算法。并在實(shí)驗(yàn)中研究下面內(nèi)容：

(1) 模式識(shí)別：不同算法對(duì)識(shí)別概率的影響；

(2) 同步算法：理解時(shí)域和頻域同步的不同，掌握粗同步、細(xì)同步的流程；

(3) 均衡算法：導(dǎo)頻對(duì)均衡算法的影響以及不同算法的效能比較。(見圖7)

3.4 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和整體測(cè)試

3.4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1) 進(jìn)一步掌握DRM廣播收發(fā)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和信號(hào)流程；

(2) 理解DRM廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)以及系統(tǒng)參數(shù)選擇原則；

(3) 掌握DRM廣播關(guān)鍵性能參數(shù)及測(cè)量方法。

3.4.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

將上述DRM基帶發(fā)射單元、射頻發(fā)射前端、射頻接收前端和DRM接收單元組合，形成完整的DRM廣播通訊系統(tǒng)。(見圖8)

在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上可完成下述測(cè)試：

(1) 發(fā)射端：頻譜模板，頻譜帶肩，帶內(nèi)平坦度，星座圖，工作模式等；

(2) 接收端：信號(hào)頻譜，信道特性曲線，同步狀態(tài)，信道估計(jì)性能，多種模式下信號(hào)星座圖動(dòng)態(tài)顯示等。

圖8 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和整體測(cè)試

4 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的特色

由于DRM系統(tǒng)是一完整的廣播通信系統(tǒng)，并在實(shí)際中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，所以基于DRM系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)可以加深學(xué)生對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)理論的理解，了解本學(xué)科的前沿技術(shù)發(fā)展。DRM廣播系統(tǒng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要好處還有：編碼處理復(fù)雜程度適中，信號(hào)流程清晰，學(xué)生憑目前理論課教學(xué)得來的知識(shí)儲(chǔ)備可以勝任實(shí)驗(yàn)需求。系統(tǒng)帶寬較窄，信源速率不高，可以在PC機(jī)或其他嵌入式平臺(tái)上完成實(shí)驗(yàn)，成本較低。系統(tǒng)公開且安全，可避免使用GSM等通訊系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)可能帶來的負(fù)面社會(huì)影響。

基于該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以開展的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有：① 了解數(shù)字廣播系統(tǒng)的最新發(fā)展前沿及DRM系統(tǒng)的特點(diǎn)；② 掌握DRM廣播收發(fā)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和信號(hào)流程；③ 掌握系統(tǒng)中各關(guān)鍵模塊的算法和實(shí)現(xiàn)方法；④ 理解DRM廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)以及系統(tǒng)參數(shù)選擇原則；⑤ 掌握DRM廣播關(guān)鍵性能參數(shù)及測(cè)量方法。

實(shí)驗(yàn)基本上以從整體到部分，再回到整體的思路設(shè)計(jì)，講述DRM系統(tǒng)的基本組成框架，分析其涵蓋的信道編碼、調(diào)制、交織、信號(hào)組幀等基本組成模塊在整個(gè)系統(tǒng)中的作用。在系統(tǒng)整體演示的過程中，給出信號(hào)經(jīng)過不同傳輸模塊的演變過程，分析實(shí)際信號(hào)在傳輸過程中的特點(diǎn)，如何在接收端利用信號(hào)檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)等理論恢復(fù)信號(hào)，以便學(xué)生對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作原理有基本了解，并對(duì)無線標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)現(xiàn)有所認(rèn)識(shí)。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容均包含發(fā)射、接收兩部分，軟件、硬件相結(jié)合，對(duì)這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)均立足學(xué)科前沿，以動(dòng)手實(shí)踐為主，教師講解為輔，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)提出問題、分析問題和解決問題的能力，通過這些課程使研究生盡快進(jìn)入學(xué)科前沿并基本掌握從事本學(xué)科研究工作的基本方法和技能，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)，提高創(chuàng)新能力。

5 結(jié) 語

DRM作為國(guó)際數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)，必將成為未來廣泛使用的數(shù)字AM/FM廣播制式。開展關(guān)于DRM系統(tǒng)的相關(guān)研究和實(shí)驗(yàn)對(duì)于提高學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)具有重要的意義[16]。我們?cè)诳蒲谐晒D(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)中，考慮到了軟、硬件相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一套集成信號(hào)采集、編碼、調(diào)制、傳輸、接收信號(hào)檢測(cè)、模式識(shí)別、同步、均衡和解調(diào)等DRM廣播信號(hào)鏈上各個(gè)功能模塊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)利用了目前我系在DRM廣播的信道編碼、信源編碼等科研方面上的研究成果，基于現(xiàn)有的DRM廣播實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)，并針對(duì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和需求而設(shè)計(jì)，可供我系和其他相關(guān)院所開展相關(guān)的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)能力提供了較好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和條件。

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Exploration and Practice of Transforming DRM into Experimental Teaching

XUShu-zheng,HUANGFULi-ying,SUNYi-nan

(Department of Electronic Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China)

Transforming research achievements into experimental teaching can strengthen the combination of scientific research and teaching, improve the experiment teaching content, and cultivate students' engineering and innovation ability, hence, it is of great significance. This paper illustrates the design and implementation of DRM (Digital Radio Mondiale) system, and shows the advantages of the software defined receiver. The principle and implementation of the PC based software receiver are introduced in the paper. Further, this paper details the technical route, experiment content and characteristics of the experimental platform to cultivate the students' comprehensive practice and innovation ability at the system level. Teaching practice has proved that this transformation of scientific research to experimental contents helps students understand the academic frontiers and cultivates the students' comprehensive ability to analyze and solve problems. The basic method and skill in the related field, the consciousness of innovation and the innovation ability can also be strengthened, so as to promote the experimental teaching effectively.

digital radio; DRM; experimental teaching; research achievements transformation

2014-10-27

徐淑正(1976-)，男，山東巨野人，博士，副教授，電子工程系實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心副主任，從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)與研究管理工作。

Tel.:13911999996； E-mail：xusz@tsinghua.edu.cn

TN 710； G 642.423

A

1006-7167(2015)10-0210-06