中國移動(dòng)多媒體廣播智能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[圖]

中國移動(dòng)多媒體廣播(CMMB)是我國自主研發(fā)的、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的移動(dòng)多媒體廣播標(biāo)準(zhǔn)。目前，全國各大城市的CMMB網(wǎng)絡(luò)正在建設(shè)和完善當(dāng)中，而CMMB信號(hào)的覆蓋測試為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和調(diào)整提供了重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是一個(gè)長期復(fù)雜的過程，需要經(jīng)過不斷地調(diào)整和優(yōu)化才能達(dá)到一個(gè)理想的效果。而只有有效、精確的網(wǎng)絡(luò)覆蓋測試才能為調(diào)整、優(yōu)化提供可靠的依據(jù)。一個(gè)成熟穩(wěn)定的CMMB網(wǎng)絡(luò)覆蓋測試系統(tǒng)，對于CMMB的發(fā)展具有重大意義。因此，有必要設(shè)計(jì)一款針對CMMB網(wǎng)絡(luò)的覆蓋測試系統(tǒng)。

本設(shè)計(jì)基于高性能單片機(jī)STM32和GPRS無線通信方案實(shí)現(xiàn)了對測試點(diǎn)CMMB網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并利用GPS接收器將測試終端的地理位子信息上傳到服務(wù)器端，完成了對監(jiān)測終端的精準(zhǔn)定位。

終端板卡供電方式采用太陽能供電系統(tǒng)，保障其在無電源和人員看守的情況下長期穩(wěn)定的工作。最后通過綜合測試，能實(shí)現(xiàn)所有要求的功能，完全滿足本次設(shè)計(jì)的要求。

1 測試需求分析

為了對測試點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的信息監(jiān)測，需要做好以下幾點(diǎn)。測試地點(diǎn)的地理位置，包括經(jīng)度、緯度，至少每秒統(tǒng)計(jì)一次；終端板卡供電蓄電池電量實(shí)時(shí)更新；8 M信號(hào)帶寬內(nèi)的平均功率，單位為dBm，每秒統(tǒng)計(jì)一次，測量精度達(dá)到±1 dBm；CMMB信號(hào)解碼LDPC誤包率、RS誤包率，每秒統(tǒng)計(jì)一次；服務(wù)器端可以隨時(shí)更改信息上報(bào)時(shí)間間隔，并能對終端調(diào)諧器、解調(diào)器配置參數(shù)進(jìn)行更改，以適應(yīng)不同地區(qū)解調(diào)參數(shù)的不同。

2 總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)分為測試終端和服務(wù)器端，服務(wù)器端只需要一臺(tái)性能良好的個(gè)人計(jì)算機(jī)，而測試終端主要由以下幾個(gè)模塊構(gòu)成：射頻前端模塊模塊、功率測量與存儲(chǔ)模塊、GPS接收器、太陽能供電模塊、處理器模塊及GPRS無線通信模塊。各個(gè)模塊主要是通過STM32微處理器的GPIO口連接與通信。處理器需要對射頻前端的調(diào)諧器和解調(diào)器進(jìn)行調(diào)諧頻道和解調(diào)參數(shù)設(shè)置，并對RS誤包率、LDPC誤包率等信息進(jìn)行讀取。CMMB信號(hào)調(diào)諧器主要是對從天線接收的高頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)諧輸出中頻信號(hào)；CMMB調(diào)諧解調(diào)模塊主要是對信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和信道解碼；功率的測量與存儲(chǔ)模塊負(fù)責(zé)將信號(hào)功率轉(zhuǎn)換為電平信號(hào)送給STM32的ADC和將系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)，GPS接收器用于獲取監(jiān)測點(diǎn)地理位子信息，最后處理器通過GPRS無線模塊將信息發(fā)送至服務(wù)器端并從服務(wù)器接收控制命令。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3．1 射頻前端模塊

射頻前端模塊包括調(diào)諧單元和解調(diào)單元。

本系統(tǒng)中RF射頻信號(hào)的調(diào)諧模塊采用MXL5007，芯片能夠通過天線或有線接收從44～885 MHz連續(xù)頻段信號(hào)，并將輸入的RF射頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)諧輸出4～44 MHz的中頻信號(hào)；此芯片還具有對原始的RF射頻信號(hào)無損耗的環(huán)出功能，這使得芯片再輸出中頻信號(hào)給功率測量模塊的同時(shí)，還能無損耗的環(huán)出一路CMMB信號(hào)到后級的解調(diào)模塊，是本系統(tǒng)調(diào)諧器的理想選擇。

調(diào)諧解調(diào)模塊選用了創(chuàng)毅視訊公司的IF206型號(hào)的芯片，IF206芯片支持CMMB廣播信道標(biāo)準(zhǔn)和復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)；可同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)和地面信號(hào)；低功耗、低成本、對前端后端設(shè)備無特殊要求。

3．2 GPRS無線通信模塊

本系統(tǒng)選用GPRS無線通信方案，采用Fibocom的G600模塊，支持Dual 900／1800或850／1900雙頻。G600模塊外觀小巧，功耗低，GPRS數(shù)據(jù)連接可靠，內(nèi)置TCP／IP協(xié)議棧，G600模塊采用串口通信

3．3 GPS接收器

監(jiān)測終端通過GPS接收器采集監(jiān)測點(diǎn)地理信息，包括：經(jīng)緯度、海拔等，測試系統(tǒng)根據(jù)得到的GPS信息在地圖的相應(yīng)位置顯示測試數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)中選用GTS-4E-00模塊，采用郵票貼片封裝，可適應(yīng)高溫高濕，電磁干擾等惡劣工作環(huán)境。其簡化的電路圖如圖2中所示，TXD連接STM32串口1，模塊喚醒端連接PA9，J1為接收天線。

3．4 處理器模塊

處理器是整個(gè)監(jiān)測終端的核心，負(fù)責(zé)采集射頻前端的數(shù)據(jù)以及與服務(wù)器端的通信。處理器采用STM32F103RCT6型單片機(jī)，該芯片是基于Cortex—M3內(nèi)核的新型32位嵌入式微處理器，它集合了性能高，實(shí)時(shí)、低功耗、集成度高等特點(diǎn)，系統(tǒng)時(shí)鐘高達(dá)72 M，開發(fā)簡便且芯片內(nèi)集成多種外設(shè)。單片機(jī)電路圖如圖2所示。

其中單片機(jī)的PB6、PB7口為其IIC接口，負(fù)責(zé)與MXL5007、存儲(chǔ)芯片AT24C1024通信；PA5-PA7口是其SPI接口，用于與IF206通信；PA10口是串口1接收端，用于接收GPS模塊數(shù)據(jù)，PA9口用于使能GPS模塊；PA2、PA3是串口3，用于與GPRS模塊G600通信；PC2、PC3分別作為MXL5007的使能和復(fù)位端；STM32內(nèi)部還有兩個(gè)12位ADC，PC4是內(nèi)部ADC1模擬輸入口，用于測量CMMB信號(hào)平均功率。

3．5 太陽能供電模塊