基于DAB标准的数字音频广播物理层仿真系统

资 源 简 介

本项目是一个专门用于MATLAB环境下的数字音频广播（DAB）物理层链路仿真系统，旨在全面演示和研究DAB协议在复杂信道条件下的传输特性。 程序通过高度模块化的软件设计，详细实现了DAB标准的信号处理全过程。其核心功能涵盖了完整的信源端处理，包括原始二进制数据流的生成、为了改善信号统计特性的能量散布（加扰）处理、旨在增强系统纠错能力的卷积编码及相应的位交织与频率交织技术，从而有效地对抗移动传播环境中的突发性衰落和频率选择性衰落。 系统重点实现了正交频分复用（OFDM）调制与解调方案，支持DQPSK差分相位

详 情 说 明

数字音频广播 (DAB) 物理层链路仿真系统

项目介绍 本项目是一个基于 MATLAB 环境开发的数字音频广播（DAB）物理层链路仿真系统。该系统旨在模拟 DAB 标准信号在通信链路中的全过程，从信源处理到信道模拟，再到接收端的信号恢复。通过该系统，用户可以深入研究 DAB 协议在噪声环境下的传输特性，并评估不同信噪比对系统误码率（BER）的影响。

功能特性

1. 全流程链路模拟：完整实现了从二进制数据生成、发射端信号处理、加性高斯白噪声信道模拟到接收端信号恢复的闭环系统。
2. 纠错与抗干扰机制：内嵌了能量散布（加扰）、卷积编码、位交织与频率交织等关键技术，有效应对移动通信中的随机干扰与衰落。
3. 高效调制方案：采用正交频分复用（OFDM）配合差分正交相移键控（DQPSK）调制，无需复杂的信道估计即可实现可靠解调。
4. 性能度量与可视化：自动计算误码率并生成性能曲线，同时提供频谱分析、星座图投影及波形对比等多维度可视化展示。

系统要求

• MATLAB R2018b 或更高版本。
• 安装有 Signal Processing Toolbox（信号处理工具箱）。
• 安装有 Communications Toolbox（通信工具箱）。

系统实现逻辑说明 程序运行严格遵循 DAB 物理层标准流程，其主要逻辑阶段如下：

1. 参数初始化

系统配置采样频率为 2.048 MHz，采用 Mode I 典型参数：FFT 点数为 2048，保护间隔（CP）长度为 504 个采样点。设定有效子载波数量为 1536 个。

1. 发送端处理 (Transmitter)

* 数据生成：根据待传输的 OFDM 符号数量生成二进制原始随机序列。 * 能量散布：利用生成多项式进行加扰处理，改善信号的统计平衡性。 * 卷积编码：使用 (2, 1, 7) 标准卷积码进行纠错编码，增强链路抗噪能力。 * 位交织：通过块交织技术打乱比特顺序，将突发错误分散化。 * DQPSK 调制：在频率方向上对相邻子载波进行差分相位映射。 * 频率交织：对调制后的子载波符号进行随机排列，以抵抗频率选择性衰落。 * OFDM 调制：通过 IFFT 变换将频域符号转为时域信号，并插入循环前缀。

1. 信道模拟 (Channel)

系统在指定的信噪比（SNR）范围内进行循环测试，通过向发送波形中添加高斯白噪声（AWGN）模拟真实无线环境。

1. 接收端处理 (Receiver)

* OFDM 解调：去除循环前缀并执行 FFT 变换，将接收到的时域波形还原至频域。 * 频率去交织：利用发送端生成的逆序列恢复子载波的原始拓扑位置。 * DQPSK 差分一致性解调：计算相邻子载波间的相位差，提取映射比特。 * 位去交织：执行位交织的逆过程，恢复编码后的原始序列顺序。 * 维特比译码：采用硬判决维特比算法进行纠错，并补偿译码引入的延迟。 * 去加扰：再次进行异或运算恢复原始音频比特流。

关键算法与技术细节分析

• 能量散布器：使用反馈移位寄存器实现，标准多项式为 P(x) = x^9 + x^5 + 1。
• 差分调制策略：DQPSK 映射在频率方向展开，每个 OFDM 符号内的第一个子载波作为相位参考点，确保了在相位漂移环境下依然能准确解调。
• 子载波映射：1536 个有效子载波被对称映射在 2048 点 FFT 箱体的中心位置，其余位置补零，有效防止了频谱混叠。
• 交织设计：结合了时域（位交织）与频域（频率交织）的双重映射方案，最大限度利用了系统的分集增益。

仿真可视化结果 程序会自动生成一个包含四个子图的性能分析窗口：

1. DAB 链路误码率分析：展示 SNR 与 BER 之间的指数级演变关系。
2. 发送端与接收端频谱对比：通过功率谱密度函数（Pwelch 法）展示 OFDM 信号的宽带特性。
3. DQPSK 受扰星座图投影：直观展示噪声对差分信号相位分布的影响。
4. 时域波形局部放大对比：对比原始信号与经过噪声信道后的波形细节差异。

使用方法

1. 打开 MATLAB 软件。
2. 将该程序代码保存为同名文件夹下的 main.m 文件及相关子函数。
3. 在命令行窗口输入 main 并回车。
4. 程序将自动进行多信噪比点的循环计算，完成后自动弹出图形界面并打印运行报告。