CMMB智能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

中國(guó)移動(dòng)多媒體廣播（CMMB）是我國(guó)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(guó)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(cè)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(zhǎng)期復(fù)雜的過(guò)程，需要經(jīng)過(guò)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(cè)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(cè)試系統(tǒng)，對(duì)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(duì)CMMB網(wǎng)絡(luò)的覆蓋測(cè)試系統(tǒng)。

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

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

　　1 測(cè)試需求分析

　　為了對(duì)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的信息監(jiān)測(cè)，需要做好以下幾點(diǎn)。測(cè)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(cè)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(duì)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(cè)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(cè)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(cè)量與存儲(chǔ)模塊、GPS接收器、太陽(yáng)能供電模塊、處理器模塊及GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊。各個(gè)模塊主要是通過(guò)STM32微處理器的GPIO口連接與通信。處理器需要對(duì)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(duì)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(duì)從天線(xiàn)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(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和信道解碼；功率的測(cè)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(cè)點(diǎn)地理位子信息，最后處理器通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)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(guò)天線(xiàn)或有線(xiàn)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(duì)原始的RF射頻信號(hào)無(wú)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(cè)量模塊的同時(shí)，還能無(wú)損耗的環(huán)出一路CMMB信號(hào)到后級(jí)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(duì)前端后端設(shè)備無(wú)特殊要求。

　　3.2 GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊

　　本系統(tǒng)選用GPRS無(wú)線(xiàn)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(cè)終端通過(guò)GPS接收器采集監(jiān)測(cè)點(diǎn)地理信息，包括：經(jīng)緯度、海拔等，測(cè)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(cè)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(jiǎn)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(xiàn)。

　　3.4處理器模塊

　　處理器是整個(gè)監(jiān)測(cè)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(kāi)發(fā)簡(jiǎn)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(cè)量CMMB信號(hào)平均功率。