CMMB智能網絡監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

中國移動多媒體廣播（CMMB）是我國自主研發(fā)的、具有完全自主知識產權的移動多媒體廣播標準。目前，全國各大城市的CMMB網絡正在建設和完善當中，而CMMB信號的覆蓋測試為網絡優(yōu)化和調整提供了重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。數(shù)字電視廣播網絡的建設是一個長期復雜的過程，需要經過不斷地調整和優(yōu)化才能達到一個理想的效果。而只有有效、精確的網絡覆蓋測試才能為調整、優(yōu)化提供可靠的依據(jù)。一個成熟穩(wěn)定的CMMB網絡覆蓋測試系統(tǒng)，對于CMMB的發(fā)展具有重大意義。因此，有必要設計一款針對CMMB網絡的覆蓋測試系統(tǒng)。

　　本設計基于高性能單片機STM32和GPRS無線通信方案實現(xiàn)了對測試點CMMB網絡覆蓋情況的實時監(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器端，完成了對監(jiān)測終端的精準定位。

　　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，能實現(xiàn)所有要求的功能，完全滿足本次設計的要求。

　　1 測試需求分析

　　為了對測試點進行實時準確的信息監(jiān)測，需要做好以下幾點。測試地點的地理位置，包括經度、緯度，至少每秒統(tǒng)計一次；終端板卡供電蓄電池電量實時更新；8 M信號帶寬內的平均功率，單位為dBm,每秒統(tǒng)計一次，測量精度達到±1 dBm;CMMB信號解碼LDPC誤包率、RS誤包率，每秒統(tǒng)計一次；服務器端可以隨時更改信息上報時間間隔，并能對終端調諧器、解調器配置參數(shù)進行更改，以適應不同地區(qū)解調參數(shù)的不同。

　　2 總體設計

　　本系統(tǒng)分為測試終端和服務器端，服務器端只需要一臺性能良好的個人計算機，而測試終端主要由以下幾個模塊構成：射頻前端模塊模塊、功率測量與存儲模塊、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諧器和解調器進行調諧頻道和解調參數(shù)設置，并對RS誤包率、LDPC誤包率等信息進行讀取。CMMB信號調諧器主要是對從天線接收的高頻信號進行調諧輸出中頻信號；CMMB調諧解調模塊主要是對信號進行解調和信道解碼；功率的測量與存儲模塊負責將信號功率轉換為電平信號送給STM32的ADC和將系統(tǒng)設置參數(shù)進行存儲，GPS接收器用于獲取監(jiān)測點地理位子信息，最后處理器通過GPRS無線模塊將信息發(fā)送至服務器端并從服務器接收控制命令。系統(tǒng)整體結構如圖1所示。

　　3系統(tǒng)硬件設計

　　3.1射頻前端模塊

　　射頻前端模塊包括調諧單元和解調單元。

　　本系統(tǒng)中RF射頻信號的調諧模塊采用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，并將輸入的RF射頻信號進行調諧輸出4~44 MHz的中頻信號；此芯片還具有對原始的RF射頻信號無損耗的環(huán)出功能，這使得芯片再輸出中頻信號給功率測量模塊的同時，還能無損耗的環(huán)出一路CMMB信號到后級的解調模塊，是本系統(tǒng)調諧器的理想選擇。

　　調諧解調模塊選用了創(chuàng)毅視訊公司的IF206型號的芯片，IF206芯片支持CMMB廣播信道標準和復用標準；可同時接收衛(wèi)星信號和地面信號；低功耗、低成本、對前端后端設備無特殊要求。

　　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)測點地理信息，包括：經緯度、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

　　處理器是整個監(jiān)測終端的核心，負責采集射頻前端的數(shù)據(jù)以及與服務器端的通信。處理器采用STM32F103RCT6型單片機，該芯片是基于Cortex-M3內核的新型32位嵌入式微處理器，它集合了性能高，實時、低功耗、集成度高等特點，系統(tǒng)時鐘高達72 M,開發(fā)簡便且芯片內集成多種外設。單片機電路圖如圖2所示。

　　其中單片機的PB6、PB7口為其IIC接口，負責與MXL5007、存儲芯片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的使能和復位端；STM32內部還有兩個12位ADC,PC4是內部ADC1模擬輸入口，用于測量CMMB信號平均功率。