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數(shù)字AM廣播技術(shù)
數(shù)字AM廣播技術(shù)【1】
【摘 要】 調(diào)幅廣播顯著優(yōu)點(diǎn)是覆蓋范圍廣，傳輸距離遠(yuǎn)，接收機(jī)簡(jiǎn)單價(jià)格便宜，但由于調(diào)幅廣播幅度調(diào)制方式和占用窄的頻帶，帶來了明顯的缺點(diǎn)：廣播信號(hào)在傳輸過程中易受到干擾，傳輸質(zhì)量不高;業(yè)務(wù)單純，一部發(fā)射機(jī)使用一個(gè)載波頻率，傳送一套聲音廣播節(jié)目，而且節(jié)目質(zhì)量差，面臨眾多媒體的挑戰(zhàn)，調(diào)幅廣播明顯處于劣勢(shì)。
而數(shù)字廣播技術(shù)能對(duì)數(shù)字傳送、發(fā)射、接收過程中各種干擾引起的誤碼進(jìn)行自我糾錯(cuò)處理，保證從音頻信號(hào)源到發(fā)射、接收全過程都達(dá)到高質(zhì)量，從而提高廣播系統(tǒng)的整體技術(shù)性能。
它提供了一個(gè)數(shù)字的多業(yè)務(wù)廣播平臺(tái)，不但能傳輸高質(zhì)量的音頻節(jié)目，而且又能傳輸各類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等。
在處理過程中，噪聲、非線性失真等，都不能改變數(shù)字信號(hào)的品質(zhì)。
【關(guān)鍵詞】 數(shù)字廣播 數(shù)字AM廣播 編碼正交頻分復(fù)用 AM制式
調(diào)幅廣播誕生以來，經(jīng)過長(zhǎng)期的發(fā)展，有過輝煌的時(shí)期。
在調(diào)頻廣播出現(xiàn)以前，世界范圍內(nèi)唯一的廣播方式是長(zhǎng)、中、短波調(diào)幅廣播。
有了調(diào)頻廣播后，調(diào)幅廣播還是有大量聽眾的，主要是偏遠(yuǎn)山區(qū)及廣大農(nóng)村聽眾，這是他們獲取信息的主要途徑。
當(dāng)然，隨著這些年村村通等電視工程的推進(jìn)，電視也成為他們不可或缺的信息渠道，但傳統(tǒng)廣播，尤其是調(diào)幅廣播依然占有很大的份量。
調(diào)幅廣播生命力如此頑強(qiáng)主要是因?yàn)樗梢源竺娣e、遠(yuǎn)距離進(jìn)行覆蓋，它采用包絡(luò)調(diào)解，接收設(shè)備價(jià)格低廉。
然而，中短波波段調(diào)幅廣播有幾個(gè)固有的缺點(diǎn)：容易受干擾;短波調(diào)幅廣播頻率選擇性衰落嚴(yán)重影響廣播質(zhì)量;功率大、高耗能、設(shè)備投資及維護(hù)運(yùn)行成本高;使用9KHz(或10KHz)帶寬，模擬方式的調(diào)幅廣播很難達(dá)到高質(zhì)量。
近幾十年來頻譜又是過度占用，同頻道，臨近頻道干擾嚴(yán)重，收聽條件越來越差，廣大聽眾對(duì)調(diào)幅廣播的質(zhì)量越來越不滿意。
為了解決短波廣播傳輸質(zhì)量問題，ITU(國(guó)際電信聯(lián)盟)曾建議共同實(shí)施單邊(SSB)帶技術(shù)，很多廣播機(jī)構(gòu)進(jìn)行了單邊帶(SSB)實(shí)驗(yàn)發(fā)射，但結(jié)果并不理想，再者，SSB接收機(jī)價(jià)格昂貴。
為了克服模擬AM廣播缺點(diǎn)，充分利用中、短波資源對(duì)全球?qū)嵤┯行Ы?jīng)濟(jì)的覆蓋，數(shù)字AM是必由之路。
1 數(shù)字AM廣播的優(yōu)點(diǎn)
數(shù)字調(diào)幅(DAM-Digital Amplitude Modulation)廣播有下列優(yōu)點(diǎn)：(1)可以充分利用現(xiàn)有的中、短波頻譜資源。
相同覆蓋情況下，DAM(數(shù)字調(diào)幅廣播)發(fā)射機(jī)比模擬調(diào)幅發(fā)射機(jī)功率可降低6dB至9dB，耗能低，效率高。
(2)顯著提高AM波段信號(hào)傳送音質(zhì)，在保持現(xiàn)有帶寬的情況下，利用音頻數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)和DSP(數(shù)字信號(hào)處理)技術(shù)，可達(dá)到調(diào)頻質(zhì)量，帶寬加倍甚至可達(dá)到CD的質(zhì)量。
(3)增強(qiáng)抗干擾能力，可消除短波衰落。
(4)可與模擬信號(hào)傳送兼容，在規(guī)定的帶寬內(nèi)，可同時(shí)傳送一個(gè)模擬信號(hào)和一個(gè)數(shù)字信號(hào)，便于逐步向全數(shù)字過渡。
(5)可對(duì)現(xiàn)有的中、短波發(fā)射機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，且改造費(fèi)用低。
(6)能夠提供附加業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)傳輸。
2 COFDM(編碼正交頻分復(fù)用)
OFD(正交頻分)：使用大量的載波代替單載波。
這些大量的載波有相等的頻率間隔，都是一個(gè)基本振蕩頻率的整數(shù)倍，頻譜成正交關(guān)系。
M(復(fù)用)：COFDM是寬帶傳輸，傳輸?shù)男畔⒉辉偈菃我坏墓?jié)目，而是多套節(jié)目的數(shù)據(jù)流相互交織的分布在大量載波上，形成一個(gè)頻率塊，為了防止傳輸差錯(cuò)，經(jīng)過信源編碼進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮的數(shù)據(jù)流，首先要進(jìn)行信道編碼，即人為加入冗余。
然后，經(jīng)信道編碼的信息要被分配到頻譜成正交關(guān)系的許多副載波上傳送。
這些副載波被數(shù)字信息調(diào)制，采用的是四相差分相移鍵控的調(diào)制方法。
所有這些已調(diào)副載波疊加在一起，就形成包含數(shù)字信息的所謂COFDM基帶信號(hào)，然后，再采取搬遷的辦法，將其變換到射頻范圍，形成“頻率塊”，經(jīng)功率放大后通過天線發(fā)射。
在一個(gè)“頻率塊”上通�？捎梢徊堪l(fā)射機(jī)同時(shí)傳送多套節(jié)目和其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
為了能修正傳輸進(jìn)程中可能出現(xiàn)的突發(fā)性的比特差錯(cuò)，采用了“時(shí)間交織”和“頻率交織”技術(shù)，雙重預(yù)防措施，使本來相信的信息單元在時(shí)域和頻域都盡可能遠(yuǎn)地分開傳送，接收端經(jīng)過去交織恢復(fù)原有的順序。
在COFDM傳輸方法中，為防止具有較大時(shí)延差的多徑傳播的信號(hào)在接收機(jī)相遇時(shí)總務(wù)處符號(hào)間干擾，人為地在符號(hào)持續(xù)期增加一個(gè)被稱為“保護(hù)間隔”的時(shí)間長(zhǎng)度。
COFDM是多載波寬帶系統(tǒng)，在特定條件和環(huán)境下可能出現(xiàn)個(gè)別載波衰落但它們僅攜帶少量的信息，出現(xiàn)傳輸差錯(cuò)完全能修正。
OFDM發(fā)生器輸出是多載波的基帶信號(hào)，其幅度變化分量送到現(xiàn)有模擬AM發(fā)射機(jī)的調(diào)制通道;OFDM基帶信號(hào)分解為同相分量(I)和正交分量(Q)，通過頻率合成器并變換為RF相位分量(Φ)，送到現(xiàn)有AM機(jī)發(fā)射機(jī)激勵(lì)通道，通過模擬發(fā)射機(jī)發(fā)射出數(shù)字信號(hào)。
3 數(shù)字AM制式簡(jiǎn)介
目前世界范圍內(nèi)提出的數(shù)字AM系統(tǒng)大致可分為兩大類，一類系統(tǒng)采用多載波調(diào)制方式，另一類是系統(tǒng)采用單載波調(diào)制方式。
(1)多載波并行傳輸系統(tǒng)在多載波調(diào)制中，采用DAB(數(shù)字音頻廣播)中使用的COFDM(編碼正交頻分復(fù)用)調(diào)制技術(shù)，利用多載波寬帶系統(tǒng)同時(shí)傳送數(shù)據(jù)，每個(gè)載波采用低速率的QPSK、16QAM、64QAM調(diào)制。
音頻編碼采用MPEC-4AAC(先進(jìn)音頻編碼)方法，音頻帶寬可以大于9KHz。
多載波系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，接收機(jī)簡(jiǎn)單，但是發(fā)射機(jī)的峰值系數(shù)較高，對(duì)發(fā)射機(jī)非線性的校正要求很高。
(2)單載波串行傳輸系統(tǒng)在單載波調(diào)制中，使用單個(gè)載波，進(jìn)行多狀態(tài)數(shù)字調(diào)相(MPSK，M>4)或多個(gè)狀態(tài)調(diào)幅調(diào)相(32/64-APSK)的調(diào)制方法，9KHz或10KHz帶寬，在與模擬調(diào)幅廣播同時(shí)播出時(shí)(各自占用相鄰的獨(dú)立頻道)，凈數(shù)據(jù)率可達(dá)10Kb/s-24Kb/s。
音頻編碼采用MPEC-4AAC(先進(jìn)音頻編碼)方法。
單載波系統(tǒng)的有點(diǎn)是可以保持模擬發(fā)射的高效率，但接收機(jī)復(fù)雜。
4 數(shù)字AM發(fā)射與接受系統(tǒng)
數(shù)字AM系統(tǒng)是以數(shù)字處理技術(shù)為根本，利用傳統(tǒng)條幅發(fā)射技術(shù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)幅廣播的數(shù)字化。
如圖a和圖b分別是數(shù)字AM發(fā)射與接受系統(tǒng)組成圖。
由此可知，在發(fā)射端音頻信號(hào)與附加數(shù)據(jù)等信號(hào)要先經(jīng)過信源和信道編碼的數(shù)字處理過程，然后加之發(fā)射機(jī)處理后通過天線發(fā)射出去。
在接受端則要使用與現(xiàn)在完全不同的專用數(shù)字接收機(jī)，將從天線收到的射頻信號(hào)經(jīng)過解調(diào)、解碼，還原成音頻信號(hào)和附加數(shù)據(jù)等。
數(shù)字AM信號(hào)要通過發(fā)射機(jī)才能獲得足夠的傳輸功率，基本原理是首先對(duì)加至發(fā)射機(jī)的音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字編碼處理，再加至發(fā)射機(jī)進(jìn)行高電平放大和再調(diào)制，將數(shù)字信號(hào)變成模擬信號(hào)，最后象現(xiàn)有的發(fā)射機(jī)一樣進(jìn)行功率放大后通過天線發(fā)射出去。
目前我國(guó)大部分短波發(fā)射機(jī)為PDM或PSM為主，在現(xiàn)有的發(fā)射機(jī)上去掉現(xiàn)有的音頻處理器，增加一臺(tái)數(shù)字調(diào)制器，更換一臺(tái)數(shù)字頻率合成器，對(duì)發(fā)射機(jī)調(diào)制器的低通濾波器截至頻率進(jìn)行高端擴(kuò)展，再重新調(diào)整發(fā)射機(jī)的中和電路等就完成了數(shù)字化改造。
5 結(jié)語
數(shù)字AM發(fā)射系統(tǒng)的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是只需要對(duì)現(xiàn)存的PDM或PSM發(fā)射機(jī)進(jìn)行改裝，費(fèi)用低，短期內(nèi)可在模擬和數(shù)字之間切換。
發(fā)射機(jī)的輸出功率變化靈活，要保持與模擬AM同樣的覆蓋區(qū)，數(shù)字AM廣播可將發(fā)射機(jī)功率大大降低;要提高業(yè)務(wù)可靠性，可以保持發(fā)射機(jī)的輸出功率不變。
目前廣播數(shù)字化的技術(shù)準(zhǔn)備已基本成熟，數(shù)字中短波廣播技術(shù)也已成熟，隨著廣播形式的多樣化，市場(chǎng)份額不變的情況下，如何居安思險(xiǎn)，在傳統(tǒng)廣播的基礎(chǔ)上謀求發(fā)展，讓這個(gè)傳統(tǒng)媒體繼續(xù)蓬勃發(fā)展，是我們每個(gè)從事廣播事業(yè)的人值得探索和思考的問題。
參考文獻(xiàn)：
[1]史萍，倪世蘭.廣播電視技術(shù)概論[M].中國(guó)廣播電視出版社.
[2]李棟.數(shù)字AM技術(shù)系列報(bào)告[R].中國(guó)新聞科技，2000.1.
數(shù)字化廣播電視技術(shù)【2】
[摘 要]本文首先對(duì)數(shù)字化廣播電視的起源、發(fā)展與優(yōu)勢(shì)進(jìn)行介紹;接著又闡述了其數(shù)字信號(hào)在發(fā)射、傳輸及接收過程中所需要的技術(shù)，對(duì)于我國(guó)數(shù)字化廣播電視的技術(shù)發(fā)展 與完善提供了借鑒。
[關(guān)鍵字]數(shù)字化 廣播電視 技術(shù) 信號(hào)處理 信號(hào)傳輸
緒論
改革開放以來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、政治、文化等方面的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和建設(shè)，我國(guó)的綜合國(guó)力有了明顯增強(qiáng)。
這也給我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提供了更加廣闊的空間，能夠滿足我國(guó)人民群眾日益增長(zhǎng)的不同程度的物質(zhì)和文化需求。
在這樣的契機(jī)下，我國(guó)電視業(yè)也蓬勃發(fā)展。
在現(xiàn)階段，世界已逐步進(jìn)入了信息化、數(shù)字化時(shí)代，進(jìn)而為數(shù)字化廣播電視技術(shù)和數(shù)字化廣播電視業(yè)的進(jìn)步提供了技術(shù)支持和物質(zhì)基礎(chǔ)。
為了盡快與世界接軌，我國(guó)相繼出臺(tái)了一系列的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)草案，包括條件接收標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)務(wù)信息標(biāo)準(zhǔn)等，同時(shí)還公布了與之相適應(yīng)的電子節(jié)目指南、用戶管理系統(tǒng)等標(biāo)準(zhǔn)。
同時(shí)配以碼率壓縮技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)，其范圍包括數(shù)字信息的發(fā)射、傳輸和接收等。
到目前為止，我國(guó)所有的省份和地區(qū)均有自己的衛(wèi)星數(shù)字通訊，這也加速了我國(guó)數(shù)字電視時(shí)代的全面到來。
一. 概述
1.1起源
傳統(tǒng)的電視節(jié)目，其圖像等信息的產(chǎn)生、傳輸、處理及接收等均為模擬信號(hào)，都是采用時(shí)間軸取樣的接觸上進(jìn)行的，并以幅度調(diào)制的方式傳輸。
為了使人眼對(duì)圖像信號(hào)能夠更好的呈現(xiàn)視覺接收，一般分為奇、偶兩個(gè)場(chǎng)。
但是這種形式的電視信號(hào)受影響因素較大，包括噪聲積累、色度畸變等都嚴(yán)重的阻礙了它的整體接收效果。
因此，在信息技術(shù)發(fā)達(dá)的今天，數(shù)字體制信號(hào)電視逐步代替的模擬體制信號(hào)。
對(duì)于數(shù)字廣播電視的研究，始于上個(gè)世紀(jì)60年代，其初衷主要是滿足人們對(duì)于視覺和聽覺的享受;在1984年，日本提出了世界上第一個(gè)高清晰度研究方案，并著手進(jìn)行研究，于1988年試播。
1.2優(yōu)點(diǎn)
數(shù)字化廣播電視的發(fā)展，不但開啟了一個(gè)全新的數(shù)字時(shí)代，同時(shí)其本身也含有諸多的優(yōu)點(diǎn)。
首先是數(shù)字信號(hào)在多次的傳輸和處理過程中，能夠保證抗干擾和保真性，使圖像的質(zhì)量不受影響，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
同時(shí)，數(shù)字化廣播電視的信號(hào)更能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)處理，改善了圖像的質(zhì)量、壓縮頻帶、二維濾波等。
并在傳輸過程中更容易實(shí)現(xiàn)圖像信號(hào)和伴音信號(hào)的重復(fù)使用，突顯其優(yōu)越性。
二.數(shù)字化技術(shù)流程
數(shù)字化的廣播電視順利實(shí)現(xiàn)離不開學(xué)習(xí)技術(shù)，主要體現(xiàn)在數(shù)字信號(hào)的處理和傳輸上。
2.1取樣
根據(jù)Nyquist定理，對(duì)于數(shù)字信號(hào)頻率的選取，必須大于信號(hào)寬帶的兩倍，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)在取樣信號(hào)中完全恢復(fù)原始信號(hào)。
因此，數(shù)字廣播電視的數(shù)字化抽樣也要同樣遵守Nyquist定理。
在數(shù)字的分量編碼階段，亮度抽樣可選擇13.5MHz，以達(dá)到525/60與625/50等兩大制式行頻公倍數(shù)2.25MHz的兩倍。
并以此為基礎(chǔ)，選擇相關(guān)的色差信號(hào)、亮度信號(hào)等參數(shù)。
確定標(biāo)準(zhǔn)取樣和非標(biāo)準(zhǔn)取樣所適用的范圍。
2.2量化
對(duì)取樣信號(hào)進(jìn)行處理，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為時(shí)間上的離散的脈沖信號(hào)。
但是這個(gè)時(shí)候的脈沖信號(hào)仍然是模擬的，因此必須進(jìn)行離散化處理，對(duì)其中用數(shù)碼進(jìn)行分值的過程，成為量化。
一般來講，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的脈沖信號(hào)串被稱為傳輸數(shù)字信號(hào)的數(shù)碼率，這個(gè)數(shù)碼率隨著抽樣頻率和量化比特?cái)?shù)決定，抽樣頻率越高，量化比特?cái)?shù)也就越大，而數(shù)碼率也就相應(yīng)的提高，這時(shí)就需要傳輸設(shè)施的寬帶更寬。
三.傳輸流程
在信號(hào)的傳輸過程中，仍要經(jīng)過一系列較為復(fù)雜的處理過程，才能夠真正使用戶接收到正確的數(shù)字信號(hào)。
3.1碼率復(fù)用
為了方便信號(hào)的傳輸，同常將一定數(shù)量的低速信號(hào)復(fù)接為高速率的信號(hào)，這也實(shí)現(xiàn)了傳輸容量的擴(kuò)大，提高了傳輸速率。
日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家都有自己的數(shù)字速率系列，也能夠根據(jù)不同的要求進(jìn)行碼率復(fù)用，滿足不同的需求。
3.2QAM調(diào)制
數(shù)字調(diào)制包括多個(gè)種類，數(shù)字化廣播電視則通常使用MQAM調(diào)制，即正交幅度調(diào)制，它是一種能夠?qū)⑤d波的振幅和相位同時(shí)進(jìn)行數(shù)碼調(diào)制的具有復(fù)合性特點(diǎn)的調(diào)制形式。
在廣播電視的數(shù)字技術(shù)領(lǐng)域和范疇中，經(jīng)過頻道調(diào)制器對(duì)模擬信號(hào)處理后，能夠適應(yīng)如微波、光纜等傳輸設(shè)施的頻域。
3.3機(jī)頂盒
數(shù)字有線電視機(jī)的機(jī)頂盒的基本功能就是接收數(shù)字廣播電視節(jié)目。
它與數(shù)字衛(wèi)星機(jī)頂盒的原理相同，僅僅在于信號(hào)傳輸?shù)慕橘|(zhì)不同。
而數(shù)字有線電視機(jī)頂盒卻可以支持幾乎任何廣播和交互式的多媒體應(yīng)用，包括數(shù)字電視廣播接收、電子節(jié)目指南等。
結(jié)束語
數(shù)字化廣播電視的發(fā)展空間巨大，不但能夠滿足廣大人民群眾日益增長(zhǎng)的文化需求，同時(shí)也為我國(guó)的廣播電視事業(yè)開拓了廣闊的市場(chǎng)，基于這樣的背景下，本文著重對(duì)數(shù)字化廣播電視的發(fā)展進(jìn)行介紹，同時(shí)又對(duì)其數(shù)字信號(hào)的發(fā)射和傳輸過程所包含的技術(shù)進(jìn)行闡述，對(duì)于此類問題的深入研究提供了借鑒。
參考文獻(xiàn)
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