數(shù)字電視技術及其應用
二次數(shù)字調制是用數(shù)字基帶信號去調制射頻正弦振蕩的參數(shù)(振幅、頻率或相位),因此,二次調制有調幅、調頻和調相3種形式,包括振幅鍵控(ASK)、移頻鍵控(FSK)、最小頻移鍵控(MSK)、移相鍵控(PSK)、正交幅度調制(QAM)、X進制殘留邊帶調制(VSB)等多種調制方式。PSK又分2PSK、QPSK、8PSK;QAM又分4QAM、16QAM、64QAM、256QAM幾種。調制方式不同,數(shù)字系統(tǒng)的有效性(頻帶利用率)和可靠性(比特差錯率)不同,因此選擇何種數(shù)字調制方式是非常重要的。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/165593.htm正交幅度調制、移相鍵控、殘留邊帶調制常常用于數(shù)字電視,它們具有極高的頻譜利用率,是在一個標準電視頻道中傳輸多路數(shù)字電視的主要調制方式。
4、數(shù)字信號的優(yōu)點
(1)在遠距離傳送時,各個中繼站能夠完整地將所收到的數(shù)字信號再生出來,從根本上消除了傳輸過程中的噪聲和干擾。各中繼站重新發(fā)出來的都是沒有噪聲的信號(當然量化噪聲總是存在的)。這就是說,在各中繼站之間,信號傳輸過程中所混入的干擾就不會積累起來。
(2)調制和解調電路都是數(shù)字電路,很適合于利用集成電路的邏輯設計,因此可靠性和穩(wěn)定性都很高。
(3)數(shù)字信號便于存儲。
(4)可以減少消息信號不必要的重復,進行數(shù)字壓縮。
(5)合適的編碼可以減少噪聲和干擾的影響。每增加一個比特就將信號與量化噪聲之比(功率比)提高6分貝,這就是說,信號頻帶寬度的加寬能提高信噪比。
五、數(shù)字系統(tǒng)方框圖
數(shù)字系統(tǒng)方框圖如圖4所示。在發(fā)送端,調制信號m(t)加至壓縮器,壓縮幅度較大的信號,以保證對于大小不同的信號具有相差不多的信號/量化噪聲比。取樣電路將壓縮器處理后的調制信號進行取樣,然后與經(jīng)過同樣處理(即壓縮和取樣)的其它信道信號一起加至復用器,形成時分多路信號。量化和編碼這兩種作用是由模——數(shù)轉換器來完成的,它將各信道的取樣信號進行量化,并將每一量化后的取樣用一組二進制電碼來傳送。信道轉換開頭將各路電碼以串聯(lián)方式傳送至信道中,直接經(jīng)光纜、電纜傳送,或者進行二次調制,對正弦載波調制以后經(jīng)發(fā)射機發(fā)送出去。
圖4 數(shù)字系統(tǒng)方框圖
在接收端,可能是直接從光纜、電纜得到各路信號以串聯(lián)方式傳送過來的二進制電碼,也可能是由接收機收到的某一種已調波。在后一種情況下,經(jīng)解調后即可得到二進制電碼。二進制電碼進入量化器后,去掉傳輸過程中混入的噪聲和干擾,并重新形成比較純凈的二進制電碼。分配器將各路二進制電碼分開以并聯(lián)方式傳送到解碼器中。解碼器就是一個數(shù)——模轉發(fā)器,它將各組電碼轉換成相應的有一定高度的脈沖。因此,各路信號分別對應于一路調幅脈沖,各路調幅脈沖是時分復用在一起的。分路器將各路調幅脈沖分開來,分別傳送到各信道的取樣保持放大的電路中,使每個脈沖的高度在一個取樣周期內得以保持,于是將調幅脈沖變成階梯波,它是發(fā)送端經(jīng)預處理后的調制信號的近似波形。低通濾波器將量化噪聲濾去,將階梯波還原成連續(xù)信號,它仍然是發(fā)送端被預處理后的調制近似波形。擴展器去掉由于發(fā)送端的壓縮器人為造成的調制信號的失真,于是就得到最后的輸出信號m′(t),它是最初的調制信號m(t)的近似。
如果用光纜傳輸,由于電發(fā)射端機多數(shù)輸出的是有正負極性的雙極性碼,這種碼型不宜驅動光發(fā)射機。光發(fā)射機是光強度調制,需要單極性脈沖驅動。因此,在電發(fā)射端機和光發(fā)射機之間需要加入雙極性到單極性碼型接口。
現(xiàn)在,已有專用數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)面市,可通過光纜傳輸非壓縮電視、32路立體聲,如果配置其他設備,也能夠傳輸MPEG-2多路壓縮電視信號。該系統(tǒng)可選一次群E1(2Mb)和三次群E3(34Mb)接口板傳輸數(shù)據(jù)和電話,它還可與SDH網(wǎng)絡相銜接,使數(shù)據(jù)、有線電視,通信三網(wǎng)合一。
六、數(shù)字系統(tǒng)性能參數(shù)
1、傳送速率
二進制數(shù)字出現(xiàn)的頻率即是單位時間內傳送的二進制數(shù)字的位數(shù),叫做傳送速率。傳送速率用來衡量數(shù)字系統(tǒng)的效率,有碼元速率和信息速率兩種表示法。
(1)碼元速率 又叫做符號速率、數(shù)碼率、鍵控速率,指每秒傳送的碼元個數(shù),單位為“波特”(Baud),以Ds表示。當數(shù)字信號用二進制表示時,稱為二進制碼元速率;當數(shù)字信號用多進制表示時,稱為M進制碼元速率。
(2)信息速率 又叫做比特率,指每秒傳送的信息單位數(shù),單位為比特/秒(bit/s或b/s或bps),以Rb表示。
碼元速率與信息速率的關系是:
Rb=Ds×Log2M
式中 M——碼元進制數(shù)。
特別指出的是,當M=2時,Rb=Ds,即碼元速率等于信息速率。
2、Eb/No
Eb/No用來衡量傳送的信號質量,表示有用信號的每比特能量Eb與單邊帶噪聲密度No之比。
模擬信號在進行模/數(shù)轉換后,處于任意兩個量化電平中間的部分,就會與其后數(shù)/模轉換出來的信號有微小差別,這相當于在原始信號上疊加了一個噪聲,叫做量化噪聲。量化噪聲是白噪聲,符合噪聲疊加規(guī)律。在傳送過程中還有各種干擾和噪聲。
假定一個二進制數(shù)字信號s(t),其碼元寬度為T,則該信號每比特能量為:
Eb=2(t)dt
在實際工程計算時,往往以發(fā)射端發(fā)射功率除以信息速率來得到每比特能量。
3、頻帶利用率
頻帶利用率是衡量數(shù)字系統(tǒng)效率的重要指標,指單位帶寬內所能實現(xiàn)的傳送速率,單位是bit/s/Hz或b/s/Hz。
傳送數(shù)字信號和傳送模擬信號一樣,要占有一定的頻帶寬度。數(shù)字信號是“1”和“0”的不同排列組合,例如,可以都是1,也可以都是0,也可以是0和1交替出現(xiàn),通常則是0和1的雜亂的排列組合。0和1交替出現(xiàn)這種數(shù)字信號包含的最高頻譜成分最高,如圖5(a)中波形的帶寬要大于(b)中波形的帶寬。
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