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信号广播论文范文

1.Eureka-147DAB

这是由欧洲共同体研究的宽带数字声音广播系统,属于尤里卡计划的一个项目(Eureka-147).该系统所占带宽为1.5MHz,利用同一载波传送多套节目,音频编码采用MPEG-lLayerllJ每路音频信号的码率可以有多种选择,目前在系统中采用的主要是l92kbt/立体声,广播的声音质量可达到CD音质：信道编码采用可删除卷积编码以实现对重要性不同的数据使用不同的保护级别：采用OFDM调制和频率、时间交织,可保证在移动、便携和固定条件下的接收质量：其数据结构的设计使系统既可传送音频也可传送高速率数据：可利用同一载波频率组成广播网,即单频网,从而大大节省频率资源.

Eureka-147DAB系统己经在多个国家进行了长时间的现场试验,除欧洲共同体外,加拿大、澳大利亚等国家和亚洲的一些国家也在进行试验,而且,德国、法国、英国和加拿大己经进入试播阶段,我国也己在广东和北京建立实验网.

2.IBOC

这是由美国研究的“带内同频(lnBandOnChannel,IBOC)”数字声音广播系统,它利用目前使用的调幅或调频广播电台,将数字信号放在与模拟信号相同的频带内或相邻的频带内,实现中波AM和超短波FM的数字化,一个载波频率只传送一套节目.这种广播系统的最大特点是,不改变原来广播电台的工作频率和广播业务,不需要新的频率分配,模拟和数字可以同时广播若干年,容易实现模拟到数字的转变.这对美国这样的非国营电台很多且每个电台仅覆盖本地的国家是非常重要的.由于采用数字化,这种数字声音广播系统的音质比目前使用的调幅、调频广播的声音质量有明显的改善,目前有三种方案在进行试验,两种方案的音频编码采用MPEGAAC,另外一种采用Lucent自行研究的EPAC；传输技术采用OFDM.

地面数字信号广播:S2000接收广播信号

IBOC系统也在进行试验,但进度不如EUREKA-147系统.

3.日本的单套节目DAB方案

日本的DAB是在地面数字电视DTV的基础上发展起来的.该方案最大的意义在于,可根据广播信息的容量灵活确定系统带宽,占用频带较窄,节省频带资源.

DAB系统的关键技术

数字音频广播是一点对多点的数字通信系统,数字音频广播的关键技术主要有三个方面,数字音频信号的压缩编码,高速数据信号的无线传输和组网技术.

1.数字音频信号的压缩编码

将音频信号用线性PCM进行数字化后,其码率约为700kbit/S.例如CD的抽样率为44.1 kHz,每抽样用1 6bit字长表示,其码率为705.6kbit/S,一路立体声信号的码率达到1411.2kbit/S.这样高的码率在传输时需要很宽的频带,在存储时需要很大的存储容量,这将大大限制数字化音频的应用,也很难实现数字音频广播.为了解决这个问题,需要采用压缩编码技术,在基本保证接近CD音质的情况下,有效地降低码率.

应用在数字广播（包括数字电视和数字音频广播）中的音频压缩编码技术有多种,它们都是基于人耳感觉特性来实现降低码率的目的.在这些编码方案中,利用了人耳的频率、时间遮蔽效应和对声音的定位特性.频率遮蔽效应是当频率接近、强度有明显区别的两个信号同时出现时,入耳只能感觉强度高的信号,而强度低的信号将被遮蔽：时间遮蔽效应是当一个强度比较弱的信号出现在强度比它强的信号之前或之后的一个时间区间内时,比较弱的信号将被遮蔽,显然被遮敝的信号不需要传送,从而降低了码率；人耳对声源定位时,对低频信号方向性不敏感,对高频信号的方向主要是从对包络的感觉判断,这些特性被用于降低立体声编码的码率.当然,这样处理损失了原始音频信号中的一部分,但因为这部分是感觉不到的或者是很不敏感的,因此它基本上不会影响声音的质量,从而既保证了音质,又降低了码率.应用在数字音频广播中的压缩编码方案主要有MPEG-1/2中的Layerll、和MPEGAAC等,使一路立体声的码率降低到192—96kbit/S,并且有可能继续降低,大大减少了对传输带宽和存储容量的要求,应该说压缩编码技术的发展是数字音频广播得以实现的基础.

2.高速数据信号的无线传输

声音广播可以通过有线信道和无线信道传输,但主要是通过电磁波在空间的传播将信号传送给接收机,而空间信道的传播特性远不如电缆、光纤、卫星信道稳定,特别是在城市环境中和移动接收情况下,由于多径传播所形成的频率选择性衰落和延时扩展,以及建筑物遮挡所形成的阴影效应,使接收质量受到严重影响,而广播系统经常工作在这样的环境中.为保证广播质量,必须提高在城市环境中和移动接收情况中信号的传输质量,数字音频广播系统中的信道编码和调制部分的设计主要是解决这方面的问题.目前多数数字音频广播系统采用纠错编码、正交频分复用(OFDM)和时间、频率交织的组合,OFDM是一种高频谱利用率的频分复用技术,它将高速串行数据变换成多路并行数据传输,有利于抗频率选择性衰落和延时扩展,并且它可以用IFFT和FFT实现,使发送和接收设备简化.实验表明,所采用的传输系统可以满足在移动、便携和固定工作条件下对广播节目的可靠传输.

3.组网技术

随着广播事业的发展,频率资源日益紧张,在发展数字音频广播系统时必须考虑节省频率资源和不与己经工作的广播电台产生矛盾.目前提出的广播系统中,主要采用两种方法：一种是单频组网,即整个广播网络使用相同的载波频率,多路节目载荷在该载波上,而不需要不同的覆盖区域分配不同的载波频率,从而节省了频率资源,Eureka-147数字音频广播系统是这种方案的代表：另外一种方法是与当前正在使用的广播电台使用相同载波颇率,依靠频率分隔和调制方式的不同,同时广播模拟和数字两种节目,美国的IBOC数字音频广播系统是这种方案的代表.尤里卡-147DAB

制式的广播发射系统

发射系统由信源编码器、信息编码器、多路复用器、OFDM调制器以及模拟射频等部分组成.原理框图如图1：

音频信号编码采用MUSICAM即掩蔽型自适应通用子带综合编码与复用,该编码的特点是按照人耳听觉特性把信号中对声音的音色和发音位置判断没有影响的部分去掉,使传输的数据量显著降低,并在主观质量、数据率、处理过程所需的时间延迟以及复杂性等方面,提供了最佳的折中方案,从而使数据率有效压缩且仍具较高的声音质量.得到的音频压缩数据经信道可删除型卷积编码,送入多路复用器与数据业务一起复用复用信号以包的形式进行OFDM基带调制,在其中还加入FIC、同步信号等.

MUSICAM编码器原理框图如图2

OFDM基带调制方法：OFDM（正交频分复用技术）,它采用一种不连续的多音调技术,将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成单一的信号,从而完成信号传送.这种技术具有在杂波干扰下传送信号的功能.OFDM既能充分利用信道宽带,也可以避免使用高速均衡和抗突发噪声差错.OFDM是一种特殊的多载波通信方案,单个用户的信息流被串／并变换为多个低速率码流,每个码流用一个子载波发送,OFDM不用带通滤波器来分隔子载波,而是通过快速傅立叶变换(FFT)来选用那些即使混叠也能够保持正交的波形.OFDM技术就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道,在每个信道上使用一个子载波进行调制,并且并行传输各子载波.尽管无线信息的频率响应曲线大多是非平坦的,但是每个子信道是相对平坦的,在每个子信道上进行的是窄带传输,信号带宽小于信道的相应带宽,因此就可以大大消除信号波形间的干扰.由于OFDM系统中的各个子信道的载波相互正交,它们的频谱是相互重叠的,这样不但减小了子载波间的相互干扰,同时又提高了频谱利用率.OFDM基带传输系统框图如图3.

数字音频广播的问题与发展

DAB技术是一项前景非常广阔的先进技术,目前工业发达国家和一些第三世界的国家都在积极开发和利用DAB产品,以便尽早占领世界市场,完成从目前广播到下一代广播的转换,而且DAB中的一些技术已经用于目前广播领域的各个方面.但是在我国不能完全照搬欧美国家经验,只能根据中国实际情况选择DAB在中国播出制式、频率、覆盖场强和网络规划及干扰保护,制定出我国DAB广播的发展蓝图,做好整体规划工作.目前最大的问题就是成本问题,处于初级阶段的DAB接收机的成本论文范文过高,用户数量必然受限,大大地制约了DAB的发展速度.用于改造原有的广播系统的投入也需要大量的财力,所以在我们只是在香港、台湾、京津地区和珠三角等一些经济较发达地区进行了DAB网的建立.结论与展望

数字音频技术给广播事业的发展带来了新的契机.数字广播成为广播领域内的又一场技术手段的系统变革.数字广播发送的信号比模拟信号强,用很小的功率就可以发送.还可以根据录像压缩的技术处理把两个或两个以上的多个节目制作用同一波长播出,目前一般可在同一波长中播出六套节目,而在旧方式中一套节目需对应一个波长.这种多频道化的服务将使更多的人体验到信息高速公路所具有的可能性.停止目前地面广播服务的模拟方式,大量的宝贵的频率会用于其他方面.另外,DAB能带给听众激光唱碟的音质享受,即使在飞速行驶的汽车里也不受任何干扰.数字广播一旦实I见,将给广播事业及其他领域带来多米诺骨牌效应,数字广播将不可避免的改变人们的视听习惯,成为广播技术发展中一个新的里程碑.