drm组织及其主要成员的数字am技术_1.htm

通信相关知识：短波、扩频、移动

      Vasseur先生向与会代表介绍了Sky Wave 2000系统。Deutche Telecom的Dietmar 
      Rudolph博士介绍了德国研制的Music Wave系统。美国国际广播局数字调幅总裁Bob 
      Everett指出:世界需要一个统一的数字AM广播技术标准。吸收法国、德国和美国的试验系统各个环节中的优点，进行合理的组合和搭配，制定出大家都能接受的最终标准。<BR><BR>ITU于l998年3月24日发布新闻，表明DRM和ITU对制定30MHz以下的单一世界数字广播标准有着共同的兴趣，可成为战略伙伴。ITU的第10研究小组，第10A工作组和第10A-5特别报告组正在研究30MHz以下的数字广播。<BR><BR>1998年10月在美国召开的WP10A工作组会议，对法、德，美三个系统进行综合审议，促成数字AM广播系统技术标准草案文本出台，于1999年的SG会议上审议，最迟将于2000年产生正式文本。而世界范围的技术标准由ISO最终通过还需要2年，即该过程到2001年才能结束。然后接收机厂才开始组织生产样机，发射台才能与模拟节目发射一起同时进行数字节目发射。预计需要15-20年的过渡期才能在全世界范围内建立起AM波段的全数字发射系统。<BR><BR><B>3 
      DAM的主要制式<BR></B><BR>到1998年4月为止，在研制中的系统至少有六个，其中四个系统采用多载波调制方案:法围Thomcast天波2000系统;法国CCETT/TDF系统;美国同数字无线电(USADR)系统;美国Digital 
      Radio 
      Express(DRE)系统。另两个系统采用单载波调制方案:德国电信公司系统(DTAG)；美国之音/喷气推进实验室系统(VOA/JPL)。<BR><BR>这六种制式中，有五种公布了系统特性，列于表1。<BR><BR><IMG 
      border=0 height=1021 src="DRM组织及其主要成员的数字AM技术_1.files/tu1.jpg" 
      width=800><BR><BR>不论是并行传输还是串行传输，二者的总符号率一致，比特率也一样，二者都适用于单频网(SFN)。9KHz(或10KHz)的AM信道带宽仅能提供几十Kb/s的数据率。因此音频编码器提供的数据率为20-24Kb/s。使用9KHz(LW、MW、SW)的射频带宽，频谱利用率要求大于3(b/s)/Hz。对SW而言，如果要求5KHz的射频有效带宽，并保持与LW、MW相同的质量，则要求频谱利用率大于5(b/s)/Hz。这取决于所选择的成形滤波器的滚降系数，信通编码率、帧结构和保护间隔等参数。不论是单载波调制还是多载波调制，至少需要32-64个调制状态。<BR><BR>在多载波调制中，要求每个子信道要窄，便子信道中的衰落与频率无关，即平坦衰落。由此确定副载波的数量。在信道中由具有很大幅度、最长时间的反射，决定OFDM符号的保护间隔。<BR><BR>在单载波调制中，对信道中出现的选择性衰落进行均衡。均衡器具有多级，包含具有很大幅度、最长时间的反射。均衡器的级数取决于反射持续期与符号持续期之比。反射信道的带宽越窄，符号长度越大，二者互为倒数。<BR><BR>在表1中所列的五种系统中，法国Thomcast和德国电信(DTAG)的试验系统是比较成熟的。下面介绍一下两国数字AM系统。<BR><BR><B>二 
      法国天波2000系统<BR><BR>1系统综述</B><BR><BR>天波2000系统是并行多载波系统，信源编码采用MPEG Ⅱ 
      Layer3标准。可以提供普通接收机和未来的廉价数字接收机都能接收的数字和模拟兼容信号，解决了模拟调幅&gt;&gt;模数同播&gt;&gt;全数字AM广播业务的过渡问题，并容易通过目前可用的技术和低廉的开支来实施。<BR><BR>该系统在并行模式的基础上采用数字与正交调幅QAM(Quadrature 
      Amplitude 
      Modulation)模式相关联的格状交织编码调制多载波传输方案，通过信通评估实现相关解调。此外，系统还可以提供快速同步，对于多普勒频移不敏感。它可以携带包括音频节目数字业务、内部信息数据以及同播方式下的模拟节目。<BR><BR>1)数据结构<BR><BR>天波2000系统的数据结构示于图1(a)。<BR><BR><IMG 
      border=0 height=142 src="DRM组织及其主要成员的数字AM技术_1.files/tu2.jpg" 
      width=400><BR><BR>符号持续期Ts=36ms，保护间隔Tg=6ms，有效期Tu=30ms。在多载波系统中，为最佳利用频谱，各载频间的频谱方向应保持正交关系，载波间隔与符号有效期应互为倒数关系。载波间隔为1/30ms=33.333Hz。每8个符号按0,1,2,…7编号组成一帧，其帧长为36msx8=288ms。<BR><BR>该系统的递增结构图示于图1(b)。<BR><BR><IMG 
      border=0 height=383 src="DRM组织及其主要成员的数字AM技术_1.files/tu3.jpg" 
      width=500><BR><BR>这种递增结构很容易适应所要求的带宽、比特率、电平的变化，而接收机不需要作任何变动。<BR><BR>传输信号包括：<BR><BR>（1）带宽为3200Hz的核心载波组，包含96个核心载波，载波间隔为33.333Hz。核心载波组在288ms的帧内传送576个声音或图象符号。<BR>（2）传送必不可少的频率基准、时间同步、增益基准和接收机重组等信息。<BR>（3）一定数量的附加载波组，由11个附加载波组成，带宽为33.3Hz 
      x 
      11=366.3Hz。每个附加组传送72个声音或图象符号及5个数据符号的额定比特流。附加组的数量取决于总的可以提供使用的带宽。<BR><BR>这种与不同的QAM调制模式有关的递增结构可以提供最大的灵活性，可以很容易适用于现有的带宽或传输信道特性。例如，16QAM用作SW衰落模型，在传输困难的时段(日出、日落)使用;64QAM用作标准调制模型; 
      256QAM用于LW、MW白天传输，获得最好的音频感知质量。<BR><BR>系统容量以可用比特率表示，它与带宽之间的关系列于表2。<BR><BR><IMG 
      border=0 height=327 src="DRM组织及其主要成员的数字AM技术_1.files/tu4.jpg" 
      width=500><BR><BR>2)信号格式<BR>符号长度为36ms，符号有效期为30ms，保持间隔为6ms，帧结构示于图2。<BR><BR>在持续期为288ms的一帧中，包括8个符号组，编号为0，1，2，3，……7，而每个符号组分配在每个载波的若干比特称为一个符号。<BR><BR>在核心载波组，第25、45、80个载波不被调制，用作接收机快速搜索和多普勒跟踪的频率基准。<BR><BR><BR>在核心组中，0帧的第21-85的所有副载波不调制，它们有相关的相位，确保一个很低的峰值系数，即时间同步波形。<BR><BR>核心组包含用于接收机重组的符号和若干个增益基准符号，分布在整个帧面上，增益基准也通过附加载波组传送。<BR><BR>平均每8个符号组有一个增益基准符号，这样的配置使基准符号的周期重复降至最小。在每一帧中，除了频率基准、增益基准、接收机重组(遥控)、时间同步的符号外，是传送声音或图象的符号，这些符号使用格状编码调制TCM(Trellis 
      Coded Modulation)。<BR><BR>帧结构见图2。<BR><IMG border=0 height=475 
      src="DRM组织及其主要成员的数字AM技术_1.files/tu5.jpg" 
      width=488><BR>为提高频谱的利用率，需注意字符的形状。在数字、模拟信号同播时，给字符加权，(见图3)。使模拟信号失真最小。<BR><BR><IMG 
      border=0 height=138 src="DRM组织及其主要成员的数字AM技术_1.files/tu6.jpg" 
      width=358><BR><BR>3)信号处理<BR><BR>(1)信源编码<BR><BR>使用MPEG-2,AudoLayer3。<BR><BR>(2)信道编码<BR><BR>采用多载波并行传输，即编码正交频分复用COFDM(Coded 
      orthogonal Frequency Division 
      Multiplexing)。<BR><BR>每一个载波采用正交调制QAM，选用16QAM、64QAM、256QAM中的一种。分配在每个载波上的符号采用格状编码调制TCM。<BR><BR>TCM是最佳适于瑞利衰落的信道编码，且在AWGN(相加性高斯白噪声)信道中特性不变坏，特别有利于天波传播。<BR><BR>TCM调制解调有两种码型，一种编码率为2/3，用于8TCM和64TCM编码器;另一种编码率为3/4，用于16TCM和256TCM编码器。<BR><BR>(3)交织<BR>为了修正数据传输过程中可能出现的突发性差错，在天波2000系统中实施了频率交织和时间交织，采用了三种不同深度的交织值:<BR>①短时间交织(1x288ms)，适用于长波和中波白天传播。<BR>②中时间交织(4x288ms)，适用于中波夜间传播和短波稳定传播条件(自天或夜间)。<BR>③长时间交织(16x288ms)，适用于波动的短波传播条件。<BR><BR>所有这些交织模型对于接收机来说都是透明的，接收机可以动态地、自动地进行信息重组和选择发射模型。<BR><BR>(4)IFFT和FFT<BR><BR>快速付立叶反变换IFFT(Inverse 
      Fast Fourier 
      Transform)和快速付立叶变换FFT是并行调制解调Modem的处理基础。在调制器端，使用IFFT从每一帧的复数频谱产生时域信号，在解调器端使用FFT进行相反变换。<BR><BR>数字接收机部分功能方框图见图4。<BR><BR><IMG 
      border=0 height=293 src="DRM组织及其主要成员的数字AM技术_1.files/tu7.jpg" 
      width=500><BR><BR>4)传输模式<BR><BR>传输模式如图5所示。<BR><BR><IMG border=0 height=309 
      src="DRM组织及其主要成员的数字AM技术_1.files/tu8.jpg" 
      width=400><BR><BR>(a)为标准AM双边带(DSB);(b)为单边带(SSB)，上边带(USB)或下边带(LSB);(c)为模拟兼容AM信道+数字信道;(d)为全带宽数字信道。<BR><BR>在由模拟向全数字过渡期间，模拟AM信道与数字信道同时播出。为了与现有AM接收机兼容，模拟信号以兼容单边带播出，该信号保留-6dB载波和可能的残留边带，改进有衰落时的质量，提高对邻频道的抗干扰能力。<BR><BR>5)天波2000演示系统<BR><BR>演示系统方框图示于6。<BR><BR><IMG 
      border=0 height=429 src="DRM组织及其主要成员的数字AM技术_1.files/tu9.jpg" 
      width=450><BR><BR>方框图组成:<BR>(1)用于编码器、解码器、调制解调器的实时数字处理系统，在数字信号处理器(DSP)PC板上实施;<BR>(2)HF信道仿真器，用有2个模拟输人和输出的标准DSP板实现。输入信号是以I、Q形式表示的复数信号;输出信号和输入相似，并可直接激励发射机。输入和输出取样频率为32KHz。为了避免取样引起的加工痕迹，必须使I和Q输出信号输入至外加的模拟低通滤波器，其带宽可在3-12KHz内连续调整，输入和输出增益可单独调整;<BR>(3)组合的SW频段模/数低功率激励器;<BR>(4)标准的SW商业接收机用于接收模拟节目;<BR>(5)具有滤波器选择功能的专业接收机，用来提供系统的基准接收能力。<BR><BR><B>2 
      天波2000发射系统</B><BR><BR>利用传统的模拟调幅发射机(PDM、PSM、DM)，实现数字声音广播。其发射系统方框图示于图7。<BR><BR><IMG 
      border=0 height=328 src="DRM组织及其主要成员的数字AM技术_1.files/tu10.jpg" 
      width=500><BR><BR>传送的数字音频与其他业务的数据流经编码和复合后，送入数字基带调制器(见图8)。数字调制器输出端的信号是复数形式的信号，在笛卡尔坐标中它代表同相分量I和正交分量Q。I分量与Q分量均为许多不同频率的多载波的I/Q分量，而不是单一频率的载波分量。为了通过发射机发射，需要进行坐标变换，将笛卡尔坐标变为极坐标。<BR><BR><IMG 
      border=0 height=279 src="DRM组织及其主要成员的数字AM技术_1.files/tu11.jpg" 
      width=600><BR><BR>目前的开路试验是用的不加改装的发射机(PDM或PSM)，其输出级的频谱示于图9。作为数字信号特性尚待改进，最主要的改进是数字信号处理器(DSP)、包络调制器的音频带宽、RF末级的中和系统及动态预校正。<BR><BR><IMG 
      border=0 height=427 src="DRM组织及其主要成员的数字AM技术_1.files/tu12.jpg" 
      width=400><BR><BR><B>3 
      天波2000系统的优缺点</B><BR><BR>1)该系统的几种传输模式，均在现有的中短波广播带宽的范围的，最适合于中短波发射机由模拟向数字过渡，且能实现模数同播。<BR><BR>2)该系统的数据传输能力可以改变，即可以根据不同的需要，在核心载波组的基础上附加不同数量的附加载波组来变动射频带宽，相应改变数据传输能力和质量。<BR><BR>3)该系统采用CCETT/TDF的新技术:<BR>(1)信源编码采用MPEG-4;<BR>(2)信道编码采用卷积Turbo码(CTC);<BR>(3)采用正交频分复用/各向同性正交变换算法OFDM/IOTA。<BR><BR>与传统的OFDM相比有两大优点:<BR>●不再需要保护间隔，这样传输比特率将可增加1/5左右，可用来加强信道编码;<BR>●可对抗高的信道弥散因素。<BR><BR>4)峰值系数大。从理论上讲，峰值系数是单载波的√<SPAN 
      style="TEXT-DECORATION: overline">N</SPAN>倍(N是载波总数)。为避免大的峰值功率使发射机的效率将变低，非线性失真增大。当N较大时，取峰值功率比有效功率高出10-12dB即可，超出12dB的概率约为1.3 
      x 10<SUP>-7</SUP>。<BR><BR>
      <P align=left><B>以上是第一部分。<BR><BR></B>●<A 
      href="http://www.radiotv.com.cn/wenku/tech88D2.htm">DRM组织及其主要成员的数字AM技术（二）<BR></A><BR><FONT 
      color=#008080><STRONG><BR>原载《广播电视网络技术》, 
      作者本人同意在本网站转载。</STRONG></FONT><BR><BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;<BR>
      <DIV align=center>
      <CENTER>
      <TABLE border=0 cellPadding=0 cellSpacing=0 width=600>
        <TBODY>
        <TR>
          <TD>&nbsp;&nbsp;相关文献：&nbsp;<BR>●<A 
            href="http://www.radiotv.com.cn/wenku/tech52DAM.htm">中短波数字调幅广播<BR></A>●<A 
            href="http://www.radiotv.com.cn/wenku/tech88D2.htm">DRM组织及其主要成员的数字AM技术（二）<BR></A><A 
            href="http://www.radiotv.com.cn/wenku/tech52DAM.htm"><BR></A></TD>
          <TD><FONT color=#008080>返回&nbsp; <A 
            href="http://www.radiotv.com.cn/index.html"><IMG align=middle 
            border=0 height=34 src="DRM组织及其主要成员的数字AM技术_1.files/logo.gif" 
            width=120></A> 
  首页</FONT></TD></TR></TBODY></TABLE></CENTER></DIV></TD></TR></TBODY></TABLE></DIV>
<HR color=#008080 SIZE=1 width="95%">

<TABLE border=0 cellPadding=0 cellSpacing=0 width=700>
  <CAPTION>　</CAPTION>
  <TBODY>
  <TR>
    <TD width="100%">
      <P align=center><STRONG><FONT color=#008080>&copy; All rights 
      reserved.&nbsp;唐山-视听技术之窗&nbsp;</FONT></STRONG><FONT color=#808080> 
      </FONT><FONT color=#008080>版权所有<STRONG> </STRONG></FONT><STRONG>&nbsp; <A 
      href="mailto:[e-mail]"><IMG align=center alt=E-Mail border=0 
      height=16 src="DRM组织及其主要成员的数字AM技术_1.files/mail1.gif" 
      width=30></A><BR></STRONG><FONT color=#808080>建议在800x600或1024x768分辨率下浏览 / 
      最近更新: <!--webbot bot="TimeStamp" s-type="EDITED"                                                         
    s-format="%y-%m-%d" startspan -->02-02-13<!--webbot bot="TimeStamp" i-checksum="12616" endspan --> 
      / 唐山广播发射台</FONT><FONT color=#ffffff>·</FONT><FONT color=#808080 
      size=2>&copy;</FONT><FONT color=#000000> </FONT><FONT 
      color=#808080>1998-2002</FONT></P></TD></TR></TBODY></TABLE></BODY></HTML>