03FM广播数字化选读.ppt

FM广播的数字化李 栋中国传媒大学信息工程学院 ;一、模拟FM广播的缺点; 在所有的模拟广播中，调频广播有最好的质量。但是，由于多径传播和移动接收时频率选择性与时间选择性，严重影响调频广播的质量。为了改善FM广播的质量，过去相当长一段时期中，人们在发射与接收技术方面虽然采取过一些技术，由于物理的原因，不能从根本上解决FM广播存在的问题。; 模拟FM广播提供的业务单一。 随着社会的发展与科技进步，人们已经习惯于聆听CD质量的音乐，最好质量的模拟广播已经满足不了受众的要求。; 要从根本上解决模拟FM广播的问题，唯一的出路是数字化。通过数字化，改善传输质量与音频质量的同时，提供数据广播业务，使新的数字系统变为多媒体广播系统。;二、FM广播数字化应满足的要求;1、兼容性 如果要改变或者替代现有的广播系统，有两种可能性：（1）、如果使用相同的频率范围，变动必须与现有的系统兼容(新系统不允许干扰已有接收机对模拟FM电台的接收)；（2）、一种不兼容的系统需要另外的（附加的、新的）频段。; 特别注意的是要考虑对现有FM广播的兼容性，因为，FM广播广泛发展，有大量的听众，FM广播是唯一的高质量的传输系统。由在FM波段运行的新的数字系统造成的对FM接收的干扰，必须无条件的避免。;2、模拟与数字节目同播 广播电台在没有指望得到新的频率，又希望尽快实施数字广播服务的情况下，利用邻频道频谱，实现模数同播，可以兼顾已有模拟信号广播听众的利益，实现由模拟到数字的“软”过渡。 同播时，在数字节目中既包含内容与模拟相同的节目，还包含其他新的业务。; 模拟与数字节目同播也可以理解为: 数字节目不是处于模拟节目的邻频道,而是在离很远的FM波段的另一频道中。  发射的模拟节目信号与数字节目信号的合成，可以在发射机中实现，通过同一馈线传输，同一天线发射，也可以各自分别发射。; 3、移动接收 在移动接收状态下，产生的多普勒频移与工作频率和移动速度成正比。有多普勒频移，就有相应的相移（取决于多普勒频移与符号周期）。该附加相移如果超出一定的范围，就会发生符号判决差错（与调制方式有关）。 ;例如：若采用QPSK(4QAM)调制, 其判决范围为±π/4,由多普勒频移产生的附加相移不应超过±π/4 ,应满以下关系: ΔφMAX=2π(V/C)fTS π/4 V为车速,C为光速,f为工作频率, TS为符号周期。; 不同的数字广播系统有不同的调制方式与符号周期等技术参数，相应就有满足无差错接收最高移动接收速度要求。;4、数据率、带宽与节目质量  不同的技术系统使用不同的射频带宽和不同的调制方法，有不同的传输能力（数据率）。 ; 接收端的节目质量由传输质量（接收质量）与音频质量决定。 传输质量取决于信道编码、调制方法、电磁环境和接收方式。 音频质量则取决于演播室使用的音频编码方法和使用的数据率。; 要求传输越可靠，数据传输的有效性就要差一些；在同样的音频编码方法下，使用的数据率越高，音频质量越高，可传输的节目套数越少。; 5、同步网（单频网-SFN）运行的能力 同步网（单频网-SFN）运行可以节约频谱，节约功率。凡是使用OFDM传输方法的数字技术系统，天生俱来就有同步网运行的能力。; 6、技术复杂性（投资、推广难易） 不同的技术系统有不同的复杂性，有不同的频谱资源的要求，发射端需要的投资大不相同。; 与发射系统相应的接收设备也有相对简单与复杂之分，有不同的价格，对市场渗透、新技术的推广应用关系重大。;三、国际曾经研究而未成为标准的技术方案简介; 1、FM CPM系统 FM-CPM（连续相位调制）系统是汉诺威（Hannover）大学开发的，并在汉诺威发射台的一部现有的 FM发射机上进行了试验。开发的目的是在FM波段传输数字声音广播节目。; 系统优点：*提供CD质量的声音节目；*在汽车中的干扰小；*附加业务，例如交通诱导广播；*需要的发射功率小；*可逐步实施FM波段的数字化，因为这种系统与现有的FM发射机兼容。*通过在信源编码、信道编码和调制方面的共同优化，可以最佳利用提供使用的频谱。这种系统使用的是连续相位调制（Continuous Phase Modulation）单载波方法。发射信号具有恒定包络，占用窄的频谱，与模拟FM信号有相似的表现。;FM-CPM系统发射信号产生原理图 ; CPM是连续相位调制，或者一