第一篇：數字電視信號傳輸技術探討論文

摘要：隨著互聯網信息技術的發展和應用，數字化電視在當下得到了較為廣泛地應用，數字化電視能夠為人們帶來更多的電視節目，從而滿足人們觀看電視的需求。數字化電視信號傳輸技術的發展和應用，是保證數字化電視節目質量的關鍵。加強數字電視信號傳輸技術的應用，切實保證數字電視信號傳輸的質量性和可靠性，成為當下數字化電視發展過程中必須把握的一個重要議題。本文在對數字電視信號傳輸技術研究過程中，對數字電視信號傳輸技術發展現狀進行了分析，并就現階段數字電視信號傳輸過程中存在的問題進行了闡述，并提出了相應的解決對策。最后，就數字電視信號傳輸技術未來發展趨勢進行了闡述。

關鍵詞：數字電視信號；傳輸技術；發展趨勢

數字電視信號傳輸技術的發展，成為當下數字化電視發展的一個重要支柱，其技術手段的進步，能夠在很大程度上滿足數字化電視的需要，為人們提供更加清晰的電視節目。數字電視在應用過程中，從演播現場到發射端，再到傳輸過程，利用了數值信號，通過采樣和量化再到編碼，以二進制數字流實現電視節目播放。數字電視系統在應用過程中，能夠有效地實現軟件下載和網絡互動，可以更好地滿足人們的實際需要。數字電視的發展，在很大程度上滿足了人們觀看電視節目的需要，這一過程中，就需要對數字電視信號傳輸技術進行較好把握，從而更好地提升數字電視的發展和應用。

1數字電視信號傳輸技術相關概述

1.1數字電視信號傳輸技術發展現狀

數字電視信號傳輸技術的發展，得益于數字電視的快速發展。據互聯網一份調查數據顯示，截止到2015年，我國數字電視用戶比例達到了68.9%，從2005～2015年期間，每年的增長率超過了15%。同時，數字電視在發展過程中，衛星電視也呈現出大幅度上升趨勢。2015年，數字電視在我國的覆蓋規模超過了3億用戶，占到了電視用戶總量的80%以上。數字電視在發展過程中，得到了政策的支持，并且隨著相關技術手段的提升，數字電視的成本不斷下降，能夠為人們帶來更好地服務，這樣一來，數字電視在未來發展過程中，勢必會實現100%的普及。數字電視的發展，促進了數字電視信號傳輸技術的發展，目前，數字電視信號傳輸技術應用過程中，主要以基帶傳輸和頻帶傳輸方式為主。基帶傳輸主要是指將數字化信號進行轉化，使之符合數字電視傳輸需要，之后利用光纖、電纜或是微波管道，實現對數據信息的有效傳輸。基帶傳輸是一種二進制的矩形脈沖信號，在進行數據信息傳輸過程中，具有較高的穩定性和安全性。頻帶傳輸技術在應用過程中，主要應用了調制、解調技術對數據信息進行傳輸。基帶傳輸和頻帶傳輸方式的有效結合，能夠更好地實現數據信息的傳輸，從而使數字電視傳輸技術得到更好地應用[1]。

1.2數字電視傳輸技術特點

本文在對數字電視傳輸技術特點分析過程中，注重對其技術特征和技術優勢進行了分析和研究。關于數字電視傳輸技術的特點，我們可以從以下兩點進行了解：

1.2.1數字電視傳輸技術的特點

數字電視傳輸技術在應用過程中，其在進行信號傳輸時，特征如下：①信號傳輸的可靠性較高，在對信號進行抽樣、量化和編碼處理后，能夠有效降低信號干擾，使接受設備能夠對信號進行有效接收，這樣一來，在進行電視節目播放過程中，可以保證畫面更加清晰，節目質量更高；②在利用數字電視傳輸技術過程中，可以對信息進行較好的存儲[2]。同時，信息存儲過程中，與信號傳輸時間、大小關聯性較小，不會對信號質量產生影響。例如信號存儲設備中，幀存儲器能夠實現幀同步和信號轉化，并且在對圖像特技效果存儲過程中，能夠實現時分多路的目的，從而對信道容量進行較好的應用，更好地實現對節目的轉播；③在進行信號傳輸過程中，有效性較高。數字信號傳輸過程中，更加傾向于“單頻網絡”技術方向發展，這樣一來，能夠節約信息量空間，保證信息傳輸更好地滿足電視節目發展需要。例如在利用6MHz模擬電視頻道在進行電視節目轉播過程中，通過利用通信網絡同步傳播的模式，能夠更好地實現服務動態組合，這樣一來，有效地提升信號傳輸的有效性[3]。

1.2.2數字電視傳輸技術的優勢

數字電視傳輸技術的應用，其優勢主要體現在以下幾點：①具有較快的傳播速度，能夠保證數字電視設備對信號進行更快的接受，并且信號接收頻率較為廣泛；②數字電視傳播技術應用過程中，能夠保證信號具有較高的質量，并且具有較好的占頻效果，從而滿足用戶對電視節目的觀看需要；③數字電視傳播技術更好地實現了更多視頻接收設備的普及，從而實現了數字電視節目的“移動性”，人們可以利用手機、平板、電腦等設備，實現對節目的觀看；④通過利用傳輸設備，能夠對信號更好地進行存儲，并且能夠根據實際情況，設置相應的存儲期限，以滿足人們的實際需要[4]。

2數字電視信號傳輸過程中存在的問題

數字電視信號傳輸技術在應用過程中，由于現階段技術手段并不成熟，在實際應用時，勢必會存在一定的問題。這樣一來，為了更好地促進數字電視信號傳輸技術的發展和進步，必須有針對性的進行解決。關于數字電視信號傳輸過程中存在的問題，主要涉及到了以下幾點：

2.1傳輸信道可靠性存在缺陷

數字電視信號傳輸技術在應用過程中，仍需要借助于電纜線等輔助設備，這樣一來，若是電纜線在應用過程中，出現故障，將會對數字電視信號傳輸的可靠性帶來不利影響。電纜線采取了半空架設、利用無線信道架設或是地下掩埋的方式，這就可能導致電纜線在進行信號傳輸過程中，出現故障問題。同時，一些不法分子為了謀利，偷挖電纜線的情況時有發生，這就導致傳輸信道的可靠性存在較大的問題。

2.2網絡安全問題較大

數字電視的發展，需要借助于網絡技術，并且需要支付一定的費用。電視觀眾用戶在使用數字電視時，會鏈接傳輸網絡，這就使得一些電視用戶的信息被盜取，從而給用戶帶來了一定的經濟損失。

2.3設備具有較高的安裝成本

數字電視的發展，需要借助于相關設備，并且從我國國情來看，要想實現數字電視的普及，需要加大投入，提升數字電視信號傳輸距離，這就需要敷設更多的電纜和光纖，從而使得數字電視信號運營公司的成本不斷增加[5]。同時，隨著數字電視信號傳輸范圍的不斷擴大，信號傳輸過程中將會面臨更多的誤差或是信號干擾問題，從而使運營公司需要加強維修投入，這也在無形中加大了運營公司成本。而從現階段數字電視發展情況來看，采取了補貼和用戶自行支付費用的發展模式，這樣一來，用戶也會承擔一定的費用負擔。但由于一些地區的交通條件以及經濟發展水平較為落后，對數字電視信號傳輸質量產生了較為不利的影響，從而影響到了數字電視在這一地區的普及和應用。

3數字電視信號傳輸技術發展對策研究

數字電視的應用，在未來發展過程中呈現出一種不可逆的發展趨勢，這樣一來如何采取有效措施對數字電視信號傳輸過程中存在的問題進行解決，成為當下必須考慮的一個重點內容。對此，我們可以從以下幾點進行考慮：

3.1對光纖傳輸信號進行應用

利用光纖進行信號傳輸，能夠有效地滿足模擬信號和數字信號的傳輸需要，并且能夠保證視頻在傳輸過程中，具有較高的質量。同時，光纖傳輸信號的應用，其傳輸速率能夠達到上千Mbps，可以有效地滿足信號傳輸需要。通過對光纖傳輸信號方式的應用，能夠有效地擴大信號傳輸范圍，并且能夠實現低損耗、可靠性較高的信號傳輸目標。光纖傳輸信號技術的發展和進步，使得這一技術手段得到了推廣和應用，并且能夠在很大程度上促進數字電視信號傳輸技術的進步，更好地推進數字電視的發展[6]。

3.2利用數字信號衛星進行信息傳輸

數字信號衛星的傳輸方式，能夠很好地滿足數字電視信號傳輸的需要。這一傳播模式在應用過程中，通過利用衛星將信號傳輸到指定區域，并能夠對信號傳輸衛星進行遠程操控，從而更好地實現數字電視信號傳輸技術需要。

4我國數字電視信號傳輸技術未來發展趨勢分析

隨著互聯網技術的快速發展，以及人們對數字電視信號傳輸技術的廣泛關注，這對于促進數字電視信號傳輸技術的發展和進步來說，起到了至關重要的作用。在未來發展過程中，隨著“三網融合”技術的不斷成熟，廣播電視網、互聯網、通信網的有機結合，需要對數字電視信號傳輸技術進行改進，使其能夠更好地滿足“三網融合”發展需要。這樣一來，數字電視的覆蓋率將持續增加，并且數字電視原來的機頂盒將被內部數字電視調諧器取代[7]。同時，數字電視能夠有效地實現雙向傳輸技術，不單單能夠滿足人們觀看電視節目的需要，還能夠使數字電視的功能得到極大程度的拓展，更好地提升人們的生活水平。

5結束語

結合本文的分析，我們可以看出，數字電視在當下得到了較好的發展，并且數字電視在人們生活中的普及率也不斷提升。基于這一發展形式，數字電視在未來發展過程中，必須要注重對數字電視信號傳輸技術水平進行不斷提升，使之能夠滿足數字電視的發展需要，并且通過技術革新，更好地適應未來的發展。因此，數字電視信號傳輸技術在發展過程中，要注重加強技術革新，能夠結合當下信息技術發展特點，更好地與“三網融合”發展形勢保持一致性，從而使數字電視信號傳輸技術得到更加廣泛的應用，使數字電視能夠真正得到普及，滿足人們多元化的需要。

參考文獻:

[1]黎偉健.數字電視信號傳輸方式及其技術特性研究[J].科技傳播，2011，16：72+59.[2]譚志遠.數字電視信號傳輸技術的研究與分析[J].西部廣播電視，2016，01：230.[3]劉俊琪.數字電視信號傳輸技術的研究[J].科技展望，2016，10：142+144.[4]王安琪，劉飛，白月文.數字電視信號傳輸技術及其應用[J].中國傳媒科技，2013，08：176~177.[5]尹琛.淺析數字電視信號傳輸技術[J].電子制作，2015，12：138~139.[6]劉兆杉.淺談實現移動數字電視信號傳輸的有效方式[J].數字技術與應用，2016，02：256.[7]李濤.數字衛星廣播電視信號傳輸與質量分析探討[J].無線互聯科技，2014，10：182.

第二篇：衛星電視信號接收的技術常識

衛星電視信號接收的技術常識

衛星簡單介紹

一般來說，廣播電視信號的傳輸，不管是數字信號，還是模擬信號，都有地面，有線，和衛星三種傳輸方式。地面就是地面微波方式，大家原來用電視上自帶的拉桿天線或者在外面架設的魚骨天線就是這種傳輸方式，這種傳輸方式需要廣電部門架設的鐵塔天線，或者微波天線，有一定的覆蓋半徑，就像移動的通訊基站一樣。有線就是我們大家最常見的了，電視信號通過主光纜主干網加上同軸電纜而分配給各家各戶的方式。衛星電視，其實，它是廣播電視三大傳輸方式之一，只是由于中國特殊的國情，普通民眾不能自由接收衛星電視信號，所以它的作用并沒有顯現出來。在這三種傳輸方式中，各有優劣，但是衛星傳輸相比較其他兩種方式，是最具有競爭力的一種標準。

首先，明確一個問題，我們所說的衛星電視接收的信號從那里來的。我們接收的電視信號是從直接從地球同步靜止軌道上的衛星上發射下來的。這種衛星在距離地球約三萬六千公里的赤道上空，環繞在距離地面赤道正上空三萬六千公里大圓周軌道上。這種衛星最大的一個特點就使它的運行周期與地球的自傳周期是嚴格相同的，并且軌道固定在赤道上空。也就是說，這種衛星相對地球是靜止的，簡單點說，也就是在地球上人看來，這種衛星在天上是恒定不動的。在這個軌道上大概每隔2到3度就有一顆衛星。軌道的分配都是國際電信聯盟依據各個地區區域和各個國家諸多因素等等所分配的。地球同步軌道上大約有180顆衛星帶在運行。相關數據大家可查詢，不一定準確。所以大家在看到衛星位置參數的時候，只看到衛星的經度值，比如東經多少度（EXXX),或者西經多少度（WXXX),就是因為衛星的位置只固定在赤道的正上空，緯度值永遠是0度。只用經度值，就可以標出它的位置。不同的衛星所轉播的節目不同，覆蓋的區域也不相同。其次，衛星上的信號是那里來的呢？衛星本身并不產生電視信號。衛星上的電視信號是地面上的廣電衛星上行站向衛星上發射的電視信號，經過衛星接收后，利用其攜帶的太陽能電池產生的能量把電視信號進行放大和處理后，再向地球上轉發的信號，衛星只是起到一個信號中轉的作用。相當于一個信號中轉站。那為什么要用衛星來中轉呢。主要有以下原因：

（1）覆蓋面積大一顆衛星可以覆蓋1／3的地球表面，只要發射3顆互成120°的同步衛星，即能實現除南極和北極少部分地區外的全球性電視衛星電視的覆蓋。當然衛星電視接收范圍受兩個條件限制，一是受到到一定的地理限制。比如，在東經區域就不能接收西經區域內衛星所轉發的電視節目，不是絕對，是相對。因為被地球遮住，無法覆蓋。當然東西經交界處臨近區域是可以的。比如即使都在東經區域內，東經偏東地區（經度度數大）就不能接收到東經偏西地區（經度度數小）衛星多轉發的節目，比如在我國，就不能接收到歐洲地區的衛星電視節目。二是受到衛星本身波束覆蓋范圍限制，比如有的衛星即使在我們臨近的經度區域內，但是他們轉發的信號，只覆蓋他們國家地區，我們要接收就有難度，屬于溢波接收，你不能絕對控制無線電的覆蓋范圍就嚴格卡的國界上。比如俄羅斯的衛星電視節目，就需要在新疆地區才可接收到，在內地靠北的地方用更大的天線才可能收到。南方地區，可能根本收不到。還有日本衛星上電視節目，E110度電視節目，只有在上海和山東半島地區才可能接收到。內地基本無戲。就是因為他們波束不覆蓋的原因。所以說接收衛星電視節目并不是想看那星上節目就看那個星上節目。要滿足兩個最基本的條件.一是在軌衛星經度和我們所在的區域經度相近。二是衛星發射波束要覆蓋我們所居住區域。當然了。第一個是最基本的條件了，第一個都滿足不了。談何覆蓋。當然大家去一些衛視網站上查詢一些衛星電視參數的時候，上面所列的衛星大多是在我們國內能接收到的，由于我國幅員遼闊，周邊覆蓋周邊國家的衛視信號眾多，有時候在一個區域能受，在另個地方就不能接收，這很常見。至于這個問題建議大家還參考一下場強圖。更直觀。（2）圖像傳輸的質量高由于同步衛星的覆蓋面積大，遠距離傳輸電視信號時能大量減少中間環節的干擾帶來的損失.來自衛星的電波，受高大建筑物和山峰阻擋的影響較小；由于電波通過大氣層的行程和它所經過的整個路徑相比較短，有助于改善接收質量；由于衛星電視的轉播環節少，信號失真少，接收質量高.因此電視信號的質量和穩定性都容易保證。此外，用同步衛星傳輸電視信號，還能避免無線電波受傳輸距離變動影響而帶來的不良后果，使傳輸的質量進一步提高。在地面接收衛星電視信號，只要你能接收到。理論上是和節目制作中心的上行信號同步的。基本上無干擾。節目信號質量非常高。而我們所看的有線臺，有的節目是當地有線電視臺經過衛星天線接收下來的。經過調解調制，光電信號變換等進入到本地有線網絡，噪音干擾很多。節目信號質量下降很大。造成清晰度下降。（3）能源效率高 它可以較小的功率服務于廣大地區,發射功率只有200W的直播同步衛星，就能覆蓋幾百萬平方公里的面積，而不象地面廣播電視那樣,在地面建立一座高達200M的電視發射塔，當發射功率為50kW時，它的覆蓋面積只有2．3萬平方公里。

（4）投資少，見效快我國幅員遼闊，地形復雜。過去我國收看中央電視臺的節目，除北京地區外，其它地區都先由微波電路傳送到大中城市，再經過電視發射臺或差轉臺發射與轉發，供各地觀眾收看。如果要用微波傳輸的方式來搞電視覆蓋，則需建造成千上萬座微波中繼站和電視發射臺。雖然現在主干傳輸網絡都采用了光纜傳輸，但是鋪設和維護費用仍然及其高昂。而采用同步衛星傳輸的方式只要發射1-2顆衛星，再與地面站配合即可，建設一個衛星地球上行站僅需投資二三千萬元，而有線電視網絡要達到同樣的功能至少需要幾十倍、幾百倍的投資；衛星電視直播網絡的建設速度取決于地球站建設和衛星發射的進度，一般只需１～２年的時間，是有線電視網絡無法比擬的高速度；所以說衛星傳輸，具有投資少、見效快的優點。

（5）中國地域遼闊，海島、山區和少數民族地區占國土面積的 70 ％，人口眾多但分布不均，受經濟條件限制有線電視網不能全部覆蓋。衛星傳輸系統具有多址通信的優點，因此包括那些不便設置電視臺的地方（如海洋、沙漠和高山地帶）都可直接收看衛星電視節目，而不必經電視臺轉播。而只用一顆衛星就可以有 100 多個電視頻道覆蓋我國全部陸地和領海，徹底解決 15 ％電視人口覆蓋盲區。這對于目前我國實現 “ 村村通廣播電視 ” 最有利；在城市地區，衛星電視直播也可以用于增加教育電視頻道，作電視教學和科學實驗等；

（6）可靠性高，衛星電視直播只受很少幾個環節（如地球衛星上行站、衛星和空間等）的影響。維護工作量小：由于衛星電視直播中間環節少，不存在有線網絡的中繼、放大等問題，可節省大量人力物力。抗自然災害能力強，我國有不少地震區、水災區、沿海臺風頻繁地區，光纜、電纜網絡易受自然災害的侵襲，而衛星電視幾乎不受自然災害的影響；

（7）特別是現在數字技術的發展和應用，世界上衛星電視廣播普遍采用了數字信號系統，頻譜利用率高，運行成本低，由于數字壓縮技術的成熟和高效調制方式的使用，原來可傳一套模擬電視的衛星轉發器，現在可傳５～８套數字廣播電視節目，大大提高了頻譜資源的利用率，一顆直播衛星可容納 100 套以上的數字廣播電視節目。相對來說，平均每套節目的運行成本大大降低了；接收系統成本低，由于數字化標準的統一，現在接收機生產都已經模塊化了，成本可以說大大的降低了。采用Ｋｕ頻段衛星直播，接收天線口徑小，加之數字衛星接收機的國產化，衛星接收機價格低廉，還沒有一臺普通彩色電視機的價錢。普及速度大大加快了。

經過以上的敘述，大家對衛星電視也有一個初步的了解。衛星電視是一種強大的信息傳播工具，衛星是天生的廣播能手，真正實現了站的高。播的遠。單星就能覆蓋大半個地球，覆蓋人口以億計，且不受地球上一些氣候和地形因素的影響。簡單的說，只要有一套衛星上行設備，利用衛星進行廣播覆蓋，就等于把電視臺辦在你家門口（Q主注：以前某輪子組織就是用這種方法向我國電視用戶播放了幾段輪子的視頻）。

衛星天線的三個重要參數（方位角、仰角和極化角）

我們都知道，地球同步軌道就是一個大圓形的軌道，環繞在赤道上空。上面可以安置好多赤道同步衛星，赤道同步衛星的最大特點就是在地球上的人看來，衛星是靜止不動的。同步軌道的這個特點決定了最適合安置通訊衛星和廣播衛星。先上張圖給大家看下。

一般大家在進衛視網站查詢資料的時候，都會看到這樣的表格。如下圖

圖中的數字，左側一欄,衛星參數只是表示衛星的名字,而右側一欄的數字,在軌位置,表示的衛星在同步軌道的位置,比如說中星9號,定軌在92度E,這個位置,表示中星9號這個衛星位置定軌在東經92度這個位置(E表示東經W表示西經).而我們常說的138啊,其實就指亞太V號,146呢就是馬步海一號衛星,各個衛星的在軌位置都不同,(同一地點有時有備用星)各個衛星有屬于不同的國家和轉播公司所有.不同的衛星轉播的節目也不相同.環繞在赤道地球同步軌道上的廣播衛星有好多，我們要收看那顆星上的節目，我們的衛星天線就要指向哪顆星。打個很形象的比喻，我們的衛星天線很像我們撐開的一把傘，我們要收哪顆星，傘柄就要指向那顆星。由以上的介紹我們知道，廣播衛星處于赤道上空，我們在地球上看來是靜止不動的。我們國家地處北半球，要接收赤道上空衛星的節目，所以天線大都要指向南方，同理，居住在南半球的人接收衛星節目，那么他們的天線指向大都要指向北方。那么在赤道上的朋友，他們的有的天線就要豎直向上了。但是不管是居住的南半球上，還是北半球，還是赤道上，天線的指向并不是徑直指向南北方向或者豎直向上，有的偏東，有的偏西。為什么呢？這是因為天線的指向是由你所在的地方的經度值和衛星的經度值所決定的。比如說在北半球，地處經度值為105.5E朋友，如果要接收亞洲3S星（105.5E）上的信號，那么你的天線就要正直的指向南方。也就是說指正南（如在南半球就是正北）。如果地處在105.5E偏西地區的朋友，要接收亞洲 3S上的信號，那么天線指向就要南偏東一點，同理，地處105.5E偏東地區的朋友要接收亞洲3S上的信號，那么天線指向就要南偏西一點，居住地的經度值和衛星的經度值相差越大，偏離的角度就越大。這就引出了衛星天線調整的一個參數——方位角。簡單的說，什么是方位角呢，就是我們的天線指向偏離當地正南北方向的角度。由于我們地處北半球，簡單的理解就是我們的天線指向偏離正南方向的角度。我們在同一個地區接收不同衛星信號的方位角是不同的。同樣，我們處在不同地區接收同一衛星信號的方位角 是不同的。

說到天線的調整還有一個重要的參數——仰角，仰角就是是天線軸線與水平面之間的夾角，就像上面打的那個比喻，天線的軸線就好比我們的傘柄。簡單的理解仰角就是天線仰起的角度，仰角越大，天線仰的就越厲害。反之，越小。接收不同衛星，天線的仰角不同，天線的仰角是由我們所處的緯度所決定的。緯度值越高，那么仰角就越小。也就是說，越是遠離赤道的地方，北半球，越靠北的地區，在南半球，越靠南的地區，仰角越小，越靠近赤道地區，仰角越大。這就好比我們要看高處的一個物體，走進了，我們仰起頭就越厲害，反之，遠了看，我們仰起的越輕。

其實調節衛星天線，也就是我們說到的鍋，有三個參數，也就是平時我們說的“三角”，那三角呢，方位角，仰角，和極化角，至于極化角，涉及到高頻頭的調整。只有方位角和仰角都調節好了。簡單點說，只有對好星了，調節極化角才有效果。星都沒對好，調節極化角沒有意義。所以到以后在講極化角的調整。關于“三角” 計算和調整，強烈推薦大家用一些做好的尋星軟件，只要你輸入了你的位置，和要接收的衛星，那么那么它可以直接計算出”三角“的角度。(三個參數深入了解可看“衛星天線的方位、仰角、極化角”)

拋物面天線

下面先講下我們常說的鍋吧,也就是拋物面天線。首先提出大家對于天線的一些疑惑吧。

為什么看到的有的天線很大，有的卻很小?有的掛在陽臺上,就和小鍋蓋一樣。有的在屋頂上卻比較大.電視臺樓頂哪個更大了。還有的是用鍋蓋子，或者電風扇的保護罩都能接收，是什么原理呢？還有在其天線上接了個易拉罐(其實是高頻頭)樣子接收器,動了就收不到節目了為什么？?還有的一幅天線連幾個易拉罐樣的東西，聽說是一鍋多星，是什么原理呢？有人說現在衛星天線都小型化了.我還看到一個平板的,就和小板凳一樣的。聽說接上就能收看衛星電視節目.是真的嗎?還有聽說現在天線可以隱型,可以實現不要鍋就可以收看衛星電視,實現無鍋接收，是不是騙子？

家用正饋大鍋，一鍋多星方式

偏饋的小KU鍋，也同樣是一鍋多星方式

我們平時看到的天線,也就是鍋，不管大小,大多是凹面一樣的,那到底是什么原理呢。說的簡單點，凹面都具有匯聚作用.因為“凹”，所以它能“聚”,簡單的生活常識。說的專業點這些天線都是拋物面天線.拋物面我們聽說的少，但是拋物線我們聽說的多，知道拋物線都有個焦點和主軸。有個反射原理，有焦點發出的光線，都平行于主軸發射出去，同理，平行于主軸射入的光線都匯聚在焦點上。我們所學的知識都是有點成線，有線成面。拋物面就是由拋物線圍繞主軸旋轉而成的面。不過開口口徑有大有小罷了。我們平時接觸到的拋物面比如手電筒的凹反射面，還有汽車頭燈的凹反射面。并不一定是純拋物面，但是也差不多，燈絲就在焦點處，一確保燈光能平行射出的更遠。我們的衛星天線也是如此，不過他們是用來接收電波信號，從太空來的無線電波信號（可以簡單的看成平行信號），由于距離遠，信號微弱，天線的作用就是把他們收集起來，匯集在焦點處。而焦點就放置我們的接收器（高頻頭）。所以說我們的鍋天線的作用就是收集足夠多的電波信號，匯集到一起，饋送給高頻頭。這個原理就像我們用的太陽灶原理其實是一樣的。不過，我們的鍋天線收集的是衛星上發射下來的電波信號，而太陽灶是用來匯集的太陽光罷了。用鍋蓋子接收信號，其實簡單，凹面的物體，都具有匯聚作用，不過匯聚的精度差罷了。但是只要能匯集足夠強的信號給接收器（高頻頭），信號還是能收到的。不過都要求是金屬物體，能反射無線電波信號的。說到這里我們對天線也就有個大致的了解了，所謂的衛星天線，不過是一起起著匯聚信號的作用，把更多的信號收集起來，匯聚在一起，增強信號，讓高頻頭來接收。所以上面提到的無鍋接收，純粹是騙子的伎倆，如果無鍋接收可行的話，那么電視臺也不用投資買又貴又笨重的大鍋天線了。所有的天線廠家都要轉產投資無鍋天線了。還有上面提到的板凳天線，也就是平板天線，都是采用的天線和高頻頭合一的方式，也就是高頻頭和板狀天線合一了。（平板也無法匯聚電波信號），平板天線的應用十分狹窄，只能接收很窄的KU波段的一部分。并且對衛星下行信號的強度要求相當高。造價昂貴，所以說應用范圍十分狹窄。現在國內，只有新發射的中星九（中國第一顆直播星），應用KU波段轉播信號，最關鍵的是信號很強。所以才有小板凳天線出現。大家不要指望應用平板天線來接收信號，那是不現實的。

單就我們最常見的拋物面天線（也就是我們常說的鍋）類型來說，有兩種類型，一種是正饋天線，一種是偏饋天線。我們平時如果去市場購買天線，會看到好多型號。比如正饋一米二的。正饋的一米五的。正饋的一米八的。還有更大的了，偏饋45公分，60公分的，一米二的。等等。對于后面的數字，其實就是來衡量鍋的大小的數據，指開口直徑，所謂的開口直徑其實就是鍋的大小。由于鍋的開口近似一個圓形，所以就以這個近似圓的直徑來衡量鍋的大小。那什么是正饋天線，什么又是偏饋天線呢？所謂的正饋就是有一段垂直于拋物線中軸線的直線切割后的拋物線繞中軸旋轉而形成的拋物面天線。大家平時看到的，開口直徑在1.2米以上的基本是正饋天線，還有就是就是一些山寨的1.2米的正饋天線，很多，標是1.2米，其實也就是1米左右。大家平時看到白鐵皮天線，大多是這樣的。正饋的 1.2米天線，用來收中星6B等一些衛星的免費節目。大家記住的是，正饋天線的開口直徑沒有低于1.2米的。還有就是，正饋天線多用來接收C波段的節目。也可以用來接收KU波段的節目，收KU波段時多用來偏收的方式。那么什么有是偏饋天線呢，這個定義有點難，其實所謂的偏饋，說的簡單點就是從正饋天線截取一部分，其成型的拋物線還是原拋物線，焦點還是原焦點，但是，相對于天線來說，已經不在天線正前方了。所以接收器饋源就可以不遮攔信號，這樣就提高了天線的利用效率。大家平時看到的，那些小鍋蓋，直徑在1米以下的，全是偏饋天線。偏饋天線可以做的很小，也可以做的很大，小到直徑在35公分，大到直徑達到1.2米，1.8米都有。對于正饋天線和偏饋天線的區別，給大家個比較直觀的!

我們平時接收衛視信號的時候都是一面鍋，上加一個高頻頭，天線對準一顆星，只能接收一顆衛星上的信號，但是現在一面鍋，上面加了幾個高頻頭，一個高頻頭就能接收一顆星上的信號，那么有幾個高頻頭，就可以接收幾顆星的信號。什么原理呢？其實這和我們平時玩鏡子反射太陽光的原理差不多。我們的鍋對準太空上的一顆衛星，把這個星上的信號匯集在這個鍋的主焦點上，由于鍋是凹面的，其他星上的信號同樣也被反射匯聚起來，只是不在主焦點上罷了，其實并不是嚴格的匯聚只是散聚，只要收集到足夠強的信號提供高頻頭，就可以接收到節目。一鍋多星原理大體如此。

我們在上面提到，C頭和KU頭，那么什么是C頭和KU頭呢？還有C波段和KU波段。要說這個，先從我們在太空的衛星談起，通過以上的介紹，我們知道，我們的地球同步軌道衛星只是一個信號的中轉站，接收從地面上行站發射上來的信號，用衛星上攜帶的太陽能電池板提供的能量，對信號進行放大和變頻處理后，對地進行廣播。而衛星上對地面進行廣播的儀器叫轉發器（Transponder)。當一顆新的廣播同步衛星發射后，我們常在媒體介紹中看到這樣的信息，定位于經度（東經或者西經）多少度，幾個C波段轉發器，幾個KU波段轉發器，能轉發多少套節目，覆蓋那些區域，對那里進行廣播等。那么C波段轉發器和KU波段轉發器到底有什么區別呢。我們都知道，不管我們平時收音機收的信號還是衛星信號，都是以無線電波為載體的。說到無線電波，一個重要的參數就是頻率，而我們說的 C波段和KU波段正是以頻率的不同而劃分的。也就是說C和KU的區別就是頻率的不同的區別。國際電聯對此劃分了廣播衛星的下行頻率，C段的下行頻率為 3.4——4.2GHZ，KU段的頻率為11.7--12.75GHZ,還有我們地球上地面站的上行頻率也做了界定。具體數據不一定準確，大家可查詢。我們現在民用廣播衛星的接收就限定在這兩個波段。如果有朋友有印象的話，是否得早期蘇聯714衛星，這顆發射于1976年定軌于99度E的衛星，下行頻率為 714MHZ，要用螺旋天線接收。而714MHZ就屬于L波段了。未來，隨著技術的發展，KA波段將會得到越來越多的應用，頻率更高，應用更廣泛，大家夢寐以求的衛星上網將會變成現實。現在KA廣播技術在歐洲已有成功的應用。我們也知道，隨著電波頻率的不斷提高，其受周圍環境的影響也越大。比如，KU波段，在雨雪天氣，信號就會有一定的衰減，對收視有一定的影響，而C波段受天氣因素的影響就比較小。所以在熱帶雨林地區，氣候惡劣的地區，應用就非常廣泛。

轉發器

談到轉發器，每個轉發器都有一定的帶寬，有的為27MHZ，有的為36MHZ，有的為54MHZ（大都為9的倍數）。這就好比一條公路，它的設計交通流量都是一定的。一般的一個轉發器能轉發4-8套節目，現在幾乎所有的衛星都采用了數字化技術，對傳送的節目進行數字化壓縮，大大節約了帶寬，提高了轉發器的利用率。使傳送節目容量大為提高。

一顆同步通訊衛星上一般有十幾個甚至幾十個轉發器（如新發射的中星九號，有4×54MHz + 18×36MHz共22個全部是KU波段轉發器）。有的星上全是C波段轉發器，有的星上全是KU波段轉發器，但絕大多數衛星都是C波段和KU波段都有的。每個轉發器都有不同的編號或名字，星上C波段轉發器或者KU波段轉發器對地面廣播的范圍稱為該波段的波束覆蓋范圍。轉發器可以被不同的傳媒公司或集團擁有，他們向衛星所屬公司購買或者租借，實現對特定區域內廣播節目的放送。比如，中央電視臺的上星節目在中星6B上就是通過S7和S9兩個轉發器對全國進行廣播播出的。我們點開115.5度E中星6B衛星，大家看到下面的圖。我在圖片做了標示。大家可以看到TP：E10，TP:E12其中，TP(Transponder)轉發器的意思，而E10和E12是轉發器代號，分別表示的是6B衛星上的E10轉發器和E12轉發器。可以看到這個轉發器都被鼎數傳媒所租借，都是C波段轉發器，E10轉發器轉播了11套節目，而E12轉發器轉播了10套節目。

廣播電視信號通過衛星載波對地面進行廣播時，既可以用C波段的進行載波廣播，也可以用KU段進行載波廣播。而我們在地面進行接收時，采用的接收器（高頻頭）也分兩類，如果接收KU載波波段的節目，就要用KU波段高頻頭（簡稱KU頭），如果接收C波段載波節目，就要用C波段高頻頭（簡稱C頭）。如果要接收一顆星上的C波段和KU波段節目.并且用一副天線，那么就要用到復合高頻頭。既能接收C波段節目，也可接收KU波段節目。當然，復合頭的價格要高些.高頻頭

那到底什么是高頻頭呢？這里說下，我們這里說的高頻頭可不是我們電視機里面的高頻頭，如果有維修過電視的朋友聽修家電的這樣說高頻頭壞了要換高頻頭，而我們這里提到的高頻頭和電視機里面的高頻頭是完全不一樣的，大家要區分清楚。下面我們專門來介紹一下，我們對高頻頭的印象大概也就停留在放在室外，架在鍋上，上面通過一根線連在室內的接收機上的程度上。高頻頭專業點的叫法就是低噪聲降頻器(LNB Low Noise Block downconverter),還有稱之為低噪聲下變頻器的。通過以上介紹，我們知道，我們的鍋天線把太空中來的衛星信號匯聚后饋送給高頻頭。而即使是匯聚過的增強的信號，信號強度還是遠未達到直接送到接收機處理的程度。高頻頭的作用就有兩個，一個是將太空中傳送來的高達幾GHZ的C波段信號甚至十幾GHZ的Ku波段的高頻率衛星載波信號變成1GHZ左右的中頻的載波信號。二是對信號進行放大。其實這里所講的放大，是指兩個過程的放大，一個是降頻前的高頻放大，二個是降頻后的中頻放大。衛星載波信號降頻前，頻率高達幾GHZ甚至十幾GHZ，雖然經過天線匯聚，但是還是很微弱，不能直接對其進行處理。而對如此高頻率的信號進行放大，要求相當高。我們知道，對任何信號的處理，都會有噪聲的引入，對原來的信號產生干擾。尤其是對如此高頻率的高容量的載波信號進行處理。而要達到接收要求，就必須要低噪聲。而第二個的過程的放大是為了滿足把信號傳送給接收機的需求，屬于中頻放大，實現過程要簡單得多。簡單的來形容一下高頻頭的處理信號的流程就是：低噪聲高頻放大――→低噪聲降頻――→低噪聲中頻放大――→輸出．最后輸送給接收機．而對信號整個處理流程都要求降低噪聲，降低干擾．高頻頭名稱中的低噪聲由此而來．其實簡單來形容信號在高頻頭內的處理流程就是:放大――→降頻――→ 再放大,最后輸出這樣一個過程。綜合起來簡單的講，高頻頭的作用就是降頻和放大．那為什么要進行這兩個過程呢？把天線接收下來的信號，直接輸送給接收機不行嗎？答案是否定的。我們都知道，我們連接衛星電視用的信號線都是同軸電纜（和有線電視線是一樣的），在這里穿插講下同軸電纜，同軸電纜在廣播電視系統中應用十分廣泛，在有線系統中，有線電視信號就是通過同軸電纜進入到千家萬戶的。在衛星電視接收系統中，連接高頻頭和接收機的信號線，信號的傳輸和分配，都要用到同軸電纜，其實同軸電纜在這里的作用有兩個，一個是傳輸信號的作用，二是給高頻頭供電，這個非常重要，我們知道高頻頭對衛星信號進行處理和放大，就需要電力能量，而高頻頭本身并不帶電。這就需要接收機為其提供電力能量，而電力就是通過同軸電纜提供給高頻頭的。我們平時以為的同軸電纜線只是信號線的這種認識是有誤解的。接著講，直接從衛星傳送下來的高頻信號，頻率高,信號弱,同軸電纜都有一定的帶寬和傳輸頻率限制。物理特性決定了其傳輸不了這么高頻的信號.二是即使信號可以到達接收機，如此高頻信號，接收機處理起來，需要增加的設備，無形中增加系統成本。而采用高頻頭和接收機的模式，各個部分分工明確，效率最高，整個接收系統都可以模塊化生產，大大降低了整個接收系統的成本。通過以上的介紹我們對高頻頭有了進一步的了解，為了使大家對高頻頭有直觀的實質性的認識，下面傳一些圖，給大家介紹。1.一款普通的C頭 2.一款帶饋源盤的C頭

下面上傳一些KU波段高頻頭 下面圖中的高頻頭全是KU波段的高頻頭

通過以上發圖的比較，我們對什么是C頭，什么是KU頭有個一個直觀的認識，其實從外觀上來分辨C頭和Ku頭還是比較容易的。C頭形狀單一，外形就只和我們喝的易拉罐瓶一樣。而KU頭形狀多樣，有直立形狀的，還有L形狀的，但是從外觀來比較，相對C頭來說要短小的多。

功分器與分配器和分支器的區別

簡單地說，分配器的所有輸出口衰減量是一致的，譬如四分配器的各個輸出端口的衰減量分別是8dB，那么它的每個輸出口的輸出電平與輸入口的輸入電平相比都是相差8dB；而分支器則依型號規格不同，主輸出端（OUT）的插損在1-3dB左右，而支路（BR）衰減則從6-34dB不等，分配器的基本類型只有三種，即二、三、四分配器，有時可以見到的六分配器和八分配器實際也是最基本的二、三、四分配器的組合而已，分支器的基本類型有一、二、三、四分支器，每一種里又從-6dB到-34dB劃分為不同的衰減值，因此分支器的種類可達上百種，具體怎樣使用具有較強的專業性，這也是我們不提倡在家庭中使用分支器的原因。分配器和分支器的頻率范圍一般都在5-870MHz。功分器的全稱應該叫功率分配器，也就是說它不僅具有分配器的基本功能，還要具有傳輸功率電流的功能，實際應用中我們就是利用它的這種功能來實現多臺衛星接收機共用一面衛星接收天線的，功分器的工作頻率上限可達2000MHz。

由以上的介紹可知，分配器和分支器一般不可互換，分配器也不能充當功分器，但功分器一般是可以充當分配器使用的，盡管未免大材小用。

第三篇：數字衛星電視信號的真諦

數字衛星電視信號的真諦

數字衛星電視的出現，大大改善了人們收視衛星電視的視覺效果，進而逐步將模擬衛星電視淘汰出局。然而，這種發展也確實使接收者增加了接收的難度，數字衛星電視信號的接收不再像模擬衛星電視信號那么簡便、直觀、容錯度較大，那么這是為什么？其原因在哪里？這是第１９期一位讀者提出的疑問，恐怕也是不少讀者的困惑。本刊連續幾期所發表的解惑文章，他們為數字衛星電視信號的難接收，在地面接收的基理、接收的方法與技巧上找到很多原因。這是數字衛星電視信號難接收原因的一個方面。另外還有很重要的一方面就是空中的，也就是衛星上的原因。在星上，向地面轉發的數字衛星電視信號的生成，傳輸的技術條件，造就了比模擬衛星電視信號難接收的基理。

大家知道，通信衛星或廣播衛星上有若干個轉發器，衛星電視信號就是由這些轉發器將地面站發射來的電視信號接收并經過處理后再向地面發射而形成的。轉發器在這里起到很重要的信號轉換作用，每顆衛星上都有很多轉發器。早期發展的衛星如前蘇聯的衛星轉發器都較少，一般都在１０個以下，日本第一代ＢＳ衛星也只有４個轉發器。然而發展到現在，衛星轉發器大增，一般都２０～４０個以上。我國自行研制的東方紅３號衛星（現稱中星６號）有２４個轉發器，亞太１Ａ也是２４個轉發器。最新的衛星都有４０個以上轉發器，同時還有若干個Ｋｕ甚至Ｋａ轉發器，而這些轉發器分別使用不同指向的天線形成不同的衛星信號波束。早期衛星上轉發器不多，星上天線也不多，所以形成的波速很少，基本上是面波束，且是固定指向的。也就是說衛星上所有轉發器所發出的信號，基本上是１個或者２個面波束，如亞太１Ａ（１３４°Ｅ）和早期亞洲１號（原１０５．５°Ｅ），因此他們的場強圖也就是１個或２個。但是隨著科技的發展，現代衛星不僅轉發器多了，天線也多了，不再是所有的轉發器都使用１面或２面星上天線。它們是根據市場需要由不同的轉發器使用不同天線，形成不同的極化、不同的波段、不同的指向的幅射波束，１顆衛星可以多達１０余個不同區域波束，場強圖也有１０余種，如本刊最近連續刊登的泛美１０號衛星的場強圖，就是這樣一種新型衛星。正是因為這些新型衛星上承載著眾多不同的數字衛星電視頻道，因此，你用一張場強圖就難以解決眾多不同指向、不同極化的信號接收，自然就困難多了。

我們又知道，每個衛星上轉發器所轉發信號的強弱取決于每個轉發器中發射部分的行波管功率放大器的功率ＴＷＴＡ大小，這個ＴＷＴＡ一般為數十瓦，甚至百余瓦。如亞洲３Ｓ衛星Ｃ波段的ＴＷＴＡ是５５瓦，而Ｋｕ波段的ＴＷＴＡ高達１４０瓦。從而形成亞洲３Ｓ衛星的Ｃ波段和Ｋｕ波段轉發器的最大全向等效幅射功率ＥＩＲＰ即俗稱為場強的最大值分別為４０ｄＢＷ和５４ｄＢＷ。注意：我們這里所講的衛星場強值是指１個轉發器的ＥＩＲＰ值，也就是通常我們從衛星場強圖上所看到的數值。我們同時又知道，每個轉發器是有頻帶寬度的，Ｃ波段一般轉發的帶寬為４０ＭＨｚ，考慮到防止轉發器之間串擾，實際使用帶寬為３６ＭＨｚ，轉發器之間留有４ＭＨｚ的防衛度。

無論是模擬衛星電視信號還是數字衛星電視信號的基帶信號，即所要傳送的電視圖像與伴音信號還是是一樣的，可以是ＰＡＬ制或ＮＴＳＣ制信號，更可以是ＳＥＣＡＭ制信號，只是他們的基帶信號帶寬略有不同而已。在模擬衛星電視信號中，采用的是調頻一調頻制，即圖像調制和伴音調制都是調頻的。調制后的衛星電視信號的頻帶寬度遠大于基帶信號的帶寬，一般Ｃ波段為３６ＭＨｚ。這就是我們所說的在模擬衛星電視中，一個轉發器由于帶寬的原因，只能容納下一路調頻的衛星電視（射頻）信號的原因。那么這個轉發器的行波管放大功率也就全部給了這一路的模擬衛星電視（射頻）信號。以亞洲３Ｓ鳳凰衛視中文臺的模擬信號為例，鳳凰中文臺的模擬下行信號所具有的向地面發射的功率，就是鳳凰衛視中文臺所占用的８Ｂ轉發器（中心頻率為３９２０ＭＨｚ）所產生的５５瓦的功率，從而形成的電波覆蓋區內ＥＩＲＰ值最大值便是４０ｄＢＷ。這里我們著重需要再次重申的是，衛星上一個轉發器只能傳送一路模擬衛星電視信號，一路模擬衛星電視信號占有一個轉發器的全部發射功率，從而獲得了一個轉發器的全部行波管功率所形成的ＥＩＲＰ值。

然而在數字衛星電視信號中，卻與模擬衛星信號形成了很大的不同。我們知道，數字信號是在模擬信號的基礎上進行抽樣、編碼、調制而成的，在這個過程中同時完成了頻帶壓縮，正是由于數字信號的這個可以壓縮頻帶的特點，使得一路數字衛星信號的帶寬要小于模擬衛星信號。在模擬衛星電視信號必須占用３６ＭＨｚ帶寬的情況下，一路數字衛星電視信號只需要占用５－６ＭＨｚ帶寬，甚至更少的帶寬就夠了。這一特征是數字信號的優勢，所以在一個轉發器中可以傳輸多達１０－２０路的電視信號，如亞３Ｓ上的６Ａ轉發器（３６ＭＨｚ帶寬、中心頻率為３８６０ＭＨｚ）就有２１套節目，我們常接觸的數字鳳凰衛視所在的１０Ｂ轉發器（３６ＭＨｚ帶寬、中心頻率為４０００ＭＨｚ）也有１２套節目，每套節目所占的帶寬自然就清楚了，是遠小于模擬信號的，當然傳輸的電視路數越多，信號質量就越難以保證。

一個轉發器轉發一路模擬信號和轉發多路數字信號，每路信號所獲取的轉發器功率一樣嗎？當然不一樣，一般由它們所占用的頻帶寬度來決定。如果一路模擬信號占用３６ＭＨｚ帶寬，而一路數字信號也占用３６ＭＨｚ帶寬的話，它們所取得轉發器功率應該是一樣的，它們的ＥＩＲＰ值也便會一樣的。但就是因數字衛星電視信號可以壓縮節省頻率，因為數字衛星電視的帶寬要窄，所以數字衛視信號所獲取的轉發器功率變小，變小的程依據它們所占帶寬而定。很顯然，由于數字衛星電視信號的功率比模擬衛星信號功率小了，那么ＥＩＲＰ值也小了，也就是數字衛星信號相對弱了，自然接收數字衛星信號要比接收模擬信衛星信號難了。

當我們明白了由于帶寬的原因一般數字衛星信號要比模擬衛星信號的ＥＩＲＰ值要小，至于小的程度還要看數字衛星信號是單路單載波（ＳＣＰＣ）信號，還是多路單載波（ＭＣＰＣ）信號。單路單載波（ＳＣＰＣ）就是指在一個載波也就是一個衛星下行頻率情況下傳輸的是一路電視信號。如亞洲２號上除內蒙衛視外的各省市衛視臺，亞洲３Ｓ上的韓國阿里郎衛視，都是單路單載波信號。多路單載波（ＭＣＰＣ）是指在一個載波或一個衛星下行頻率情況下傳輸的是多路電視信號，如亞洲２號上的內蒙臺（２路）中央４、９、Ｔｅｓｔ（３路），亞洲３Ｓ上的鳳凰衛視中文臺、資訊臺等（１２路），便是多路單載波信號。在單路單載波（ＳＣＰＣ）情況下，一個３６ＭＨｚ的轉發器可以容納５個左右數字衛星信號，每個載波信號一般６ＭＨｚ帶寬，載頻間還有１ＭＨｚ寬的隔離。在這種情況下，一個轉發器上的ＴＷＴＡ功率被５個數字衛星信號使用，顯然每個數字衛星信號所獲得的功率要小于一個轉發器只給一路模擬衛星信號的功率，因此真正的一路數字衛星電視信號的ＥＩＲＰ值要比模擬衛星電視信號小，這就是數字衛星信號比模擬衛星電視信號難接收的主要原因之一。

在多路單載波（ＭＣＰＣ）情況下，它的優勢就是可以在一路載波（下行頻率）下傳輸數路甚至二十多路電視信號，當然這個載波信號的帶寬要比單路單載波寬了，通常此時的多路單載波信號要占一個轉發器３６ＭＨｚ的帶寬，如亞３Ｓ上信號大多如此。在一路載波下要傳輸如此多路的電視信號，從技術上，對基帶信號的要求是很高的，其中有一點是如何防止多達２０余路電

視信號之間的串擾問題，解決的方法是降低它們的電平，采用功率回退的辦法，結果是多路單載波信號既便是占用一個轉發器的功率，而實際發射的功率還是變小了。所以ＥＩＲＰ值也要比模擬衛星信號的ＥＩＲＰ值小，因此接收起來難了。這一點從亞洲３Ｓ的頻譜圖上可以充分看到，從頻譜上看到模擬信號的鳳凰中文臺、華娛、東鳳等信號的幅度（場強）明顯要大于各種數字信號的幅度，見附圖

（一）、（二）。同時多路單載波信號中，所傳輸的電視路數越多，每一路電視信號壓縮的越歷害，其帶寬就越窄，其傳輸質量越難以保證。為了在較窄的帶寬情況下傳輸而不丟失信息，就必須采用高符碼率傳輸，如１０Ｂ轉發器傳輸的鳳凰衛視中文、資訊等１２套節目的ＭＣＰＣ信號就采用了高達２６．８５Ｍｂ／ｓ的速率來保證。又如傳輸２１套節目的６Ａ轉發器也采用了高達２７．５Ｍｂ／ｓ的速率，用這么高的速率就是為了彌補頻帶過窄而易丟失信息的矛盾。而如此之高的速率（符碼率）又給地面接收時增加了解碼時間和難度。

基于以上原因，我們在接收數字衛星信號時，因為它比模擬信號場強要弱，所以感到難以接收了。再加上本刊前幾期所論述的地面上接收技術方面的原因，構成了數字衛星信號比模擬衛星信號難接收的全部原因。

順便談一下接收機門限問題，有人講數字機有門限，模擬機沒有門限。這是一個錯覺，甚至是錯誤觀點。數字機的門限大家能感覺到，要么有信號，要么沒信號。而模擬機門限只是大家沒有感覺到。模擬機的門限定義為在保證接收機輸出一定信噪比Ｓ／Ｎ情況下，輸入信號的最小載噪比Ｃ／Ｎ。這個最小Ｃ／Ｎ就是模擬機的門限，相似于數字機的Ｅｂ／Ｎ。只是因為模擬機在收模擬信號時，因模擬信號是連續的、多狀態的，所以在低于門限值Ｃ／Ｎ時仍能工作，仍有輸出，只是這個輸出是達不到要求的信噪比Ｓ／Ｎ的，這給使用慣數字機的人一種感覺似乎沒有門限。而數字機接收數字信時，數字信號只有２種狀態且互不連續的，因此低于門限時無信號輸出，給人一種明顯的門限感覺。人們錯誤的將這種感覺移植到模擬機上，便對模擬機產生了錯誤認識。

第四篇：數字出版技術論文資料

數字水印技術是將一些標識信息(即數字水印)直接嵌入數字載體(包括多媒體、文檔、軟件等)當中，但不影響原載體的使用價值，也不容易被人的知覺系統(如視覺或聽覺系統)覺察或注意到。通過這些隱藏在載體中的信息，可以達到確認內容創建者、購買者、傳送隱秘信息或者判斷載體是否被篡改等目的。數字水印是信息隱藏技術的一個重要研究方向。作為數字技術基本上具有下面幾個方面的特點：

----安全性：數字水印的信息應是安全的，難以篡改或偽造，同時，應當有較低的誤檢測率，當原內容發生變化時，數字水印應當發生變化，從而可以檢測原始數據的變更；當然數字水印同樣對重復添加有很強的抵抗性

----隱蔽性：數字水印應是不可知覺的，而且應不影響被保護數據的正常使用；不會降質；

----魯棒性：是指在經歷多種無意或有意的信號處理過程后，數字水印仍能保持部分完整性并能被準確鑒別。可能的信號處理過程包括信道噪聲、濾波、數/模與模/數轉換、重采樣、剪切、位移、尺度變化以及有損壓縮編碼等。主要用于版權保護的數字水印易損水印（Fragile

Watermarking），主要用于完整性保護，這種水印同樣是在內容數據中嵌入不可見的信息。當內容發生改變時，這些水印信息會發生相應的改變，從而可以鑒定原始數據是否被篡改。

----水印容量：是指載體在不發生形變的前提下可嵌入的水印信息量。嵌入的水印信息必須足以表示多媒體內容的創建者或所有者的標志信息，或購買者的序列號，這樣有利于解決版權糾紛，保護數字產權合法擁有者的利益。尤其是隱蔽通信領域的特殊性，對水印的容量需求很大。按特性劃分

----按水印的特性可以將數字水印分為魯棒數字水印和易損數字水印兩類。魯棒數字水印主要用于在數字作品中標識著作權信息，利用這種水印技術在多媒體內容的數據中嵌入創建者、所有者的標示信息，或者嵌入購買者的標示（即序列號）。在發生版權糾紛時，創建者或所有者的信息用于標示數據的版權所有者，而序列號用于追蹤違反協議而為盜版提供多媒體數據的用戶。用于版權保護的數字水印要求有很強的魯棒性和安全性，除了要求在一般圖像處理（如：濾波、加噪聲、替換、壓縮等）中生存外，還需能抵抗一些惡意攻擊。

----易損水印（Fragile Watermarking），與魯棒水印的要求相反，易損數字水印主要用于完整性保護，這種水印同樣是在內容數據中嵌入不可見的信息。當內容發生改變時，這些水印信息會發生相應的改變，從而可以鑒定原始數據是否被篡改。易損水印應對一般圖像處理（如：濾波、加噪聲、替換、壓縮等）有較強的免疫能力（魯棒性），同時又要求有較強的敏感性，即：既允許一定程度的失真，又要能將失真情況探測出來。

必須對信號的改動很敏感，人們根據易損水印的狀態就可以判斷數據是否被篡改過。

按水印所附載的媒體劃分

----按水印所附載的媒體，我們可以將數字水印劃分為圖像水印、音頻水印、視頻水印、文本水印以及用于三維網格模型的網格水印等。隨著數字技術的發展，會有更多種類的數字媒體出現，同時也會產生相應的水印技術。

按檢測過程劃分

----按水印的檢測過程可以將數字水印劃分為明文水印和盲水印。明文水印在檢測過程中需要原始數據，而盲水印的檢測只需要密鑰，不需要原始數據。一般來說，明文水印的魯棒性比較強，但其應用受到存儲成本的限制。目前學術界研究的數字水印大多數是盲水印。

按內容劃分

----按數字水印的內容可以將水印劃分為有意義水印和無意義水印。有意義水印是指水印本身也是某個數字圖像（如商標圖像）或數字音頻片段的編碼；無意義水印則只對應于一個序列號。有意義水印的優勢在于，如果由于受到攻擊或其他原因致使解碼后的水印破損，人們仍然可以通過視覺觀察確認是否有水印。但對于無意義水印來說，如果解碼后的水印序列有若干碼元錯誤，則只能通過統計決策來確定信號中是否含有水印。按用途劃分

----不同的應用需求造就了不同的水印技術。按水印的用途，我們可以將數字水印劃分為票證防偽水印、版權保護水印、篡改提示水印和隱蔽標識水印。

----票證防偽水印是一類比較特殊的水印，主要用于打印票據和電子票據、各種證件的防偽。一般來說，偽幣的制造者不可能對票據圖像進行過多的修改，所以，諸如尺度變換等信號編輯操作是不用考慮的。但另一方面，人們必須考慮票據破損、圖案模糊等情形，而且考慮到快速檢測的要求，用于票證防偽的數字水印算法不能太復雜。

----版權標識水印是目前研究最多的一類數字水印。數字作品既是商品又是知識作品，這種雙重性決定了版權標識水印主要強調隱蔽性和魯棒性，而對數據量的要求相對較小。

----篡改提示水印是一種脆弱水印，其目的是標識原文件信號的完整性和真實性。

----隱蔽標識水印的目的是將保密數據的重要標注隱藏起來，限制非法用戶對保密數據的使用。

按水印隱藏的位置劃分

----按數字水印的隱藏位置，我們可以將其劃分為時（空）域數字水印、頻域數字水印、時/頻域數字水印和時間/尺度域數字水印。

----時（空）域數字水印是直接在信號空間上疊加水印信息，而頻域數字水印、時/頻域數字水印和時間/尺度域數字水印則分別是在DCT變換域、時/ 頻變換域和小波變換域上隱藏水印。

----隨著數字水印技術的發展，各種水印算法層出不窮，水印的隱藏位置也不再局限于上述四種。應該說，只要構成一種信號變換，就有可能在其變換空間上隱藏水印。

數字版權保護（Digital Right Management，DRM）是目前對網絡中傳播的數字作品進行版權保護的主要手段。DRM是由美國出版商協會來定義的：“在數字內容交易過程中對知識產權進行保護的技術，工具和處理過程”。DRM是采取信息安全技術手段在內的系統解決方案，在保證合法的、具有權限的用戶對數字信息（如數字圖像、音頻、視頻等）正常使用的同時，保護數字信息創作者和擁有者的版權，根據版權信息獲得合法收益，并在版權受到侵害時能夠鑒別數字信息的版權歸屬及版權信息的真偽。數字版權保護技術就是對各類數字內容的知識產權進行保護的一系列軟硬件技術，用以保證數字內容在整個生命周期內的合法使用，平衡數字內容價值鏈中各個角色的利益和需求，促進整個數字化市場的發展和信息的傳播。具體來說，包括對數字資產各種形式的使用進行描述、識別、交易、保護、監控和跟蹤等各個過程。數字版權保護技術貫穿數字內容從產生到分發、從銷售到使用的整個內容流通過程，涉及整個數字內容價值鏈。

數字版權管理是針對網絡環境下的數字版權保護而提出的一種新技術，一般具有以下六大功能：

(1)數字媒體加密：打包加密原始數字媒體，以便于進行安全可靠的網絡傳輸。

(2)阻止非法內容注冊：防止非法數字媒體獲得合法注冊從而進入網絡流通領域。

(3)用戶環境檢測：檢測用戶主機硬件信息等行為環境，從而進入用戶合法性認證。

(4)用戶行為監控：對用戶的操作行為進行實時跟蹤監控，防止非法操作。

(5)認證機制：對合法用戶的鑒別并授權對數字媒體的行為權限。

(6)付費機制和存儲管理：包括數字媒體本身及打包文件、元數據（密鑰、許可證）和其他數據信息（例如數字水印和指紋信息）的存儲管理。

DRM技術無疑可以為數字媒體的版權提供足夠的安全保障。

DRM技術的工作原理是，首先建立數字節目授權中心。編碼壓縮后的數字節目內容，可以利用密鑰（Key）進行加密保護（lock），加密的數字節目頭部存放著KeyID和節目授權中心的URL。用戶在點播時，根據節目頭部的KeyID和URL信息，就可以通過數字節目授權中心的驗證授權后送出相關的密鑰解密（unlock），節目方可播放。

需要保護的節目被加密，即使被用戶下載保存，沒有得到數字節目授權中心的驗證授權也無法播放，從而嚴密地保護了節目的版權。

密鑰一般有兩把，一把公鑰（public key），一把私鑰（private key）。公鑰用于加密節目內容本身，私鑰用于解密節目，私鑰還可以防止當節目頭部有被改動或破壞的情況，利用密鑰就可以判斷出來，從而阻止節目被非法使用。上述這種加密的方法，有一個明顯的缺陷，就是當解密的密鑰在發送給用戶時，一旦被黑客獲得密鑰，即可方便解密節目，從而不能真正確保節目內容提供商的實際版權利益。另一種更加安全的加密方法是使用三把密鑰，即把密鑰分成兩把，一把存放在用戶的Pc機上，另一把放在驗證站（access ticket）。要解密數字節目，必須同時具備這兩把密鑰，方能解開數字節目。

毫無疑問，加密保護技術在開發電子商務系統中正起著重要的防盜版作用。比如，在互聯網上傳輸音樂或視頻節目等內容，這些內容很容易被拷貝復制。為了避免這些風險，節目內容在互聯網上傳輸過程中一般都要經過加密保護。也就是說，收到加密的數字節目的人必須有一把密鑰（key）才能打開數字節目并播放收看。因此，傳送密鑰的工作必須緊跟在加密節目傳輸之后。

對內容提供商而言，必須意識到傳送密鑰工作的重要性，要嚴防密鑰在傳送時被竊取。互聯網上的黑客總是喜歡鉆這些漏洞。因此我們需要一種安全的嚴密的方式傳送密鑰，以保證全面實現安全保護機制。

現在市場上比較多應用的是微軟的 DRM 技術.DRM分為兩類，一類是多媒體保護，例如加密電影、音樂、音視頻、流媒體文件。

另外一類是加密文檔，例如Word, Excel, PDF等。

DRM主要通過技術手段來保護文檔、電影、音樂不被盜版。

這項技術通過對數字內容進行加密和附加使用規則對數字內容進行保護，其中，使用規則可以斷定用戶是否符合播放。

數字內容與傳統實物產品的最大不同，在于可以接近零成本地復制和傳播。如果是這樣，就沒有人愿意為獲取數字內容而付費，從而破壞整個數字內容產業鏈。因此對于現在和未來的數字內容產業來說，一個關鍵問題是如何通過技術手段保護數字內

容免遭非法復制、傳播。DRM（Digital Rights Management），即數字版權保護技術正是為此而生。DRM技術的核心主要是兩項：一是數字加密；二是權限控制。前者阻止了數字內容的非法傳播；后者則限制了使用數字內容的方式，如使用期限，可否打印，能否從電腦拷貝到手機上等。DRM主要功能模塊：

1、內容保護。主要是通過加密技術來實現，以防止非授權的訪問。

2、完整性保護。通常使用數字簽名技術或數字水印技術，防止原作品遭到纂改。

3、身份認證。身份認證是PKI體制提供的一項關鍵服務，它主要通過可信賴的CA認證機構簽發數字證書來實現。

4、安全傳輸。可以通過加密信道來實現，目前主要有SSL與IPSec，它們都可以用來建立安全的虛擬專網（VPN）。如果數字內容本身已經可靠地加密，則可在公開信道上傳輸。

5、權限管理。目前主流的實現手段是采用數字權利表達語言（DREL），如ODRL、XrML等來對與數字資源相關的權利進行定義。這是DRM技術的核心。

6、安全支付。當前電子商務支付平臺主要基于SSL或者SET。SSL內嵌于瀏覽器中，應用較早，但只涉及到C/S雙方的認證。SET在SSL的基礎上進行了改進，可以包含多方認證機制，同時提供對交易各方的隱私信息的保護。

7、內容發現。讀者的隨意瀏覽對其決定是否購買該內容起著重要的作用。通過描述性元數據標識數字內容的標題、作者、關鍵詞、出版機構、摘要等特征事項，并通過支持有限預覽功能向用戶提供一定的內容發現機制。

目前，DRM技術主要應于在電子書、電子文件、音頻與視頻流媒體、圖形圖像、移動多媒體等五個方面。國內外均已開發出一系列較為成熟的DRM軟件產品或構件，如應用于音視頻播放的Marlin DRM 工具集，應用于音頻視頻流媒體的微軟Windows Media DRM，在Realplay上開發的 Helix DRM，蘋果公司的FairPlay系統；應用于電子書和電子文件的Adobe Content Server，國內方正Apabi，書生SEP技術；在DRM標準方面，Marlin標準和OMA DRM V2.0標準（Nokia 6220手機支持）是廣為接受的業界標準，主要應用于音視頻保護領域，Marlin 正在開發面向電子書產品的標準，并已被KNO電子課本所采納。

第五篇：通信原理數字頻帶傳輸系統課程設計

目 錄

1技術要求..................................................................1 2基本原理..................................................................1 2.1 數字基帶傳輸系統的組成..............................................1 2.2 基帶傳輸的常用碼型..................................................2 2.3 無碼間串擾的基帶傳輸特性............................................3 2.3.1 無碼間串擾的條件...............................................3 2.3.2 余弦滾降特性...................................................3 2.4 眼圖................................................................4 3 使用Matlab建立模型描述...................................................5 3.1 Simulink簡介........................................................5 3.2 設計思路............................................................6 3.2.1 信源模塊.......................................................6 3.2.2 收發濾波器和信道模塊...........................................7 3.2.3 抽樣判決模塊...................................................9 3.2.4 誤碼率計算模塊.................................................9 3.2.5 整體設計電路圖................................................10 4 使用System View建立模型描述.............................................10 4.1 System View簡介....................................................10 4.2 設計思路...........................................................11 5 模塊功能分析.............................................................12 5.1 用Simulink設計系統.................................................12 5.2 用System View設計系統..............................................13 6 調試過程及結論...........................................................15 6.1 Simulink調試.......................................................15 6.1.1 Simulink調試結果..............................................15 6.1.2 Simulink調試結論..............................................17 6.2 System View調試....................................................17 6.2.1 System View調試結果...........................................17

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6.2.2 System View調試結論...........................................18 6.3 兩種方案性能對比...................................................19 7 心得體會.................................................錯誤！未定義書簽。8 參考文獻.................................................................19

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數字基帶通信系統的設計

1技術要求

設計一個數字基帶傳輸系統，要求：（1）設計一個數字基帶傳輸系統的結構；

（2）根據通信原理，設計出各個模塊的參數（例如碼速率，濾波器的截止頻率等）；（3）用Matlab或SystemView 實現該數字基帶通信系統；（4）觀察仿真并進行波形分析；（5）系統的性能評價。

2基本原理

2.1 數字基帶傳輸系統的組成

在數字傳輸系統中，其傳輸的對象通常是二進制數字信號，它可能是來自計算機、電傳打字機或其它數字設備的各種數字脈沖，也可能是來自數字電話終端的脈沖編碼調制（PCM）信號。這些二進制數字信號的頻帶范圍通常從直流和低頻開始，直到某一頻率 m f，我們稱這種信號為數字基帶信號。在某些有線信道中，特別是在傳輸距離不太遠的情況下，數字基帶信號可以不經過調制和解調過程在信道中直接傳送，這種不使用調制和解調設備而直接傳輸基帶信號的通信系統，我們稱它為基帶傳輸系統。而在另外一些信道，特別是無線信道和光信道中，數字基帶信號則必須經過調制過程，將信號頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸，相應地，在接收端必須經過解調過程，才能恢復數字基帶信號。我們把這種包括了調制和解調過程的傳輸系統稱為數字載波傳輸系統。

系統基帶波形被脈沖變換器變換成適應信道傳輸的碼型后，就送入信道，一方面受到信道特性的影響，使信號產生畸變；另一方面信號被信道中的加性噪聲所疊加，造成信號的隨即畸變。因此，在接收端必須有一個接收濾波器，使噪聲盡可能受到抑制，為了提高系統的可靠性，在安排一個有限整形器和抽樣判決器組成的識別電路，進一步排除噪聲干擾和提取有用信號。對于抽樣判決，必須有同步信號提取電路。在基帶傳輸中，主要采用位同步。同步信號的提取方式采用自同步方式（直接法）。同步系統性能的好壞將直接影

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響通信質量的好壞，甚至會影響通信能否正常進行。

數字基帶傳輸系統主要由信道信號形成器、信道、接收濾波器和抽樣判決器組成，其模型如圖1所示。

圖1 數字基帶傳輸系統方框圖

信道信號形成器：基帶傳輸系統的輸入是由終端設備或編碼器產生的脈沖序列，它不一定適合直接在信道中傳輸。信道信號形成器的作用就是把原始基帶信號變換成適合于信道傳輸的基帶信號，這種變換主要是通過碼型變換和波形變換來實現的，其目的是與信道匹配，便于傳輸，減小碼間串擾，利于同步提取和抽樣判決。

信道：允許基帶信號通過的媒質。信道的傳輸特性通常不滿足無失真傳輸條件，恒參信道如（明線、同軸電纜、對稱電纜、光纖通道、無線電視距中繼、衛星中繼信道）對信號傳輸的影響主要是線形畸變；隨參信道如（短波電離層反射、對流層散射信道等）對信號傳輸的影響主要有頻率彌散現象（多徑傳播）、頻率的選擇性衰落。信道的線性噪聲和加性噪聲的影響。在通信系統的分析中，常常把噪聲n(t)等效，集中在信道中引入。

接收濾波器：主要作用是濾除帶外噪聲，對信道特性均衡，使輸出的基帶波形有利于抽樣判決。

抽樣判決器：它是在傳輸特性不理想及噪聲背景下，在由位定時脈沖控制的特殊點對接收濾波器的輸出波形進行抽樣判決，以恢復或再生基帶信號。

自同步法的同步提取電路：有兩部分組成，包括非線型變換處理電路和窄帶濾波器或鎖相環。非線型變換處理電路的作用是使接收信號或解調后的數字基帶信號經過非線型變換處理電路后含有位同步分量或位同步信息。窄帶濾波器或鎖相環的作用是濾除噪聲和其他頻譜分量，提取純凈的位同步信號。

2.2 基帶傳輸的常用碼型

為了在傳輸信道中獲得優良的傳輸特性，一般要將信碼信號變化為適合于信道傳輸特性的傳輸碼，即進行適當的碼型變換。

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對傳輸碼型的要求如下：

（1）傳輸信號的頻譜中不應有直流分量，低頻分量和高頻分量也要小；（2）碼型中應包含定時信息，有利于定時信息的提取，盡量減小定時抖動；（3）功率譜主瓣寬度窄，以節省傳輸頻帶；

（4）不受信息源統計特性的影響，即能適應于信息源的變化；

（5）具有內在檢錯能力，即碼型應具有一定規律性，以便于利用這一規律性進行宏觀監測；

（6）編譯碼簡單，以降低通信延時和成本。

常用的碼型有AMI碼、HDB3碼、曼徹斯特雙相碼、差分雙相碼、密勒碼、CMI碼等。2.3 無碼間串擾的基帶傳輸特性

所謂碼間串擾是由于系統傳輸總特性（包括收、發濾波器和信道的特性）不理想，導致前后碼元的波形畸變、展寬，并使前面波形出現很長的拖尾，蔓延到當前碼元的抽樣時刻上，從而對當前碼元的判決造成干擾。

2.3.1 無碼間串擾的條件

無碼間串擾的時域條件為：h(t)的抽樣值除了在t=0時不為零外，在其他所有的抽樣點上均為零，就是不存在碼間串擾。表達式如下：

h(kTs)?

1k=0

h(kTs)?0

k為其他整數

（1）

無碼間串擾的頻域條件為：

Heq(ω)?∑H(ω?2π i RB)?常數

（2）

2.3.2 余弦滾降特性

升余弦滾降傳輸特性H(ω)可表示為

H(?)?H0(?)?H1(?)

（3）

H(ω)是對截止頻率ωb的理想低通特性H0(ω)按H１(ω)的滾降特性進行“圓滑”得到的，H1(ω)對于ωb具有奇對稱的幅度特性，其上、下截止角頻率分別為ωb+ω

1、ωb-ω1。它的選取可根據需要選擇，升余弦滾降傳輸特性H1(ω)采用余弦函數，此時H(ω)為

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升余弦滾降函數： h?t??sin?pi*T/Tb?cos(2*pi*T/Tb)

（5）*2pi*T/Tb1?(2*?T/Tb)（4）

其中α為滾降系數。α值越大，h(t)的拖尾衰減越快，對定位精度要求越低。但是滾降系數使帶寬增大，所以頻帶利用率低。

2.4 眼圖

眼圖是指利用實驗的方法估計和改善（通過調整）傳輸系統性能時在示波器上觀察到的一種圖形。觀察眼圖的方法是：用一個示波器跨接在接收濾波器的輸出端，然后調整示波器掃描周期，使示波器水平掃描周期與接收碼元的周期同步，這時示波器屏幕上看到的圖形像人的眼睛，故稱為“眼圖”。從“眼圖”上可以觀察出碼間串擾和噪聲的影響，從而估計系統優劣程度。另外也可以用此圖形對接收濾波器的特性加以調整，以減小碼間串擾和改善系統的傳輸性能。眼圖的“眼睛”張開的大小反映著碼間串擾的強弱。“眼睛”張的越大，且眼圖越端正，表示碼間串擾越小；反之表示碼間串擾越大。當存在噪聲時，噪聲將疊加在信號上，觀察到的眼圖的線跡會變得模糊不清。若同時存在碼間串擾，“眼睛”將張開得更小。與無碼間串擾時的眼圖相比，原來清晰端正的細線跡，變成了比較模糊的帶狀線，而且不很端正。噪聲越大，線跡越寬，越模糊；碼間串擾越大，眼圖越不端正。眼圖對于展示數字信號傳輸系統的性能提供了很多有用的信息：可以從中看出碼間串擾的大小和噪聲的強弱，有助于直觀地了解碼間串擾和噪聲的影響，評價一個基帶系統的性能優劣；可以指示接收濾波器的調整，以減小碼間串擾。

眼圖的一般描述如圖2所示。

圖2 眼圖的一般描述

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對于該圖可獲得以下信息：

（1）最佳抽樣時刻應在“眼睛”張開最大的時刻。

（2）對定時誤差的靈敏度可由眼圖斜邊的斜率決定。斜率越大，對定時誤差就越靈敏。

（3）在抽樣時刻上，眼圖上下兩分支陰影區的垂直高度，表示最大信號畸變。（4）眼圖中央的橫軸位置應對應判決門限電平。

（5）在抽樣時刻上，上下兩分支離門限最近的一根線跡至門限的距離表示各相應電平的噪聲容限，噪聲瞬時值超過它就可能發生錯誤判決。

（6）對于利用信號過零點取平均來得到定時信息的接收系統，眼圖傾斜分支與橫軸相交的區域的大小，表示零點位置的變動范圍，這個變動范圍的大小對提取定時信息有重要的影響。使用Matlab建立模型描述

3.1 Simulink簡介

Simulink是Matlab最重要的組件之一，它提供一個動態系統建模、仿真和綜合分析的集成環境。在該環境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構造出復雜的系統。Simulink具有適應面廣、結構和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優點，并基于以上優點Simulink已被廣泛應用于控制理論和數字信號處理的復雜仿真和設計。

Simulink是用于動態系統和嵌入式系統的多領域仿真和基于模型的設計工具。對各種時變系統，包括通訊、控制、信號處理、視頻處理和圖像處理系統，Simulink提供了交互式圖形化環境和可定制模塊庫來對其進行設計、仿真、執行和測試。

Simulink模塊庫按功能進行分類，包括以下8類子庫：Continuous（連續模塊）、Discrete（離散模塊）、Function&Tables（函數和平臺模塊）、Math（數學模塊）、Nonlinear（非線性模塊）、Signals&Systems（信號和系統模塊）、Sinks（接收器模塊）、Sources（輸入源模塊）。

啟動Simulink只需在Matlab窗口中輸入指令Simulink即可打開。

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3.2 設計思路

根據數字基帶傳輸系統方框圖，在設計時整個系統可分為信源模塊、收發濾波器和信道模塊、抽樣判決輸出模塊、誤碼率計算模塊這四個模塊，下面介紹每個模塊的設計思路。

3.2.1 信源模塊

常見的基帶信號波形有：單極性波形、雙極性波形、單極性歸零波形和雙極性歸零波形。雙極性波形可用正負電平的脈沖分別表示二進制碼“0”和“1”，故當“1”和“0”等概率出現時無直流分量，有利于在信道中傳輸，且在接收端恢復信號的判決電平為0，抗干擾能力較強。故單極性波形的極性單一，雖然易于用TTL，CMOS電路產生，但直流分量大，要求傳輸線路具有直流傳輸能力，不利于信道傳輸。歸零信號的占空比小于1，即：電脈沖寬度小于碼元寬度，每個有電脈沖在小于碼元長度內總要回到零電平，這樣的波形有利于同步脈沖的提取。

基于以上考慮，本次課程設計我采用的碼型為曼徹斯特雙相碼，其編碼規則為：將二進制碼“1”編成“10”，將二進制碼“0”編成“01”。在這里采用了二進制雙極性碼，則將“1”編成“+1-1”碼，將“0”編成“-1+1”碼。采用Simulink中的Bernoulli Binary Generator(不歸零二進制碼生成器)、Unipolar to Bipolar Converter(單極性向雙極性轉換器)、Pulse Generator(脈沖生成器)、Constant（常數源模塊）、Add（加法器）、Product（乘法器）、Scope（示波器）構成曼徹斯特碼生成電路。模塊連接圖如圖3所示。

圖3 信源模塊連接圖

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Bernoulli Binary Generator用于產生“1”和“0”的隨機信號，經過Unipolar to Bipolar Converter變為雙極性信號；Pulse Generator用于產生占空比為1/2的單極性歸零脈沖（2020），經過Add加法器減一后成為雙極性脈沖（+1-1+1-1）。兩路雙極性信號作為乘法器的輸入，相乘后結果為：第1路不歸零碼的1碼與第2路（+1-1）相乘得到（+1-1），第1路-1碼與第2路（+1-1）相乘得到（-1+1）碼，形成了曼徹斯特碼。

該模塊參數設置：原信號頻率設置為1000Hz,抽樣脈沖信號頻率為2000Hz。因為由前面的原理可知在原信號的一個碼元寬度對應抽樣的兩個碼元寬度。具體參數設計如圖4所示。Bernoulli Binary Generator設置（左），Pulse Generator設置（右）。

圖4 參數設置1

3.2.2 收發濾波器和信道模塊

本模塊由發送濾波器、傳輸信道、接受濾波器組成。1）發送、接受濾波器的設計

基帶系統設計的核心問題是濾波器的選取，為了使系統沖激響應h(t)拖尾收斂速度加快，減小抽樣時刻偏差造成的碼間干擾問題，要求發送濾波器應具有升余弦滾降特性；要得到最大輸出信噪比，就要使接受濾波器特性與其輸入信號的頻譜滿足共軛匹配式如下：

GR(w)?GT(w)e^(?jwt0)（6）

?GT(w)（7）同時系統函數滿足H(w)?GT(w)GR(w)考慮在t0時刻取樣，上述方程改寫為：

GR(w)于是有：

GR(w)?GT(w)?[H(w)]*（8）

因此，在構造系統時收發濾波器均采用平方根升余弦濾波器。

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2）信道的設計

信道是允許基帶信號通過的媒介，通常為有線信道。信道的傳輸特性通常不滿足無失真傳輸條件，且含有加性噪聲。因此本次系統設計采用高斯白噪聲信道。

為了減小碼間干擾，在最大輸出信噪比時刻輸出信號，減小噪聲干擾，傳輸模塊由Upsample（內插函數）、Discrete Filter（根升余弦發送濾波器）、AWGN Channel（高斯信道）、Discrete Filter（根升余弦接收濾波器）組成。

信號通過Upsample升采樣在相同的采樣時間內將頻率變為原來的10倍，再依次通過發送濾波器、信道、接受濾波器傳輸信號。

整個模塊的連接圖如圖5所示。

圖5 收發濾波器和信道模塊連接圖

該模塊參數設置：根升余弦滾降收、發濾波器的參數為rcosine(2,10,'fir/sqrt',0.5,10)；參數的含義為rcosine(Fd,Fs,type_flag,r,delay)，其中Fd/2為截止頻率，fir/sqrt為均方根FIR濾波器，delay為延時時間。信道采用高斯信道，噪聲大小為50dB，此數值為最佳噪聲大小。具體參數設置如圖6所示。左為濾波器參數，右為信道參數。

圖6 參數設置2

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3.2.3 抽樣判決模塊

由于采用的為雙極性碼，所以抽樣電平為“0”，抽樣判決規則為：大于“0”判“1”，小于“0”判“-1”。

利用Pulse Generator（脈沖生成器）、Product（乘法器）、Relay（滯環比較器）、Triggered Subsystem（觸發子系統）、Downsample（內插函數）構成抽樣判決電路，并通過Pulse Generator（脈沖生成器）、Constant（常數）、Add（加法器）、Product（乘法器）對接收到的曼徹斯特碼進行解碼。整個抽樣判決模塊電路圖如圖7所示。

圖7 抽樣判決模塊電路圖

如圖可知本模塊的設計思路：將接收到的信號與脈沖信號相乘，相當于進行了采樣，之后通過Relay比較器進行判決，大于“0”判“1”，小于“0”判“-1”；之后通過Triggered Subsystem（觸發子系統）進行時機采集，每段時間內只采集一次，最后通過內插函數恢復到原來的頻率上。此時得到的為曼徹斯特碼，要得到原來的雙極性碼必須經過解碼電路，即圖中所示：按照曼徹斯特碼的編寫過程對其進行反變換，應為+1與-1本身極性相反所以逆變換的過程就是其編碼的過程。

該模塊參數設置：脈沖信號頻率為20000Hz，因為采樣點頻率需要遠大于信號頻率；Delay判決門限電平為“0”，大于“0”判“+1”，小于“0”判“-1”。參數設置在此不再截圖。

3.2.4 誤碼率計算模塊

為了計算整個系統的性能，在最后加了一個誤碼率計算的模塊，因為測試下來最后的解碼相對于原碼有一定的延遲，所以對原碼加上一個延遲函數再對于解碼做誤碼率的計

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算。模塊電路圖如圖8所示。

圖8 誤碼率計算模塊

3.2.5 整體設計電路圖

綜合了以上的四個模塊，并在相應的地方添加示波器以便于波形的觀察，在接受濾波器后添加眼圖來觀察系統是否存在碼間串擾和噪聲，用以判別系統的整體性能。系統整體設計電路圖如圖9所示。

圖9 系統整體設計電路圖 使用System View建立模型描述

4.1 System View簡介

System View 是一個用于現代工程與科學系統設計及仿真的動態系統分析平臺。從濾

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波器設計、信號處理、完整通信系統的設計與仿真，直到一般的系統數學模型建立等各個領域，System View 在友好而且功能齊全的窗口環境下，為用戶提供了一個精密的嵌入式分析工具。

利用System View，可以構造各種復雜的模擬、數字、數模混合系統和各種多速率系統，因此，它可用于各種線性或非線性控制系統的設計和仿真。用戶在進行系統設計時，只需從System View配置的圖標庫中調出有關圖標并進行參數設置，完成圖標間的連線，然后運行仿真操作，最終以時域波形、眼圖、功率譜等形式給出系統的仿真分析結果。

4.2 設計思路

System View整個系統框圖較為簡單，信號直接通過與隨機噪聲相加的信道，再通過巴特沃斯濾波器，再經過抽樣判決輸出。整個系統框圖如圖10所示。

圖10 System View整個系統框圖

參數設置如下：

Token0：Source――Noise/PN――Pn Seg（幅度1V，頻率10HZ，電平數2，偏移0V，產生單極性不歸零碼，隨機產生）

Token1：在專業庫中選擇Comm——Processors——P shape（Select pulse Shape＝ Rectangular，Time offset＝0，Width＝0.01s，產生矩形脈沖基帶信號）

Token3：Source――Noise/PN――Gauss Noise（均值為0，均方差為0.1的高斯白噪聲）Token4：Operator――Filters/systems――Liner Sys Filters（Analog，Butterworth，階數5，截止頻率10Hz）

Token5：Operator――Sample/Hold――Sample（Sample rate=10HZ，用于對濾波后的波 形進行抽樣，抽樣速率等于碼元速率）

Token6：Operator――Sample/Hold――Hold（Hold Value=Last Sample，Gain＝1，對抽 樣后的值延時一段時間，得到恢復后的數字基帶信號）

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Token7：Operator——Logic——Compare（Select comparison：a>=b True Output=1V，False Output＝-1V，對抽樣值進行判決比較，得到輸出碼元波形）

Token8：產生正弦信號，作為比較器的另一個比較輸入（振幅＝0V，頻率＝10Hz）這里采用的濾波器為巴特沃斯數字濾波器，其特性也具有尾部收斂速度較快的特點，只要設置相應的階數和頻率，就可以消除信道中的噪聲和碼間串擾，但依舊會有延時產生，但延時較小，可以忽略。在System View中依舊可以采用眼圖來觀察系統的性能設計是否滿足傳輸條件。整個系統的設計思想跟Simulink基本一致，只是在System View中運用的較為直白，這里不再敘述。模塊功能分析

5.1 用Simulink設計系統

模塊的分類以及功能設計已在第3部分中加以說明，下面結合每部分的波形來對相應模塊進行分析。

1）信源模塊：調試點波形如圖11所示。

圖11 信源模塊調試點波形

由波形可知該模塊可產生曼徹斯特雙相碼。

2）收發濾波器和信道模塊：本模塊包含了兩個濾波器和一個信道，為了展現個部分功能，共引入了4路信號波形，用來觀察信號從發送到接收的整個狀態，包括延時、波形轉換，同時可以觀察到濾波器和信道的性能是否滿足設計要求。這四個信號波形分別為發送濾波器前的發送信號

1、經過發送濾波器的信號

2、經過信道的信號

3、經過接收濾波器的信號4。調試點波形如圖12所示。

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圖12 收發濾波器和信道模塊調試點波形

通過各點波形可以看出發送接收濾波器相比較前一個波形均有延時，經過高斯信道后波形明顯增加了噪聲，有一些雜波，在經過接受濾波器后被消除。該模塊大大減弱了信號傳輸過程中所會遇到的碼間串擾和噪聲問題的影響。這一性能可通過眼圖觀察出來。

3）抽樣判決模塊：將信道接收到的信號通過抽樣判決輸出，各點波形如圖13所示。

圖13 抽樣判決模塊調試點波形

通過各點的波形可以看出在接收到的信號經過判決門限判決后需要經過不止一次的分時分頻，為了結果的更精確，需進行多次采集，最后可判決出正確的波形。

5.2 用System View設計系統

采用此種方法的中間點波形如圖14所示。

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圖14 System View各點調試波形圖

通過各個調試點的波形可以看出其對應的功能，因為前面基本介紹，這里不再述說。通過波形可以發現，信號在通過巴特沃斯濾波器后產生了一些延時，這可能是由濾波器本身的特性而導致的。而通過采樣后的波形可以看出明顯的門限電平為“0”，可以判別出信號的原始碼型。

武漢理工大學《通信原理》課程設計說明書 調試過程及結論

6.1 Simulink調試

6.1.1 Simulink調試結果

系統最終解碼與原碼波形如圖15所示。

圖15 最終調試波形1

在原碼后添加一個10ms的延時函數器件，輸出波形如圖16所示。

圖16 最終調試波形2

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用眼圖來觀察信道傳輸后的性能，在接收濾波器后添加眼圖，視圖如圖17所示。

圖17 眼圖示意圖

最后輸出信號的頻譜圖如圖18所示。

圖18 輸出信號頻譜圖

誤碼率的計算值如圖19所示，此時高斯噪聲的大小約為50dB。

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圖19 誤碼率計算

6.1.2 Simulink調試結論

通過波形比較、眼圖以及信號頻譜圖可以得出以下結論：

1）系統解碼相對原碼延時了10ms的時長，延時主要受兩個升余弦濾波器的影響； 2）在信道傳輸信號后，眼圖的眼睛張開較大，沒有過零點失真，噪聲也基本沒有，說明信道模塊設計性能基本滿足要求；

3）系統的誤碼率為0.004498，在2001個碼元中有9個錯碼，誤碼率很小但不為零，說明在解碼的過程中受到了系統噪聲的干擾，由于誤碼率較小，基本可認為達到了設計要求。

6.2 System View調試

6.2.1 System View調試結果

系統最后輸出的解碼與原碼波形如圖20所示。

圖20 最終調試波形

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在濾波器后觀察眼圖，視圖如圖21所示。

圖21 眼圖示意圖

輸出信號頻譜圖如圖22所示。

圖22 輸出信號頻譜圖

6.2.2 System View調試結論

通過波形和眼圖，可以得出以下結論：

1）系統解碼相對原碼有延時，但時長很短，為10e-3級別，延時主要受巴特沃斯濾波器的影響；

2）通過對眼圖的觀察，可以發現眼圖張開較大，但有少部分雜亂的線，說明存在噪聲，但通過波形來看，幾乎沒有失真。

3）整個系統性能調節達到設計要求。

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6.3 兩種方案性能對比

通過調試觀察波形、眼圖以及頻譜圖，對比兩個方案的總體系統性能，可以發現，在Simulink中設計的系統性能較為良好，我認為原因在于濾波器的設計，在Simulink中采用的是升余弦濾波器，更有助于實現無碼間串擾傳輸，巴特沃斯濾波器雖然尾部收斂也比較快，但是對于數字基帶傳輸的性能不如升余弦濾波器。參考文獻

[1] 樊昌信，曹麗娜.《通信原理（第6版）》.北京：國防工業出版社，2008.[2] 陳星，劉斌.SystemView通信原理實驗指導.北京航空航天大學電子工程系內部講義，1997.