数字立体声广播情况

1数字立体声广播情况全国职教师资培训2一、世界各国立体声伴音广播情况：美国：导频制（模拟）日本：FM－FM制（模拟）西德：双载波制（模拟）英国：NICAM－728（数字）中国：1988年国标GB9308－88规定用双载波制，主伴音载波仍用6.5MHz，副伴音载波用6.742MHz。识别信号为54.6875KHz。单声道广播时，对导频不调制；立体声广播时，用117.5Hz对导频进行50﹪调幅；双伴音广播时，用274.1Hz对导频进行50﹪调幅。全国职教师资培训3二、数字立体声广播情况1986年，英国广播公司（BBC）公布了一项数字声广播技术，后由欧洲广播联盟（EBU）建议作为地面电视广播的一种数字立体声伴音制式。先后在英国、法国、新加坡、西班牙进行广播。1997年12月，我国颁布《PAL－D电视广播附加双声道数字声技术规范》，并于1998年5月1日正式实施，同时，北京电视一台也开始了数字立体声广播。全国职教师资培训4三、丽音信号的传输方式丽音（NICAM）采用的是一种数字信号传输方式。它首先将两路模拟伴音信号进行A／D变换，变为两路数字信号，然后再按规定的要求进行编码和处理。这些处理包括：“数据压缩”、“奇偶校验保护”、“比特交织”、“加入控制信号”、“加扰”、“加同步信息”等。两路模拟信号经过以上处理后，变成码率为728Kbit/s的NICAM数据流，再经过规定的频谱成形滤波器后，对所选定的载波进行“差分编码正交移相键控调制”（DQPSK），最后，随电视广播信号一起传送出去。全国职教师资培训5四、几种制式丽音的差异100％余弦滚降带宽为728KHz±364KHz40％余弦滚降带宽为510KHz±255KHz在不同的电视制式中，虽然NICAM信号的结构和处理方法都是相同的，但在传输中仍有一些参数不一样。制式数字载频（MHz）FM伴音载频（MHz）带宽使用地区NICAMI6.5526.0100％余弦滚降英国、香港NICAMB／G5.855.540％余弦滚降新加坡、西班牙NICAMD5.856.540％余弦滚降中国NICAML5.856.540％余弦滚降法国全国职教师资培训6五、几种制式丽音的频谱结构（1）I制NICAM频谱图图像载频fv6.0MHzfsc04.43－1－212356786.552MHz伴音载频邻频道图像载频数字伴音载频全国职教师资培训7（2）B制NICAM频谱图图像载频fv5.5MHzfsc04.43－1－212356785.852MHz伴音载频邻频道图像载频数字伴音载频全国职教师资培训8（3）PAL－D丽音的频谱结构数字声副载频位于视频频带之内，对邻近频道不产生干扰。同时，在使用单频道天线放大器或单频道带通滤波器时，不致使NICAM频谱发生畸变从而避免产生误码。功率电平0dB-10dB-16dB-25dBfvfscfm04.435.856.58全国职教师资培训9六、丽音广播信号的四种组合方式（1）传送一套立体声节目。这时，（L+R）由原FM伴音传送。（2）传送双声道节目。此时NICAM可传送两路相干或不相干的附加声音，加上原有的FM声音，用户可选择其中的一路。（3）传送一路声音、一路数据。此时，NICAM与FM一道可传送两路声音供用户选择。（4）全部传送数据。此时，NICAM的两个声道皆不传送声音，而以704Kbit／S的速率传送数据。全国职教师资培训10NICAM的工作方式，由电视台设定，通过数据流中的控制字由用户的电视机进行自动识别，显示目前NICAM的工作方式，以提示用户选择。全国职教师资培训11七、NICAM数字声信号的形成音源L(A)R(B)预加重15KHz低通15KHz低通A／DNICAM压缩编码、奇偶位位交织预加重A／D同步字控制位附加位加扰码DQPSK调制带通滤波发射原调频伴音全国职教师资培训12工作原理详解：1）、预加重在对音频信号处理之前，首先要通过预加重和低通滤波。所谓“预加重”，就是对信号中的高频部分进行提升。提升的目的是提高信号的抗干扰能力。因为音频信号的能量分布是低频端强，高频端弱，而在传输过程中又是高频端容易受到干扰。全国职教师资培训13预加重特性：2）、低通滤波任何信号在进行数字化处理之前，都要进行频带限制，以防止产生频谱混叠。在NICAM广播中，将音频信号的上限频率选为15KHz，因此，要设置一个15KHz低通滤波器，以滤除15KHz以上的“噪声”。05101520插入损耗537102357103357104全国职教师资培训143）、A／D变换根据“尼奎斯特取样定律”，取样频率必须大于两倍模拟信号的上限频率，音频信号的上限频率已选为15KHz，因此，在NICAM中，将取样频率选为32KHz。在将模拟信号转换为数字信号时，必须对取样信号进行“量化”，NICAM－728规定，每一个取样值按14bit进行量化，并用二进制补码表示量化后的信号。NICAM中还规定，在14bit原始码中，用最高位表示音频信号的极性。“0”表示音频信号为正，“1”表示音频信号为负。全国职教师资培训154）、14－10－14比特压缩扩展a)、为什么要进行14－10bit压缩？根据人耳的生理特点，人们在听音乐或语言时，不可能连续的听下去，总是存在一个时间间隔，此间隔大约为1ms，因此NICAM－728规定，将连续取样的信号每一毫秒分为一段，并称为“一帧”。一帧内包含L／R通道的两个数据块，每一个数据块中有32个取样值，因此，一帧内的比特数为14Χ32Χ2＝896bit，再加上帧同步字8bit，控制字5bit，附加数据11bit，共计920bit。换算成以秒为单位，即：920Kbit／S(接近1Mbit/S)，如果不进行压缩，经调制后插入电视频带内，就会对原调频伴音造成干扰，同时，还会对邻频道图像(外插)或本频道色度(内插)产生干扰。全国职教师资培训16b）、压缩方法：将每个数据块的信号样值幅度以1/2的幂次分为8个段落，并用3bit段落码来表示音频信号幅度所处的段落，并根据每个数据块内幅度最大的取样值所处的段落确定5种编码范围。11214181160-11214相对幅度段落码编码范围½~1或-½~-11111¼~½或-¼~-1/211021/8~1/4或-1/8~-1/410131/16~1/8或-1/16~-1/80114-1/16~1/16100,010,001,0005全国职教师资培训17如果编码范围为1，表示一个数据块在1ms时间内有最大幅度信号存在，经14－10bit压缩后，可以不传送4位低有效值，人们的听觉分辨不出来，接收端解码时，在最低位补上4个0，就实现了10－14bit扩展。如果编码范围为5，相对幅度在-1/16~1/16之间，其最高位是0表示正极性，1表示负极性，这时，可以丢掉4个次高位而保留最高位，就把14bit信号压缩成10bit了。全国职教师资培训185）、奇偶校验位：在2、3、4编码范围，既要丢掉最低有效位，也要丢掉次高有效位。这样，经过压－扩处理的音频信号分解力随幅度减小而增加，在编码范围1内为10bit，编码范围2内为11bit，编码范围3内为12bit，编码范围4内为13bit，编码范围5内为14bit。3bit段落码代表了信号幅度范围，如果在传输过程中段落码出错，会造成整个一帧出错，因此，对段落码实施保护尤为重要。全国职教师资培训19在NICAM－728中，3bit段落码不占用专门的比特位，而通过奇偶校验位副带传送。一帧内有两个取样块，每个取样块32个取样值，共64个取样值，即需要64个奇偶校验位，根据规定，一帧内每个数据块有3bit段落码，两个数据块共6bit，并规定9个奇偶校验位为一组，并副带传送一位段落码，传送6位段落码共需54个奇偶校验位(6Χ9=54)，余下的10bit奇偶校验位不传送段落码。全国职教师资培训20关于奇偶校验：在14－10bit压缩后的数据最高位后面增加一位“奇偶校验位”，它可以保护最高6个有效位不出错。校验位的值由高6位的值和校验法则决定。假设要传输三个四比特信号分别为0110、1101、1010。可将这三个信号排列成一个3X4的矩阵：011011011010全国职教师资培训21加奇偶校验位的方法是在每一行和每一列的后面增加一位冗余数据，通过计算每一行或每一列中“1”的个数来确定校验位的值，当“1”的个数为偶数时，奇偶校验位设为“0”，当“1”的个数为奇数时，奇偶校验为设为“1”，最后一个奇偶校验位的值则由三组数据中“1”的总数确定。据此，上面传输的三个四比特数便成为：01100110111010000011全国职教师资培训22纠错方法：01100110111010000011原编码信号01100100111010000011出错数据01100100101010001010解码纠错01100110111010000011重新计算全国职教师资培训236）、压缩后的NICAM数据结构：FAWCADA1B1A2B2A3┅┅A30A31A32B30B31B322Χ32Χ(10+1)＝704bit（数据块数Χ每一数据块取样数Χ(每一样点压缩后的数据＋奇偶位）728bit／1ms（或一帧）00001111C0C1C2C3C4帧同步字8位控制字5位附加数据11位D0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10X0X1X2X3X4X5X6X7X8X9P每一个取样值最低位最高位奇偶位全国职教师资培训24各部分的作用：（1）帧同步字FAW为8位，并固定为“01001110”。帧同步字用于接收端一帧信号的同步和识别一帧信号的开始。（2）控制字C有5位，C0是帧标记位，前8帧C0置1，后8帧C0置0，16帧构成一个循环，并规定在一个循环内传送的信号类型(即4种不同的组合方式)必须相同。信号类型由控制字C1、C2、C3三位来表示。控制字第5位C4代表某一频道NICAM信号与模拟调频伴音信号所载信息之间的关系。（3）附加数据AD共有11位，目前还没有规定它的用途。全国职教师资培训25（4）在一帧结构中，真正用于传送音频信号数据是从第25位开始，到728位，共704位。在播送立体声节目时，是将左右两个数据块的数据交替传送的，即A1、B1、A2、B2……A32、B32。在播送非立体声或数据时，是以数据块交替传送的，即A1、A2……A32、B1、B2……B32。（5）每一个数据块包含32个取样值，每一个取样值中前10位为14→10bit压缩后的音频数据，最后一位为奇偶校验位，采用奇偶校验位可以有效的保护段落码。除非在9个一组中有5个以上的取样值同时出错才会使副带传送的一位段落出错，这种情况一般不会出现。全国职教师资培训267）、位交织处理位交织处理就是把原来的码序打乱，按照规定的码序重新排列。NICAM－728中规定：帧同步字、控制字、附加数据不进行位交织，704bit音频数字按44列X16行进行位交织，即用一个44X16的存储器，按列顺序写入，而按行顺序读出，从而实现了“位交织”。2569113157‥‥‥‥6852670114158‥‥‥‥6862771115159‥‥‥‥687‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥68112156200‥‥‥‥728写入顺序读出顺序全国职教师资培训278）、加扰码由于接收端在解调数字信号时需要恢复时钟脉冲，而串行传输时不能象并行传输那样使用单独的数据线来传输时钟信号，时钟的恢复只能利用信号本身的跳变来产生。在数据流中，免不了有长串的连“0”和连“1”出现，会导致电平跳变数目减少而缺乏时钟信息。常用的解决方案是加“扰码”。加扰码的方法是：在帧同步后面用一个规定的伪随机二进制码(PRBS)分别与控制字、附加数据和音频信号数据逐位进行“模二加”。经过扰码后的数据流中将只有很短的连“0”和连“1”，从而电平跳变多，时钟信息丰富。全国职教师资培训28串行原码入实现扰码的生存多项式为：G1(x)=x9+x4+1扰码产生电路如下：接收端在解码时，也在帧同步字之后用与编码端相同的伪随机二进制码与传输的数据进行“模二加”，这样，