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1、第35卷第7期信息化研究Vol.35No.72009年7月InformatizationResearchJul.2009窄带技术在调频立体声广播中的研究与应用1,211李佶莲,单侠芹,殷奎喜(1.南京师范大学物理与科学技术学院,江苏省南京市210097;2.江苏教育学院物理系,江苏省南京市210013)摘要:提出了一种窄带技术在调频立体声广播中的应用,利用原有调频立体声广播的资源,不增加任何频带消耗,在原有38kHz副载波上通过窄带技术进行数字信息和模拟信息的融合,从而传输声音、文字、图像、数据等信息。分析了其原理,并以BPSK(二进制相
2、移键控)调制为例,通过MATLAB仿真论证了其可行性。最后提出了平滑化BPSK调制,优化了性能。关键词:调频立体声广播;BPSK调制;平滑化;副载波;误码率中图分类号:TN935故一般不在无线通信系统中使用,而为了保证误码率,0引言MPSK调制中的M一般超过8,即理论频带利用率在调频广播在国内已开播30多年。调频广播以调3bps/Hz以下。为了进一步提高无线通信系统的频带频方式进行音频信号传输,曾以抗干扰能力强、信噪比利用率,H.R.Walker等人提出了VPSK(可变相移键较高、投入小等优点在广播发射领域扮演了重要的角控)和VMSK(甚
3、小频移键控),可实现15bps/Hz甚至色。更高的频率利用率。本文研究的窄带技术在调频立体声广播中的应2系统框图和工作原理用,是利用原有调频立体声广播的资源,不增加任何频带消耗,在原有38kHz副载波上通过窄带技术进行数2.1调制字信息和模拟信息的融合,从而传输声音、文字、图像、窄带技术在调频立体声广播中的应用是指在原来[5]数据等信息。这与现有的数字广播相比有三大优调频立体声广播38kHz的副载波上加上数字信号进点:(1)无需额外增加副载波,从而可以增加频带利用行数字调制,从而使38kHz副载波亦能携带信息,充率;(2)由于其直接由原有
4、的38kHz副载波携带信分利用了原有资源,其立体声广播调制原理如图1所息,因此无须增加专门的发射功率;(3)携带的信息伴示。包含数字信息的BPSK(二进制相移键控)调制波随着原有的38kHz副载波一起传输,具有保密性,并形被送入模拟调频立体声发射机,代替原有的正弦载且不易受干扰。波,对模拟音频进行二次调制,形成复合调制。其实质是AM调制与FM调制方式的结合。1窄带技术概述随着通信技术的快速发展,无线电频谱资源利用的问题越来越突出,频谱需求和供应间的矛盾日益突出。为了在允许的有限频率范围内提高数据传输效率,必须提高无线传输系统的频带利用率,
5、即尽量提高单位时间单位频带内的数据传输率。目前在数字传输系统中使用较多的调制方式有MPSK(多相移键控)、图1带有窄带技术的立体声广播调制原理图MSK(最小相移键控)、QAM(正交调幅)等,其中下面以BPSK数字调制为例进行研究。MPSK和QAM有较高的频带利用率,由于QAM根据相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信调制后信号的幅值进行解调,受无线信道衰落影响大,息,而振幅和频率保持不变。BPSK调制可以表述为收稿日期:2009204216;修回日期:2009205217。一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波相基金项目:虚拟地理环
6、境教育部重点实验室开放项目乘,其表达式为:(164070304125)·16·第35卷第7期李佶莲,等:窄带技术在调频立体声广播中的研究与应用·研究与设计·eBPSK(t)=s(t)cosωct(1)其中s(t)=∑ang(t-nTs)(2)n这里,g(t)是脉宽为Ts的单个矩形脉冲,而an的统计特性为:1(概率为P)an=(3)-1(概率为1-P)即发送二进制符号“0”时(an取+1),eBPSK(t)取0相位;发送二进制符号“1”时(an取-1),eBPSK(t)取π相图3B点波形及功率谱位。则BPSK信号的功率谱密度为:12cosω
7、1t+cosω2t+cosωt(7)Tssinπ(f+fc)Ts2PBPSK(f)=+4π(f+fc)Ts将C点复合信号与主载波(87.1MHz～108MHz)进行2sinπ(f-fc)TsFM调制,则可得调频信号(图1中D点)为:(4)π(f-fc)TssD=Acos[ωct+kFM∫sC(τ)dτ](8)图1中A点波形与功率谱如图2所示,其中ωc=其波形及功率谱如图4所示。38kHz。由图可见,BPSK信号带宽是基带信号带宽的2倍。当P=1/2时,其谱中无离散谱(即载波分量),此时BPSK信号实际上相当于抑制载波的双边带信号。图4FM
8、调制后(D点)波形及功率谱在调频广播中规定的最大频偏Δf为75kHz,最高调制频率fm为15kHz,故调制指数mFM=5,由卡森公图2BPSK(A点)波形及功率谱式可计算出此FM信号的频带宽度
