数字电视信号传输技术分析论文（优秀范文5篇）

第一篇：数字电视信号传输技术分析论文

摘要：近年来，数字电视快速发展，极大地丰富了人们的娱乐生活，其在卫星传输、无线传输和有线传输等方面的作用越来越明显。在这样的发展背景下，应积极创新各种应用技术和高端技术，特别是信号传输技术，不断提高数字电视技术水平。本文简要介绍了数字电视信号传输，分析了数字电视的信号传输技术应用，阐述了数字电视信号传输技术未来发展趋势。

关键词：数字电视；信号传输技术

随着我国经济的快速发展，人们的生活水平明显提高，数字电视用户数量不断增多，并且我国也出台了关于数字电视的相关传输标准，通过高清电视极大地满足了人们的视觉要求。近年来，现代化科学技术快速发展，数字电视信号传输技术也取得了巨大的进步和成果，结合数字电视信号传输的特点和优势，进一步进行创新和完善，有效提高数字电视信号传输的安全性和稳定性。

一、数字电视信号传输概述

（一）应用优势

数字电视在实际应用中，其信号传播速度非常快，并且相关电视设备能够接收非常广泛的信号频率，其抗干扰能力强，具有良好的占频效果和较高的信号质量，可以更好地满足人们的观看要求。同时，随着数字电视的普及，信号接收设备越来越广泛，尤其是手机、车载娱乐系统、便携式电脑等设备也能够快速接收数字电视信号，给人们的生活、工作和娱乐带来很多便利。而且在互联网时代，数字电视能够和互联网、电脑、手机连接在一起，当前积极发展的三网融合技术，甚至四网融合技术，极大地推动了数字电视的快速发展。另外，数字电视具有易存储的特点，很多数字电视信号传输设备在实际应用中不仅能够传输信号，而且还能够存储信号，最重要的是信号传输设备甚至可以无限期存储，使用起来非常方便。

（二）特点

1.可靠性高

数字电视信号传输具有较高的可靠性，模拟电视信号经过编码、量化、抽样等处理环节得到数字电视信号，实质上传输信号是两个二进制电平，虽然传输和处理过程中会受到一定程度的杂波干扰，但是只有干扰程度在额定电平范围内，利用数字信号再生技术在数字电视接收端可以有效清除干扰，即使干扰程度过大，造成数字电视信号误码，也能够通过纠错编码技术进行有效纠正。2012年上杭县也全面实现了全县城乡的有线电视整体转换，据目前2015年底统计数字电视用户达60000多户，节目数量、传输质量等指标明显提高。

2.有效性高

随着现代化科学技术的快速发展，数字电视信号传输越来越倾向于应用单频网络技术，这也在很大程度上提高了信号传输的有效性。例如，某个电视节目可以覆盖在全国范围内，其利用数字电视频道，而当前8MHz模拟电视频道可以传输高质量数字电视节目或者数字高清电视信号，并且数字电视还可以利用通信网络同步传输模式，采用不同服务动态组合，再配合信源编码技术，可有效减少图像压缩数据量，而且插入其它服务，极大地提高了数字电视信号传输水平。

3.易存储

数字电视设备应用中具有易存储的特点，存储信号大小、存储时间等和数字电视信号存储实现几乎没有什么关联，例如，帧存储器主要用于制式转换、帧同步等处理，获取良好的电视图像效果，并且数字电视信号传输技术应用中其信道容量利用率较高，实现时分多路，通过数字电视信号场消隐、中行时间进行文字多工广播。数字传输的这一特点让用户观看节目不再到时间的限制，可以任意时间点击回看电视节目。

4.交互性强

数字电视具备双向互动功能，用户可以通过手机、PAD、电脑等设备，通过数字电视和后端内容服务器，获得在线的资料下载、信息查询、医院预约挂号等等功能，真正让用户从“看”电视进入到“用”电视的的时代。

二、数字电视的信号传输技术应用

（一）光纤传输系统

光纤传输系统由光纤介质、光中继器、光接收机、光发射机等组成，通常情况下，数字电视信号传输往往需要限制光纤传输长度，其利用光中继器对数字电视光信号进行放大，输送到目的地，然后通过光接收机对光信号进行光电转换，转换为电信号，然后经过同轴电缆将电信号分配到各个用户端。光纤传输系统具有传输容量大、信号失真小等特点，并且传输距离比较远，其能够免遭雷击损害，传输信号损耗较小。同时，数字电视利用光纤线路在传输信号时，有效解决了由于级联造成放大器信号失真，安全、稳定地进行远距离传输。

（二）电缆传输技术

同轴电缆线路的传输阻抗为75欧姆，和细芯径电缆线路相比，粗芯径电缆线路在数字电视设备中的应用衰减较小，同轴电缆长度和电缆线路衰减程度成正比，高频衰减往往大于低频衰减。并且同轴电缆线路的衰减往往受到环境温度的影响，在高温环境中，同轴电缆传输数字电视信号的衰减较大。一般情况下，同轴电缆线路的温度衰减系数约0.2%/度，干线放大器在实际应用中，其可以有效补偿同轴电缆传输信号的电平衰减，从而有效提高同轴电缆线路的温度和频率，但是利用同轴电缆传输数字电视信号的介质损耗明显大于信号电平损耗，每间隔一段距离需要安装一台放大器。同时，数字电视信号在传输过程中很容易受到环境因素的影响产生非线性失真和噪音，并且数字电视信号传输应用电缆传输技术，给系统使用和维护带来很多不便，可靠性和稳定性交叉。

（三）多路微波传输系统

数字电视信号传输系统组网建设时，在架设传输线缆过程中经常遇到各种问题，最常见的是遇到铁路、河流、桥梁、高山等地形障碍，这时通过利用多路微波传输系统可以有效解决，而且该系统在实际应用中采用多点接收、一点发射的方式，快速、稳定地将电视、声音等数据信号传送到各个电视站、用户系统和电视系统前端，其信号频率范围处于2500~2700MHz，所以多路微波传输系统重要采用接收空间传输和视距范围反射方式。上杭播出机房目前仍留有一路微波传输，其微波信号与从龙岩双髻山发射台按上行8G下行10G的传输进行组网，传输相关数据。

（四）光纤同轴混合传输技术

光纤同轴混合传输技术结合了光纤传输和同轴电缆传输两者的应用优势，主干系统使用光纤传输高质量的信号，配线部分使用树状拓朴结构的同轴电缆系统可有效传输和分配数字电视信号。入网之前，数字电视前端和模拟电视信号进行混合，将下行信号通过一根光纤线路传输到电视广播系统光节点（上杭城区到行政村和自然村的电视信号传输），在光节点位置再次进行转换，转换为射频信号，基于星形树拓扑结构，利用同轴电缆覆盖上杭所有的电视用户，上行信号通过光发射机和上行回传光纤线路传送到电视前端。该光纤同轴混合传输技术在应用过程中可以接入很大的宽带，还可提供多样化的模拟和数字传输业务，其被广泛地应用在可视电话、远程医疗体系、交互业务等领域，能实现上网、点播、回拨、查询等等功能。

三、数字电视信号传输技术未来发展趋势

近年来，电子信息和网络通信技术不断发展，在互联网背景下，整个电视产业越来越成熟，电视媒体功能越来越丰富，电视行业呈现出全面数字化的发展趋势。当前，通信网、互联网和广播电视网的有效融合，并且加上电网科学技术的结合，逐步实现“四网融合”技术，极大地推动了数字电视技术的蓬勃发展。在未来发展过程中，结合我国出台的相关政策，数字电视将覆盖各个地区，并且呈现出爆炸式发展趋势，机顶盒有布线和空间方面的限制，而数字电视调谐器内置在数字电视中，其可以直接对数字电视节目信号进行解码和接收，以后可以不需要使用机顶盒。同时，随着双向信息传输技术的快速发展，其在数字电视系统中的应用，实现数字电视和用户的良好互动，满足人们的娱乐需求，一方面为电视用户提供高质量、高清的电视节目，另一方面用户可以通过数字电视进行网上付款、远程教育、网上购物等，使数字电视逐渐成为百姓家的信息家电。

四、结语

近年来，数字电视信号传输技术快速发展，也使得数字电视逐渐朝着移动化、互动化、高清化、数字化等方面发展，在科技不断发展的背景下，数字电视信号传输技术会获得更好、更快的发展，相关政府部门还应积极健全相关政策体系，不断支持数字电视的发展。

参考文献：

1.田燕琨.数字电视信号传输技术探讨[D].青岛：中国海洋大学，2012.2.刘晓丽，陈占国，胡朝晖.试谈数字电视信号传输技术研究[J].电脑编程技巧与维护，2011（12）：57-58.3.尹琛.浅析数字电视信号传输技术[J].电子制作，2015（12）：138-139.4.刘俊琪.数字电视信号传输技术的研究[J].科技展望，2016（10）：142-144.5.王安琪，刘飞，白月文.数字电视信号传输技术及其应用[J].中国传媒科技，2013（8）：176-177.

第二篇：数字卫星电视信号的真谛

数字卫星电视信号的真谛

数字卫星电视的出现，大大改善了人们收视卫星电视的视觉效果，进而逐步将模拟卫星电视淘汰出局。然而，这种发展也确实使接收者增加了接收的难度，数字卫星电视信号的接收不再像模拟卫星电视信号那么简便、直观、容错度较大，那么这是为什么？其原因在哪里？这是第１９期一位读者提出的疑问，恐怕也是不少读者的困惑。本刊连续几期所发表的解惑文章，他们为数字卫星电视信号的难接收，在地面接收的基理、接收的方法与技巧上找到很多原因。这是数字卫星电视信号难接收原因的一个方面。另外还有很重要的一方面就是空中的，也就是卫星上的原因。在星上，向地面转发的数字卫星电视信号的生成，传输的技术条件，造就了比模拟卫星电视信号难接收的基理。

大家知道，通信卫星或广播卫星上有若干个转发器，卫星电视信号就是由这些转发器将地面站发射来的电视信号接收并经过处理后再向地面发射而形成的。转发器在这里起到很重要的信号转换作用，每颗卫星上都有很多转发器。早期发展的卫星如前苏联的卫星转发器都较少，一般都在１０个以下，日本第一代ＢＳ卫星也只有４个转发器。然而发展到现在，卫星转发器大增，一般都２０～４０个以上。我国自行研制的东方红３号卫星（现称中星６号）有２４个转发器，亚太１Ａ也是２４个转发器。最新的卫星都有４０个以上转发器，同时还有若干个Ｋｕ甚至Ｋａ转发器，而这些转发器分别使用不同指向的天线形成不同的卫星信号波束。早期卫星上转发器不多，星上天线也不多，所以形成的波速很少，基本上是面波束，且是固定指向的。也就是说卫星上所有转发器所发出的信号，基本上是１个或者２个面波束，如亚太１Ａ（１３４°Ｅ）和早期亚洲１号（原１０５．５°Ｅ），因此他们的场强图也就是１个或２个。但是随着科技的发展，现代卫星不仅转发器多了，天线也多了，不再是所有的转发器都使用１面或２面星上天线。它们是根据市场需要由不同的转发器使用不同天线，形成不同的极化、不同的波段、不同的指向的幅射波束，１颗卫星可以多达１０余个不同区域波束，场强图也有１０余种，如本刊最近连续刊登的泛美１０号卫星的场强图，就是这样一种新型卫星。正是因为这些新型卫星上承载着众多不同的数字卫星电视频道，因此，你用一张场强图就难以解决众多不同指向、不同极化的信号接收，自然就困难多了。

我们又知道，每个卫星上转发器所转发信号的强弱取决于每个转发器中发射部分的行波管功率放大器的功率ＴＷＴＡ大小，这个ＴＷＴＡ一般为数十瓦，甚至百余瓦。如亚洲３Ｓ卫星Ｃ波段的ＴＷＴＡ是５５瓦，而Ｋｕ波段的ＴＷＴＡ高达１４０瓦。从而形成亚洲３Ｓ卫星的Ｃ波段和Ｋｕ波段转发器的最大全向等效幅射功率ＥＩＲＰ即俗称为场强的最大值分别为４０ｄＢＷ和５４ｄＢＷ。注意：我们这里所讲的卫星场强值是指１个转发器的ＥＩＲＰ值，也就是通常我们从卫星场强图上所看到的数值。我们同时又知道，每个转发器是有频带宽度的，Ｃ波段一般转发的带宽为４０ＭＨｚ，考虑到防止转发器之间串扰，实际使用带宽为３６ＭＨｚ，转发器之间留有４ＭＨｚ的防卫度。

无论是模拟卫星电视信号还是数字卫星电视信号的基带信号，即所要传送的电视图像与伴音信号还是是一样的，可以是ＰＡＬ制或ＮＴＳＣ制信号，更可以是ＳＥＣＡＭ制信号，只是他们的基带信号带宽略有不同而已。在模拟卫星电视信号中，采用的是调频一调频制，即图像调制和伴音调制都是调频的。调制后的卫星电视信号的频带宽度远大于基带信号的带宽，一般Ｃ波段为３６ＭＨｚ。这就是我们所说的在模拟卫星电视中，一个转发器由于带宽的原因，只能容纳下一路调频的卫星电视（射频）信号的原因。那么这个转发器的行波管放大功率也就全部给了这一路的模拟卫星电视（射频）信号。以亚洲３Ｓ凤凰卫视中文台的模拟信号为例，凤凰中文台的模拟下行信号所具有的向地面发射的功率，就是凤凰卫视中文台所占用的８Ｂ转发器（中心频率为３９２０ＭＨｚ）所产生的５５瓦的功率，从而形成的电波覆盖区内ＥＩＲＰ值最大值便是４０ｄＢＷ。这里我们着重需要再次重申的是，卫星上一个转发器只能传送一路模拟卫星电视信号，一路模拟卫星电视信号占有一个转发器的全部发射功率，从而获得了一个转发器的全部行波管功率所形成的ＥＩＲＰ值。

然而在数字卫星电视信号中，却与模拟卫星信号形成了很大的不同。我们知道，数字信号是在模拟信号的基础上进行抽样、编码、调制而成的，在这个过程中同时完成了频带压缩，正是由于数字信号的这个可以压缩频带的特点，使得一路数字卫星信号的带宽要小于模拟卫星信号。在模拟卫星电视信号必须占用３６ＭＨｚ带宽的情况下，一路数字卫星电视信号只需要占用５－６ＭＨｚ带宽，甚至更少的带宽就够了。这一特征是数字信号的优势，所以在一个转发器中可以传输多达１０－２０路的电视信号，如亚３Ｓ上的６Ａ转发器（３６ＭＨｚ带宽、中心频率为３８６０ＭＨｚ）就有２１套节目，我们常接触的数字凤凰卫视所在的１０Ｂ转发器（３６ＭＨｚ带宽、中心频率为４０００ＭＨｚ）也有１２套节目，每套节目所占的带宽自然就清楚了，是远小于模拟信号的，当然传输的电视路数越多，信号质量就越难以保证。

一个转发器转发一路模拟信号和转发多路数字信号，每路信号所获取的转发器功率一样吗？当然不一样，一般由它们所占用的频带宽度来决定。如果一路模拟信号占用３６ＭＨｚ带宽，而一路数字信号也占用３６ＭＨｚ带宽的话，它们所取得转发器功率应该是一样的，它们的ＥＩＲＰ值也便会一样的。但就是因数字卫星电视信号可以压缩节省频率，因为数字卫星电视的带宽要窄，所以数字卫视信号所获取的转发器功率变小，变小的程依据它们所占带宽而定。很显然，由于数字卫星电视信号的功率比模拟卫星信号功率小了，那么ＥＩＲＰ值也小了，也就是数字卫星信号相对弱了，自然接收数字卫星信号要比接收模拟信卫星信号难了。

当我们明白了由于带宽的原因一般数字卫星信号要比模拟卫星信号的ＥＩＲＰ值要小，至于小的程度还要看数字卫星信号是单路单载波（ＳＣＰＣ）信号，还是多路单载波（ＭＣＰＣ）信号。单路单载波（ＳＣＰＣ）就是指在一个载波也就是一个卫星下行频率情况下传输的是一路电视信号。如亚洲２号上除内蒙卫视外的各省市卫视台，亚洲３Ｓ上的韩国阿里郎卫视，都是单路单载波信号。多路单载波（ＭＣＰＣ）是指在一个载波或一个卫星下行频率情况下传输的是多路电视信号，如亚洲２号上的内蒙台（２路）中央４、９、Ｔｅｓｔ（３路），亚洲３Ｓ上的凤凰卫视中文台、资讯台等（１２路），便是多路单载波信号。在单路单载波（ＳＣＰＣ）情况下，一个３６ＭＨｚ的转发器可以容纳５个左右数字卫星信号，每个载波信号一般６ＭＨｚ带宽，载频间还有１ＭＨｚ宽的隔离。在这种情况下，一个转发器上的ＴＷＴＡ功率被５个数字卫星信号使用，显然每个数字卫星信号所获得的功率要小于一个转发器只给一路模拟卫星信号的功率，因此真正的一路数字卫星电视信号的ＥＩＲＰ值要比模拟卫星电视信号小，这就是数字卫星信号比模拟卫星电视信号难接收的主要原因之一。

在多路单载波（ＭＣＰＣ）情况下，它的优势就是可以在一路载波（下行频率）下传输数路甚至二十多路电视信号，当然这个载波信号的带宽要比单路单载波宽了，通常此时的多路单载波信号要占一个转发器３６ＭＨｚ的带宽，如亚３Ｓ上信号大多如此。在一路载波下要传输如此多路的电视信号，从技术上，对基带信号的要求是很高的，其中有一点是如何防止多达２０余路电

视信号之间的串扰问题，解决的方法是降低它们的电平，采用功率回退的办法，结果是多路单载波信号既便是占用一个转发器的功率，而实际发射的功率还是变小了。所以ＥＩＲＰ值也要比模拟卫星信号的ＥＩＲＰ值小，因此接收起来难了。这一点从亚洲３Ｓ的频谱图上可以充分看到，从频谱上看到模拟信号的凤凰中文台、华娱、东凤等信号的幅度（场强）明显要大于各种数字信号的幅度，见附图

（一）、（二）。同时多路单载波信号中，所传输的电视路数越多，每一路电视信号压缩的越历害，其带宽就越窄，其传输质量越难以保证。为了在较窄的带宽情况下传输而不丢失信息，就必须采用高符码率传输，如１０Ｂ转发器传输的凤凰卫视中文、资讯等１２套节目的ＭＣＰＣ信号就采用了高达２６．８５Ｍｂ／ｓ的速率来保证。又如传输２１套节目的６Ａ转发器也采用了高达２７．５Ｍｂ／ｓ的速率，用这么高的速率就是为了弥补频带过窄而易丢失信息的矛盾。而如此之高的速率（符码率）又给地面接收时增加了解码时间和难度。

基于以上原因，我们在接收数字卫星信号时，因为它比模拟信号场强要弱，所以感到难以接收了。再加上本刊前几期所论述的地面上接收技术方面的原因，构成了数字卫星信号比模拟卫星信号难接收的全部原因。

顺便谈一下接收机门限问题，有人讲数字机有门限，模拟机没有门限。这是一个错觉，甚至是错误观点。数字机的门限大家能感觉到，要么有信号，要么没信号。而模拟机门限只是大家没有感觉到。模拟机的门限定义为在保证接收机输出一定信噪比Ｓ／Ｎ情况下，输入信号的最小载噪比Ｃ／Ｎ。这个最小Ｃ／Ｎ就是模拟机的门限，相似于数字机的Ｅｂ／Ｎ。只是因为模拟机在收模拟信号时，因模拟信号是连续的、多状态的，所以在低于门限值Ｃ／Ｎ时仍能工作，仍有输出，只是这个输出是达不到要求的信噪比Ｓ／Ｎ的，这给使用惯数字机的人一种感觉似乎没有门限。而数字机接收数字信时，数字信号只有２种状态且互不连续的，因此低于门限时无信号输出，给人一种明显的门限感觉。人们错误的将这种感觉移植到模拟机上，便对模拟机产生了错误认识。

第三篇：卫星电视信号接收的技术常识

卫星电视信号接收的技术常识

卫星简单介绍

一般来说，广播电视信号的传输，不管是数字信号，还是模拟信号，都有地面，有线，和卫星三种传输方式。地面就是地面微波方式，大家原来用电视上自带的拉杆天线或者在外面架设的鱼骨天线就是这种传输方式，这种传输方式需要广电部门架设的铁塔天线，或者微波天线，有一定的覆盖半径，就像移动的通讯基站一样。有线就是我们大家最常见的了，电视信号通过主光缆主干网加上同轴电缆而分配给各家各户的方式。卫星电视，其实，它是广播电视三大传输方式之一，只是由于中国特殊的国情，普通民众不能自由接收卫星电视信号，所以它的作用并没有显现出来。在这三种传输方式中，各有优劣，但是卫星传输相比较其他两种方式，是最具有竞争力的一种标准。

首先，明确一个问题，我们所说的卫星电视接收的信号从那里来的。我们接收的电视信号是从直接从地球同步静止轨道上的卫星上发射下来的。这种卫星在距离地球约三万六千公里的赤道上空，环绕在距离地面赤道正上空三万六千公里大圆周轨道上。这种卫星最大的一个特点就使它的运行周期与地球的自传周期是严格相同的，并且轨道固定在赤道上空。也就是说，这种卫星相对地球是静止的，简单点说，也就是在地球上人看来，这种卫星在天上是恒定不动的。在这个轨道上大概每隔2到3度就有一颗卫星。轨道的分配都是国际电信联盟依据各个地区区域和各个国家诸多因素等等所分配的。地球同步轨道上大约有180颗卫星带在运行。相关数据大家可查询，不一定准确。所以大家在看到卫星位置参数的时候，只看到卫星的经度值，比如东经多少度（EXXX),或者西经多少度（WXXX),就是因为卫星的位置只固定在赤道的正上空，纬度值永远是0度。只用经度值，就可以标出它的位置。不同的卫星所转播的节目不同，覆盖的区域也不相同。其次，卫星上的信号是那里来的呢？卫星本身并不产生电视信号。卫星上的电视信号是地面上的广电卫星上行站向卫星上发射的电视信号，经过卫星接收后，利用其携带的太阳能电池产生的能量把电视信号进行放大和处理后，再向地球上转发的信号，卫星只是起到一个信号中转的作用。相当于一个信号中转站。那为什么要用卫星来中转呢。主要有以下原因：

（1）覆盖面积大一颗卫星可以覆盖1／3的地球表面，只要发射3颗互成120°的同步卫星，即能实现除南极和北极少部分地区外的全球性电视卫星电视的覆盖。当然卫星电视接收范围受两个条件限制，一是受到到一定的地理限制。比如，在东经区域就不能接收西经区域内卫星所转发的电视节目，不是绝对，是相对。因为被地球遮住，无法覆盖。当然东西经交界处临近区域是可以的。比如即使都在东经区域内，东经偏东地区（经度度数大）就不能接收到东经偏西地区（经度度数小）卫星多转发的节目，比如在我国，就不能接收到欧洲地区的卫星电视节目。二是受到卫星本身波束覆盖范围限制，比如有的卫星即使在我们临近的经度区域内，但是他们转发的信号，只覆盖他们国家地区，我们要接收就有难度，属于溢波接收，你不能绝对控制无线电的覆盖范围就严格卡的国界上。比如俄罗斯的卫星电视节目，就需要在新疆地区才可接收到，在内地靠北的地方用更大的天线才可能收到。南方地区，可能根本收不到。还有日本卫星上电视节目，E110度电视节目，只有在上海和山东半岛地区才可能接收到。内地基本无戏。就是因为他们波束不覆盖的原因。所以说接收卫星电视节目并不是想看那星上节目就看那个星上节目。要满足两个最基本的条件.一是在轨卫星经度和我们所在的区域经度相近。二是卫星发射波束要覆盖我们所居住区域。当然了。第一个是最基本的条件了，第一个都满足不了。谈何覆盖。当然大家去一些卫视网站上查询一些卫星电视参数的时候，上面所列的卫星大多是在我们国内能接收到的，由于我国幅员辽阔，周边覆盖周边国家的卫视信号众多，有时候在一个区域能受，在另个地方就不能接收，这很常见。至于这个问题建议大家还参考一下场强图。更直观。（2）图像传输的质量高由于同步卫星的覆盖面积大，远距离传输电视信号时能大量减少中间环节的干扰带来的损失.来自卫星的电波，受高大建筑物和山峰阻挡的影响较小；由于电波通过大气层的行程和它所经过的整个路径相比较短，有助于改善接收质量；由于卫星电视的转播环节少，信号失真少，接收质量高.因此电视信号的质量和稳定性都容易保证。此外，用同步卫星传输电视信号，还能避免无线电波受传输距离变动影响而带来的不良后果，使传输的质量进一步提高。在地面接收卫星电视信号，只要你能接收到。理论上是和节目制作中心的上行信号同步的。基本上无干扰。节目信号质量非常高。而我们所看的有线台，有的节目是当地有线电视台经过卫星天线接收下来的。经过调解调制，光电信号变换等进入到本地有线网络，噪音干扰很多。节目信号质量下降很大。造成清晰度下降。（3）能源效率高 它可以较小的功率服务于广大地区,发射功率只有200W的直播同步卫星，就能覆盖几百万平方公里的面积，而不象地面广播电视那样,在地面建立一座高达200M的电视发射塔，当发射功率为50kW时，它的覆盖面积只有2．3万平方公里。

（4）投资少，见效快我国幅员辽阔，地形复杂。过去我国收看中央电视台的节目，除北京地区外，其它地区都先由微波电路传送到大中城市，再经过电视发射台或差转台发射与转发，供各地观众收看。如果要用微波传输的方式来搞电视覆盖，则需建造成千上万座微波中继站和电视发射台。虽然现在主干传输网络都采用了光缆传输，但是铺设和维护费用仍然及其高昂。而采用同步卫星传输的方式只要发射1-2颗卫星，再与地面站配合即可，建设一个卫星地球上行站仅需投资二三千万元，而有线电视网络要达到同样的功能至少需要几十倍、几百倍的投资；卫星电视直播网络的建设速度取决于地球站建设和卫星发射的进度，一般只需１～２年的时间，是有线电视网络无法比拟的高速度；所以说卫星传输，具有投资少、见效快的优点。

（5）中国地域辽阔，海岛、山区和少数民族地区占国土面积的 70 ％，人口众多但分布不均，受经济条件限制有线电视网不能全部覆盖。卫星传输系统具有多址通信的优点，因此包括那些不便设置电视台的地方（如海洋、沙漠和高山地带）都可直接收看卫星电视节目，而不必经电视台转播。而只用一颗卫星就可以有 100 多个电视频道覆盖我国全部陆地和领海，彻底解决 15 ％电视人口覆盖盲区。这对于目前我国实现 “ 村村通广播电视 ” 最有利；在城市地区，卫星电视直播也可以用于增加教育电视频道，作电视教学和科学实验等；

（6）可靠性高，卫星电视直播只受很少几个环节（如地球卫星上行站、卫星和空间等）的影响。维护工作量小：由于卫星电视直播中间环节少，不存在有线网络的中继、放大等问题，可节省大量人力物力。抗自然灾害能力强，我国有不少地震区、水灾区、沿海台风频繁地区，光缆、电缆网络易受自然灾害的侵袭，而卫星电视几乎不受自然灾害的影响；

（7）特别是现在数字技术的发展和应用，世界上卫星电视广播普遍采用了数字信号系统，频谱利用率高，运行成本低，由于数字压缩技术的成熟和高效调制方式的使用，原来可传一套模拟电视的卫星转发器，现在可传５～８套数字广播电视节目，大大提高了频谱资源的利用率，一颗直播卫星可容纳 100 套以上的数字广播电视节目。相对来说，平均每套节目的运行成本大大降低了；接收系统成本低，由于数字化标准的统一，现在接收机生产都已经模块化了，成本可以说大大的降低了。采用Ｋｕ频段卫星直播，接收天线口径小，加之数字卫星接收机的国产化，卫星接收机价格低廉，还没有一台普通彩色电视机的价钱。普及速度大大加快了。

经过以上的叙述，大家对卫星电视也有一个初步的了解。卫星电视是一种强大的信息传播工具，卫星是天生的广播能手，真正实现了站的高。播的远。单星就能覆盖大半个地球，覆盖人口以亿计，且不受地球上一些气候和地形因素的影响。简单的说，只要有一套卫星上行设备，利用卫星进行广播覆盖，就等于把电视台办在你家门口（Q主注：以前某轮子组织就是用这种方法向我国电视用户播放了几段轮子的视频）。

卫星天线的三个重要参数（方位角、仰角和极化角）

我们都知道，地球同步轨道就是一个大圆形的轨道，环绕在赤道上空。上面可以安置好多赤道同步卫星，赤道同步卫星的最大特点就是在地球上的人看来，卫星是静止不动的。同步轨道的这个特点决定了最适合安置通讯卫星和广播卫星。先上张图给大家看下。

一般大家在进卫视网站查询资料的时候，都会看到这样的表格。如下图

图中的数字，左侧一栏,卫星参数只是表示卫星的名字,而右侧一栏的数字,在轨位置,表示的卫星在同步轨道的位置,比如说中星9号,定轨在92度E,这个位置,表示中星9号这个卫星位置定轨在东经92度这个位置(E表示东经W表示西经).而我们常说的138啊,其实就指亚太V号,146呢就是马步海一号卫星,各个卫星的在轨位置都不同,(同一地点有时有备用星)各个卫星有属于不同的国家和转播公司所有.不同的卫星转播的节目也不相同.环绕在赤道地球同步轨道上的广播卫星有好多，我们要收看那颗星上的节目，我们的卫星天线就要指向哪颗星。打个很形象的比喻，我们的卫星天线很像我们撑开的一把伞，我们要收哪颗星，伞柄就要指向那颗星。由以上的介绍我们知道，广播卫星处于赤道上空，我们在地球上看来是静止不动的。我们国家地处北半球，要接收赤道上空卫星的节目，所以天线大都要指向南方，同理，居住在南半球的人接收卫星节目，那么他们的天线指向大都要指向北方。那么在赤道上的朋友，他们的有的天线就要竖直向上了。但是不管是居住的南半球上，还是北半球，还是赤道上，天线的指向并不是径直指向南北方向或者竖直向上，有的偏东，有的偏西。为什么呢？这是因为天线的指向是由你所在的地方的经度值和卫星的经度值所决定的。比如说在北半球，地处经度值为105.5E朋友，如果要接收亚洲3S星（105.5E）上的信号，那么你的天线就要正直的指向南方。也就是说指正南（如在南半球就是正北）。如果地处在105.5E偏西地区的朋友，要接收亚洲 3S上的信号，那么天线指向就要南偏东一点，同理，地处105.5E偏东地区的朋友要接收亚洲3S上的信号，那么天线指向就要南偏西一点，居住地的经度值和卫星的经度值相差越大，偏离的角度就越大。这就引出了卫星天线调整的一个参数——方位角。简单的说，什么是方位角呢，就是我们的天线指向偏离当地正南北方向的角度。由于我们地处北半球，简单的理解就是我们的天线指向偏离正南方向的角度。我们在同一个地区接收不同卫星信号的方位角是不同的。同样，我们处在不同地区接收同一卫星信号的方位角 是不同的。

说到天线的调整还有一个重要的参数——仰角，仰角就是是天线轴线与水平面之间的夹角，就像上面打的那个比喻，天线的轴线就好比我们的伞柄。简单的理解仰角就是天线仰起的角度，仰角越大，天线仰的就越厉害。反之，越小。接收不同卫星，天线的仰角不同，天线的仰角是由我们所处的纬度所决定的。纬度值越高，那么仰角就越小。也就是说，越是远离赤道的地方，北半球，越靠北的地区，在南半球，越靠南的地区，仰角越小，越靠近赤道地区，仰角越大。这就好比我们要看高处的一个物体，走进了，我们仰起头就越厉害，反之，远了看，我们仰起的越轻。

其实调节卫星天线，也就是我们说到的锅，有三个参数，也就是平时我们说的“三角”，那三角呢，方位角，仰角，和极化角，至于极化角，涉及到高频头的调整。只有方位角和仰角都调节好了。简单点说，只有对好星了，调节极化角才有效果。星都没对好，调节极化角没有意义。所以到以后在讲极化角的调整。关于“三角” 计算和调整，强烈推荐大家用一些做好的寻星软件，只要你输入了你的位置，和要接收的卫星，那么那么它可以直接计算出”三角“的角度。(三个参数深入了解可看“卫星天线的方位、仰角、极化角”)

抛物面天线

下面先讲下我们常说的锅吧,也就是抛物面天线。首先提出大家对于天线的一些疑惑吧。

为什么看到的有的天线很大，有的却很小?有的挂在阳台上,就和小锅盖一样。有的在屋顶上却比较大.电视台楼顶哪个更大了。还有的是用锅盖子，或者电风扇的保护罩都能接收，是什么原理呢？还有在其天线上接了个易拉罐(其实是高频头)样子接收器,动了就收不到节目了为什么？?还有的一幅天线连几个易拉罐样的东西，听说是一锅多星，是什么原理呢？有人说现在卫星天线都小型化了.我还看到一个平板的,就和小板凳一样的。听说接上就能收看卫星电视节目.是真的吗?还有听说现在天线可以隐型,可以实现不要锅就可以收看卫星电视,实现无锅接收，是不是骗子？

家用正馈大锅，一锅多星方式

偏馈的小KU锅，也同样是一锅多星方式

我们平时看到的天线,也就是锅，不管大小,大多是凹面一样的,那到底是什么原理呢。说的简单点，凹面都具有汇聚作用.因为“凹”，所以它能“聚”,简单的生活常识。说的专业点这些天线都是抛物面天线.抛物面我们听说的少，但是抛物线我们听说的多，知道抛物线都有个焦点和主轴。有个反射原理，有焦点发出的光线，都平行于主轴发射出去，同理，平行于主轴射入的光线都汇聚在焦点上。我们所学的知识都是有点成线，有线成面。抛物面就是由抛物线围绕主轴旋转而成的面。不过开口口径有大有小罢了。我们平时接触到的抛物面比如手电筒的凹反射面，还有汽车头灯的凹反射面。并不一定是纯抛物面，但是也差不多，灯丝就在焦点处，一确保灯光能平行射出的更远。我们的卫星天线也是如此，不过他们是用来接收电波信号，从太空来的无线电波信号（可以简单的看成平行信号），由于距离远，信号微弱，天线的作用就是把他们收集起来，汇集在焦点处。而焦点就放置我们的接收器（高频头）。所以说我们的锅天线的作用就是收集足够多的电波信号，汇集到一起，馈送给高频头。这个原理就像我们用的太阳灶原理其实是一样的。不过，我们的锅天线收集的是卫星上发射下来的电波信号，而太阳灶是用来汇集的太阳光罢了。用锅盖子接收信号，其实简单，凹面的物体，都具有汇聚作用，不过汇聚的精度差罢了。但是只要能汇集足够强的信号给接收器（高频头），信号还是能收到的。不过都要求是金属物体，能反射无线电波信号的。说到这里我们对天线也就有个大致的了解了，所谓的卫星天线，不过是一起起着汇聚信号的作用，把更多的信号收集起来，汇聚在一起，增强信号，让高频头来接收。所以上面提到的无锅接收，纯粹是骗子的伎俩，如果无锅接收可行的话，那么电视台也不用投资买又贵又笨重的大锅天线了。所有的天线厂家都要转产投资无锅天线了。还有上面提到的板凳天线，也就是平板天线，都是采用的天线和高频头合一的方式，也就是高频头和板状天线合一了。（平板也无法汇聚电波信号），平板天线的应用十分狭窄，只能接收很窄的KU波段的一部分。并且对卫星下行信号的强度要求相当高。造价昂贵，所以说应用范围十分狭窄。现在国内，只有新发射的中星九（中国第一颗直播星），应用KU波段转播信号，最关键的是信号很强。所以才有小板凳天线出现。大家不要指望应用平板天线来接收信号，那是不现实的。

单就我们最常见的抛物面天线（也就是我们常说的锅）类型来说，有两种类型，一种是正馈天线，一种是偏馈天线。我们平时如果去市场购买天线，会看到好多型号。比如正馈一米二的。正馈的一米五的。正馈的一米八的。还有更大的了，偏馈45公分，60公分的，一米二的。等等。对于后面的数字，其实就是来衡量锅的大小的数据，指开口直径，所谓的开口直径其实就是锅的大小。由于锅的开口近似一个圆形，所以就以这个近似圆的直径来衡量锅的大小。那什么是正馈天线，什么又是偏馈天线呢？所谓的正馈就是有一段垂直于抛物线中轴线的直线切割后的抛物线绕中轴旋转而形成的抛物面天线。大家平时看到的，开口直径在1.2米以上的基本是正馈天线，还有就是就是一些山寨的1.2米的正馈天线，很多，标是1.2米，其实也就是1米左右。大家平时看到白铁皮天线，大多是这样的。正馈的 1.2米天线，用来收中星6B等一些卫星的免费节目。大家记住的是，正馈天线的开口直径没有低于1.2米的。还有就是，正馈天线多用来接收C波段的节目。也可以用来接收KU波段的节目，收KU波段时多用来偏收的方式。那么什么有是偏馈天线呢，这个定义有点难，其实所谓的偏馈，说的简单点就是从正馈天线截取一部分，其成型的抛物线还是原抛物线，焦点还是原焦点，但是，相对于天线来说，已经不在天线正前方了。所以接收器馈源就可以不遮拦信号，这样就提高了天线的利用效率。大家平时看到的，那些小锅盖，直径在1米以下的，全是偏馈天线。偏馈天线可以做的很小，也可以做的很大，小到直径在35公分，大到直径达到1.2米，1.8米都有。对于正馈天线和偏馈天线的区别，给大家个比较直观的!

我们平时接收卫视信号的时候都是一面锅，上加一个高频头，天线对准一颗星，只能接收一颗卫星上的信号，但是现在一面锅，上面加了几个高频头，一个高频头就能接收一颗星上的信号，那么有几个高频头，就可以接收几颗星的信号。什么原理呢？其实这和我们平时玩镜子反射太阳光的原理差不多。我们的锅对准太空上的一颗卫星，把这个星上的信号汇集在这个锅的主焦点上，由于锅是凹面的，其他星上的信号同样也被反射汇聚起来，只是不在主焦点上罢了，其实并不是严格的汇聚只是散聚，只要收集到足够强的信号提供高频头，就可以接收到节目。一锅多星原理大体如此。

我们在上面提到，C头和KU头，那么什么是C头和KU头呢？还有C波段和KU波段。要说这个，先从我们在太空的卫星谈起，通过以上的介绍，我们知道，我们的地球同步轨道卫星只是一个信号的中转站，接收从地面上行站发射上来的信号，用卫星上携带的太阳能电池板提供的能量，对信号进行放大和变频处理后，对地进行广播。而卫星上对地面进行广播的仪器叫转发器（Transponder)。当一颗新的广播同步卫星发射后，我们常在媒体介绍中看到这样的信息，定位于经度（东经或者西经）多少度，几个C波段转发器，几个KU波段转发器，能转发多少套节目，覆盖那些区域，对那里进行广播等。那么C波段转发器和KU波段转发器到底有什么区别呢。我们都知道，不管我们平时收音机收的信号还是卫星信号，都是以无线电波为载体的。说到无线电波，一个重要的参数就是频率，而我们说的 C波段和KU波段正是以频率的不同而划分的。也就是说C和KU的区别就是频率的不同的区别。国际电联对此划分了广播卫星的下行频率，C段的下行频率为 3.4——4.2GHZ，KU段的频率为11.7--12.75GHZ,还有我们地球上地面站的上行频率也做了界定。具体数据不一定准确，大家可查询。我们现在民用广播卫星的接收就限定在这两个波段。如果有朋友有印象的话，是否得早期苏联714卫星，这颗发射于1976年定轨于99度E的卫星，下行频率为 714MHZ，要用螺旋天线接收。而714MHZ就属于L波段了。未来，随着技术的发展，KA波段将会得到越来越多的应用，频率更高，应用更广泛，大家梦寐以求的卫星上网将会变成现实。现在KA广播技术在欧洲已有成功的应用。我们也知道，随着电波频率的不断提高，其受周围环境的影响也越大。比如，KU波段，在雨雪天气，信号就会有一定的衰减，对收视有一定的影响，而C波段受天气因素的影响就比较小。所以在热带雨林地区，气候恶劣的地区，应用就非常广泛。

转发器

谈到转发器，每个转发器都有一定的带宽，有的为27MHZ，有的为36MHZ，有的为54MHZ（大都为9的倍数）。这就好比一条公路，它的设计交通流量都是一定的。一般的一个转发器能转发4-8套节目，现在几乎所有的卫星都采用了数字化技术，对传送的节目进行数字化压缩，大大节约了带宽，提高了转发器的利用率。使传送节目容量大为提高。

一颗同步通讯卫星上一般有十几个甚至几十个转发器（如新发射的中星九号，有4×54MHz + 18×36MHz共22个全部是KU波段转发器）。有的星上全是C波段转发器，有的星上全是KU波段转发器，但绝大多数卫星都是C波段和KU波段都有的。每个转发器都有不同的编号或名字，星上C波段转发器或者KU波段转发器对地面广播的范围称为该波段的波束覆盖范围。转发器可以被不同的传媒公司或集团拥有，他们向卫星所属公司购买或者租借，实现对特定区域内广播节目的放送。比如，中央电视台的上星节目在中星6B上就是通过S7和S9两个转发器对全国进行广播播出的。我们点开115.5度E中星6B卫星，大家看到下面的图。我在图片做了标示。大家可以看到TP：E10，TP:E12其中，TP(Transponder)转发器的意思，而E10和E12是转发器代号，分别表示的是6B卫星上的E10转发器和E12转发器。可以看到这个转发器都被鼎数传媒所租借，都是C波段转发器，E10转发器转播了11套节目，而E12转发器转播了10套节目。

广播电视信号通过卫星载波对地面进行广播时，既可以用C波段的进行载波广播，也可以用KU段进行载波广播。而我们在地面进行接收时，采用的接收器（高频头）也分两类，如果接收KU载波波段的节目，就要用KU波段高频头（简称KU头），如果接收C波段载波节目，就要用C波段高频头（简称C头）。如果要接收一颗星上的C波段和KU波段节目.并且用一副天线，那么就要用到复合高频头。既能接收C波段节目，也可接收KU波段节目。当然，复合头的价格要高些.高频头

那到底什么是高频头呢？这里说下，我们这里说的高频头可不是我们电视机里面的高频头，如果有维修过电视的朋友听修家电的这样说高频头坏了要换高频头，而我们这里提到的高频头和电视机里面的高频头是完全不一样的，大家要区分清楚。下面我们专门来介绍一下，我们对高频头的印象大概也就停留在放在室外，架在锅上，上面通过一根线连在室内的接收机上的程度上。高频头专业点的叫法就是低噪声降频器(LNB Low Noise Block downconverter),还有称之为低噪声下变频器的。通过以上介绍，我们知道，我们的锅天线把太空中来的卫星信号汇聚后馈送给高频头。而即使是汇聚过的增强的信号，信号强度还是远未达到直接送到接收机处理的程度。高频头的作用就有两个，一个是将太空中传送来的高达几GHZ的C波段信号甚至十几GHZ的Ku波段的高频率卫星载波信号变成1GHZ左右的中频的载波信号。二是对信号进行放大。其实这里所讲的放大，是指两个过程的放大，一个是降频前的高频放大，二个是降频后的中频放大。卫星载波信号降频前，频率高达几GHZ甚至十几GHZ，虽然经过天线汇聚，但是还是很微弱，不能直接对其进行处理。而对如此高频率的信号进行放大，要求相当高。我们知道，对任何信号的处理，都会有噪声的引入，对原来的信号产生干扰。尤其是对如此高频率的高容量的载波信号进行处理。而要达到接收要求，就必须要低噪声。而第二个的过程的放大是为了满足把信号传送给接收机的需求，属于中频放大，实现过程要简单得多。简单的来形容一下高频头的处理信号的流程就是：低噪声高频放大――→低噪声降频――→低噪声中频放大――→输出．最后输送给接收机．而对信号整个处理流程都要求降低噪声，降低干扰．高频头名称中的低噪声由此而来．其实简单来形容信号在高频头内的处理流程就是:放大――→降频――→ 再放大,最后输出这样一个过程。综合起来简单的讲，高频头的作用就是降频和放大．那为什么要进行这两个过程呢？把天线接收下来的信号，直接输送给接收机不行吗？答案是否定的。我们都知道，我们连接卫星电视用的信号线都是同轴电缆（和有线电视线是一样的），在这里穿插讲下同轴电缆，同轴电缆在广播电视系统中应用十分广泛，在有线系统中，有线电视信号就是通过同轴电缆进入到千家万户的。在卫星电视接收系统中，连接高频头和接收机的信号线，信号的传输和分配，都要用到同轴电缆，其实同轴电缆在这里的作用有两个，一个是传输信号的作用，二是给高频头供电，这个非常重要，我们知道高频头对卫星信号进行处理和放大，就需要电力能量，而高频头本身并不带电。这就需要接收机为其提供电力能量，而电力就是通过同轴电缆提供给高频头的。我们平时以为的同轴电缆线只是信号线的这种认识是有误解的。接着讲，直接从卫星传送下来的高频信号，频率高,信号弱,同轴电缆都有一定的带宽和传输频率限制。物理特性决定了其传输不了这么高频的信号.二是即使信号可以到达接收机，如此高频信号，接收机处理起来，需要增加的设备，无形中增加系统成本。而采用高频头和接收机的模式，各个部分分工明确，效率最高，整个接收系统都可以模块化生产，大大降低了整个接收系统的成本。通过以上的介绍我们对高频头有了进一步的了解，为了使大家对高频头有直观的实质性的认识，下面传一些图，给大家介绍。1.一款普通的C头 2.一款带馈源盘的C头

下面上传一些KU波段高频头 下面图中的高频头全是KU波段的高频头

通过以上发图的比较，我们对什么是C头，什么是KU头有个一个直观的认识，其实从外观上来分辨C头和Ku头还是比较容易的。C头形状单一，外形就只和我们喝的易拉罐瓶一样。而KU头形状多样，有直立形状的，还有L形状的，但是从外观来比较，相对C头来说要短小的多。

功分器与分配器和分支器的区别

简单地说，分配器的所有输出口衰减量是一致的，譬如四分配器的各个输出端口的衰减量分别是8dB，那么它的每个输出口的输出电平与输入口的输入电平相比都是相差8dB；而分支器则依型号规格不同，主输出端（OUT）的插损在1-3dB左右，而支路（BR）衰减则从6-34dB不等，分配器的基本类型只有三种，即二、三、四分配器，有时可以见到的六分配器和八分配器实际也是最基本的二、三、四分配器的组合而已，分支器的基本类型有一、二、三、四分支器，每一种里又从-6dB到-34dB划分为不同的衰减值，因此分支器的种类可达上百种，具体怎样使用具有较强的专业性，这也是我们不提倡在家庭中使用分支器的原因。分配器和分支器的频率范围一般都在5-870MHz。功分器的全称应该叫功率分配器，也就是说它不仅具有分配器的基本功能，还要具有传输功率电流的功能，实际应用中我们就是利用它的这种功能来实现多台卫星接收机共用一面卫星接收天线的，功分器的工作频率上限可达2000MHz。

由以上的介绍可知，分配器和分支器一般不可互换，分配器也不能充当功分器，但功分器一般是可以充当分配器使用的，尽管未免大材小用。

第四篇：数字出版技术论文资料

数字水印技术是将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体(包括多媒体、文档、软件等)当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统(如视觉或听觉系统)觉察或注意到。通过这些隐藏在载体中的信息，可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。作为数字技术基本上具有下面几个方面的特点：

----安全性：数字水印的信息应是安全的，难以篡改或伪造，同时，应当有较低的误检测率，当原内容发生变化时，数字水印应当发生变化，从而可以检测原始数据的变更；当然数字水印同样对重复添加有很强的抵抗性

----隐蔽性：数字水印应是不可知觉的，而且应不影响被保护数据的正常使用；不会降质；

----鲁棒性：是指在经历多种无意或有意的信号处理过程后，数字水印仍能保持部分完整性并能被准确鉴别。可能的信号处理过程包括信道噪声、滤波、数/模与模/数转换、重采样、剪切、位移、尺度变化以及有损压缩编码等。主要用于版权保护的数字水印易损水印（Fragile

Watermarking），主要用于完整性保护，这种水印同样是在内容数据中嵌入不可见的信息。当内容发生改变时，这些水印信息会发生相应的改变，从而可以鉴定原始数据是否被篡改。

----水印容量：是指载体在不发生形变的前提下可嵌入的水印信息量。嵌入的水印信息必须足以表示多媒体内容的创建者或所有者的标志信息，或购买者的序列号，这样有利于解决版权纠纷，保护数字产权合法拥有者的利益。尤其是隐蔽通信领域的特殊性，对水印的容量需求很大。按特性划分

----按水印的特性可以将数字水印分为鲁棒数字水印和易损数字水印两类。鲁棒数字水印主要用于在数字作品中标识著作权信息，利用这种水印技术在多媒体内容的数据中嵌入创建者、所有者的标示信息，或者嵌入购买者的标示（即序列号）。在发生版权纠纷时，创建者或所有者的信息用于标示数据的版权所有者，而序列号用于追踪违反协议而为盗版提供多媒体数据的用户。用于版权保护的数字水印要求有很强的鲁棒性和安全性，除了要求在一般图像处理（如：滤波、加噪声、替换、压缩等）中生存外，还需能抵抗一些恶意攻击。

----易损水印（Fragile Watermarking），与鲁棒水印的要求相反，易损数字水印主要用于完整性保护，这种水印同样是在内容数据中嵌入不可见的信息。当内容发生改变时，这些水印信息会发生相应的改变，从而可以鉴定原始数据是否被篡改。易损水印应对一般图像处理（如：滤波、加噪声、替换、压缩等）有较强的免疫能力（鲁棒性），同时又要求有较强的敏感性，即：既允许一定程度的失真，又要能将失真情况探测出来。

必须对信号的改动很敏感，人们根据易损水印的状态就可以判断数据是否被篡改过。

按水印所附载的媒体划分

----按水印所附载的媒体，我们可以将数字水印划分为图像水印、音频水印、视频水印、文本水印以及用于三维网格模型的网格水印等。随着数字技术的发展，会有更多种类的数字媒体出现，同时也会产生相应的水印技术。

按检测过程划分

----按水印的检测过程可以将数字水印划分为明文水印和盲水印。明文水印在检测过程中需要原始数据，而盲水印的检测只需要密钥，不需要原始数据。一般来说，明文水印的鲁棒性比较强，但其应用受到存储成本的限制。目前学术界研究的数字水印大多数是盲水印。

按内容划分

----按数字水印的内容可以将水印划分为有意义水印和无意义水印。有意义水印是指水印本身也是某个数字图像（如商标图像）或数字音频片段的编码；无意义水印则只对应于一个序列号。有意义水印的优势在于，如果由于受到攻击或其他原因致使解码后的水印破损，人们仍然可以通过视觉观察确认是否有水印。但对于无意义水印来说，如果解码后的水印序列有若干码元错误，则只能通过统计决策来确定信号中是否含有水印。按用途划分

----不同的应用需求造就了不同的水印技术。按水印的用途，我们可以将数字水印划分为票证防伪水印、版权保护水印、篡改提示水印和隐蔽标识水印。

----票证防伪水印是一类比较特殊的水印，主要用于打印票据和电子票据、各种证件的防伪。一般来说，伪币的制造者不可能对票据图像进行过多的修改，所以，诸如尺度变换等信号编辑操作是不用考虑的。但另一方面，人们必须考虑票据破损、图案模糊等情形，而且考虑到快速检测的要求，用于票证防伪的数字水印算法不能太复杂。

----版权标识水印是目前研究最多的一类数字水印。数字作品既是商品又是知识作品，这种双重性决定了版权标识水印主要强调隐蔽性和鲁棒性，而对数据量的要求相对较小。

----篡改提示水印是一种脆弱水印，其目的是标识原文件信号的完整性和真实性。

----隐蔽标识水印的目的是将保密数据的重要标注隐藏起来，限制非法用户对保密数据的使用。

按水印隐藏的位置划分

----按数字水印的隐藏位置，我们可以将其划分为时（空）域数字水印、频域数字水印、时/频域数字水印和时间/尺度域数字水印。

----时（空）域数字水印是直接在信号空间上叠加水印信息，而频域数字水印、时/频域数字水印和时间/尺度域数字水印则分别是在DCT变换域、时/ 频变换域和小波变换域上隐藏水印。

----随着数字水印技术的发展，各种水印算法层出不穷，水印的隐藏位置也不再局限于上述四种。应该说，只要构成一种信号变换，就有可能在其变换空间上隐藏水印。

数字版权保护（Digital Right Management，DRM）是目前对网络中传播的数字作品进行版权保护的主要手段。DRM是由美国出版商协会来定义的：“在数字内容交易过程中对知识产权进行保护的技术，工具和处理过程”。DRM是采取信息安全技术手段在内的系统解决方案，在保证合法的、具有权限的用户对数字信息（如数字图像、音频、视频等）正常使用的同时，保护数字信息创作者和拥有者的版权，根据版权信息获得合法收益，并在版权受到侵害时能够鉴别数字信息的版权归属及版权信息的真伪。数字版权保护技术就是对各类数字内容的知识产权进行保护的一系列软硬件技术，用以保证数字内容在整个生命周期内的合法使用，平衡数字内容价值链中各个角色的利益和需求，促进整个数字化市场的发展和信息的传播。具体来说，包括对数字资产各种形式的使用进行描述、识别、交易、保护、监控和跟踪等各个过程。数字版权保护技术贯穿数字内容从产生到分发、从销售到使用的整个内容流通过程，涉及整个数字内容价值链。

数字版权管理是针对网络环境下的数字版权保护而提出的一种新技术，一般具有以下六大功能：

(1)数字媒体加密：打包加密原始数字媒体，以便于进行安全可靠的网络传输。

(2)阻止非法内容注册：防止非法数字媒体获得合法注册从而进入网络流通领域。

(3)用户环境检测：检测用户主机硬件信息等行为环境，从而进入用户合法性认证。

(4)用户行为监控：对用户的操作行为进行实时跟踪监控，防止非法操作。

(5)认证机制：对合法用户的鉴别并授权对数字媒体的行为权限。

(6)付费机制和存储管理：包括数字媒体本身及打包文件、元数据（密钥、许可证）和其他数据信息（例如数字水印和指纹信息）的存储管理。

DRM技术无疑可以为数字媒体的版权提供足够的安全保障。

DRM技术的工作原理是，首先建立数字节目授权中心。编码压缩后的数字节目内容，可以利用密钥（Key）进行加密保护（lock），加密的数字节目头部存放着KeyID和节目授权中心的URL。用户在点播时，根据节目头部的KeyID和URL信息，就可以通过数字节目授权中心的验证授权后送出相关的密钥解密（unlock），节目方可播放。

需要保护的节目被加密，即使被用户下载保存，没有得到数字节目授权中心的验证授权也无法播放，从而严密地保护了节目的版权。

密钥一般有两把，一把公钥（public key），一把私钥（private key）。公钥用于加密节目内容本身，私钥用于解密节目，私钥还可以防止当节目头部有被改动或破坏的情况，利用密钥就可以判断出来，从而阻止节目被非法使用。上述这种加密的方法，有一个明显的缺陷，就是当解密的密钥在发送给用户时，一旦被黑客获得密钥，即可方便解密节目，从而不能真正确保节目内容提供商的实际版权利益。另一种更加安全的加密方法是使用三把密钥，即把密钥分成两把，一把存放在用户的Pc机上，另一把放在验证站（access ticket）。要解密数字节目，必须同时具备这两把密钥，方能解开数字节目。

毫无疑问，加密保护技术在开发电子商务系统中正起着重要的防盗版作用。比如，在互联网上传输音乐或视频节目等内容，这些内容很容易被拷贝复制。为了避免这些风险，节目内容在互联网上传输过程中一般都要经过加密保护。也就是说，收到加密的数字节目的人必须有一把密钥（key）才能打开数字节目并播放收看。因此，传送密钥的工作必须紧跟在加密节目传输之后。

对内容提供商而言，必须意识到传送密钥工作的重要性，要严防密钥在传送时被窃取。互联网上的黑客总是喜欢钻这些漏洞。因此我们需要一种安全的严密的方式传送密钥，以保证全面实现安全保护机制。

现在市场上比较多应用的是微软的 DRM 技术.DRM分为两类，一类是多媒体保护，例如加密电影、音乐、音视频、流媒体文件。

另外一类是加密文档，例如Word, Excel, PDF等。

DRM主要通过技术手段来保护文档、电影、音乐不被盗版。

这项技术通过对数字内容进行加密和附加使用规则对数字内容进行保护，其中，使用规则可以断定用户是否符合播放。

数字内容与传统实物产品的最大不同，在于可以接近零成本地复制和传播。如果是这样，就没有人愿意为获取数字内容而付费，从而破坏整个数字内容产业链。因此对于现在和未来的数字内容产业来说，一个关键问题是如何通过技术手段保护数字内

容免遭非法复制、传播。DRM（Digital Rights Management），即数字版权保护技术正是为此而生。DRM技术的核心主要是两项：一是数字加密；二是权限控制。前者阻止了数字内容的非法传播；后者则限制了使用数字内容的方式，如使用期限，可否打印，能否从电脑拷贝到手机上等。DRM主要功能模块：

1、内容保护。主要是通过加密技术来实现，以防止非授权的访问。

2、完整性保护。通常使用数字签名技术或数字水印技术，防止原作品遭到纂改。

3、身份认证。身份认证是PKI体制提供的一项关键服务，它主要通过可信赖的CA认证机构签发数字证书来实现。

4、安全传输。可以通过加密信道来实现，目前主要有SSL与IPSec，它们都可以用来建立安全的虚拟专网（VPN）。如果数字内容本身已经可靠地加密，则可在公开信道上传输。

5、权限管理。目前主流的实现手段是采用数字权利表达语言（DREL），如ODRL、XrML等来对与数字资源相关的权利进行定义。这是DRM技术的核心。

6、安全支付。当前电子商务支付平台主要基于SSL或者SET。SSL内嵌于浏览器中，应用较早，但只涉及到C/S双方的认证。SET在SSL的基础上进行了改进，可以包含多方认证机制，同时提供对交易各方的隐私信息的保护。

7、内容发现。读者的随意浏览对其决定是否购买该内容起着重要的作用。通过描述性元数据标识数字内容的标题、作者、关键词、出版机构、摘要等特征事项，并通过支持有限预览功能向用户提供一定的内容发现机制。

目前，DRM技术主要应于在电子书、电子文件、音频与视频流媒体、图形图像、移动多媒体等五个方面。国内外均已开发出一系列较为成熟的DRM软件产品或构件，如应用于音视频播放的Marlin DRM 工具集，应用于音频视频流媒体的微软Windows Media DRM，在Realplay上开发的 Helix DRM，苹果公司的FairPlay系统；应用于电子书和电子文件的Adobe Content Server，国内方正Apabi，书生SEP技术；在DRM标准方面，Marlin标准和OMA DRM V2.0标准（Nokia 6220手机支持）是广为接受的业界标准，主要应用于音视频保护领域，Marlin 正在开发面向电子书产品的标准，并已被KNO电子课本所采纳。

第五篇：通信原理数字频带传输系统课程设计

目 录

1技术要求..................................................................1 2基本原理..................................................................1 2.1 数字基带传输系统的组成..............................................1 2.2 基带传输的常用码型..................................................2 2.3 无码间串扰的基带传输特性............................................3 2.3.1 无码间串扰的条件...............................................3 2.3.2 余弦滚降特性...................................................3 2.4 眼图................................................................4 3 使用Matlab建立模型描述...................................................5 3.1 Simulink简介........................................................5 3.2 设计思路............................................................6 3.2.1 信源模块.......................................................6 3.2.2 收发滤波器和信道模块...........................................7 3.2.3 抽样判决模块...................................................9 3.2.4 误码率计算模块.................................................9 3.2.5 整体设计电路图................................................10 4 使用System View建立模型描述.............................................10 4.1 System View简介....................................................10 4.2 设计思路...........................................................11 5 模块功能分析.............................................................12 5.1 用Simulink设计系统.................................................12 5.2 用System View设计系统..............................................13 6 调试过程及结论...........................................................15 6.1 Simulink调试.......................................................15 6.1.1 Simulink调试结果..............................................15 6.1.2 Simulink调试结论..............................................17 6.2 System View调试....................................................17 6.2.1 System View调试结果...........................................17

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6.2.2 System View调试结论...........................................18 6.3 两种方案性能对比...................................................19 7 心得体会.................................................错误！未定义书签。8 参考文献.................................................................19

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数字基带通信系统的设计

1技术要求

设计一个数字基带传输系统，要求：（1）设计一个数字基带传输系统的结构；

（2）根据通信原理，设计出各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）；（3）用Matlab或SystemView 实现该数字基带通信系统；（4）观察仿真并进行波形分析；（5）系统的性能评价。

2基本原理

2.1 数字基带传输系统的组成

在数字传输系统中，其传输的对象通常是二进制数字信号，它可能是来自计算机、电传打字机或其它数字设备的各种数字脉冲，也可能是来自数字电话终端的脉冲编码调制（PCM）信号。这些二进制数字信号的频带范围通常从直流和低频开始，直到某一频率 m f，我们称这种信号为数字基带信号。在某些有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下，数字基带信号可以不经过调制和解调过程在信道中直接传送，这种不使用调制和解调设备而直接传输基带信号的通信系统，我们称它为基带传输系统。而在另外一些信道，特别是无线信道和光信道中，数字基带信号则必须经过调制过程，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输，相应地，在接收端必须经过解调过程，才能恢复数字基带信号。我们把这种包括了调制和解调过程的传输系统称为数字载波传输系统。

系统基带波形被脉冲变换器变换成适应信道传输的码型后，就送入信道，一方面受到信道特性的影响，使信号产生畸变；另一方面信号被信道中的加性噪声所叠加，造成信号的随即畸变。因此，在接收端必须有一个接收滤波器，使噪声尽可能受到抑制，为了提高系统的可靠性，在安排一个有限整形器和抽样判决器组成的识别电路，进一步排除噪声干扰和提取有用信号。对于抽样判决，必须有同步信号提取电路。在基带传输中，主要采用位同步。同步信号的提取方式采用自同步方式（直接法）。同步系统性能的好坏将直接影

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响通信质量的好坏，甚至会影响通信能否正常进行。

数字基带传输系统主要由信道信号形成器、信道、接收滤波器和抽样判决器组成，其模型如图1所示。

图1 数字基带传输系统方框图

信道信号形成器：基带传输系统的输入是由终端设备或编码器产生的脉冲序列，它不一定适合直接在信道中传输。信道信号形成器的作用就是把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，这种变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的，其目的是与信道匹配，便于传输，减小码间串扰，利于同步提取和抽样判决。

信道：允许基带信号通过的媒质。信道的传输特性通常不满足无失真传输条件，恒参信道如（明线、同轴电缆、对称电缆、光纤通道、无线电视距中继、卫星中继信道）对信号传输的影响主要是线形畸变；随参信道如（短波电离层反射、对流层散射信道等）对信号传输的影响主要有频率弥散现象（多径传播）、频率的选择性衰落。信道的线性噪声和加性噪声的影响。在通信系统的分析中，常常把噪声n(t)等效，集中在信道中引入。

接收滤波器：主要作用是滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。

抽样判决器：它是在传输特性不理想及噪声背景下，在由位定时脉冲控制的特殊点对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。

自同步法的同步提取电路：有两部分组成，包括非线型变换处理电路和窄带滤波器或锁相环。非线型变换处理电路的作用是使接收信号或解调后的数字基带信号经过非线型变换处理电路后含有位同步分量或位同步信息。窄带滤波器或锁相环的作用是滤除噪声和其他频谱分量，提取纯净的位同步信号。

2.2 基带传输的常用码型

为了在传输信道中获得优良的传输特性，一般要将信码信号变化为适合于信道传输特性的传输码，即进行适当的码型变换。

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对传输码型的要求如下：

（1）传输信号的频谱中不应有直流分量，低频分量和高频分量也要小；（2）码型中应包含定时信息，有利于定时信息的提取，尽量减小定时抖动；（3）功率谱主瓣宽度窄，以节省传输频带；

（4）不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；

（5）具有内在检错能力，即码型应具有一定规律性，以便于利用这一规律性进行宏观监测；

（6）编译码简单，以降低通信延时和成本。

常用的码型有AMI码、HDB3码、曼彻斯特双相码、差分双相码、密勒码、CMI码等。2.3 无码间串扰的基带传输特性

所谓码间串扰是由于系统传输总特性（包括收、发滤波器和信道的特性）不理想，导致前后码元的波形畸变、展宽，并使前面波形出现很长的拖尾，蔓延到当前码元的抽样时刻上，从而对当前码元的判决造成干扰。

2.3.1 无码间串扰的条件

无码间串扰的时域条件为：h(t)的抽样值除了在t=0时不为零外，在其他所有的抽样点上均为零，就是不存在码间串扰。表达式如下：

h(kTs)

1k=0

h(kTs)0

k为其他整数

（1）

无码间串扰的频域条件为：

Heq(ω)∑H(ω2π i RB)常数

（2）

2.3.2 余弦滚降特性

升余弦滚降传输特性H(ω)可表示为

H()H0()H1()

（3）

H(ω)是对截止频率ωb的理想低通特性H0(ω)按H１(ω)的滚降特性进行“圆滑”得到的，H1(ω)对于ωb具有奇对称的幅度特性，其上、下截止角频率分别为ωb+ω

1、ωb-ω1。它的选取可根据需要选择，升余弦滚降传输特性H1(ω)采用余弦函数，此时H(ω)为

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升余弦滚降函数： htsinpi*T/Tbcos(2*pi*T/Tb)

（5）*2pi*T/Tb1(2*T/Tb)（4）

其中α为滚降系数。α值越大，h(t)的拖尾衰减越快，对定位精度要求越低。但是滚降系数使带宽增大，所以频带利用率低。

2.4 眼图

眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形。观察眼图的方法是：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形像人的眼睛，故称为“眼图”。从“眼图”上可以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计系统优劣程度。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。眼图的“眼睛”张开的大小反映着码间串扰的强弱。“眼睛”张的越大，且眼图越端正，表示码间串扰越小；反之表示码间串扰越大。当存在噪声时，噪声将叠加在信号上，观察到的眼图的线迹会变得模糊不清。若同时存在码间串扰，“眼睛”将张开得更小。与无码间串扰时的眼图相比，原来清晰端正的细线迹，变成了比较模糊的带状线，而且不很端正。噪声越大，线迹越宽，越模糊；码间串扰越大，眼图越不端正。眼图对于展示数字信号传输系统的性能提供了很多有用的信息：可以从中看出码间串扰的大小和噪声的强弱，有助于直观地了解码间串扰和噪声的影响，评价一个基带系统的性能优劣；可以指示接收滤波器的调整，以减小码间串扰。

眼图的一般描述如图2所示。

图2 眼图的一般描述

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对于该图可获得以下信息：

（1）最佳抽样时刻应在“眼睛”张开最大的时刻。

（2）对定时误差的灵敏度可由眼图斜边的斜率决定。斜率越大，对定时误差就越灵敏。

（3）在抽样时刻上，眼图上下两分支阴影区的垂直高度，表示最大信号畸变。（4）眼图中央的横轴位置应对应判决门限电平。

（5）在抽样时刻上，上下两分支离门限最近的一根线迹至门限的距离表示各相应电平的噪声容限，噪声瞬时值超过它就可能发生错误判决。

（6）对于利用信号过零点取平均来得到定时信息的接收系统，眼图倾斜分支与横轴相交的区域的大小，表示零点位置的变动范围，这个变动范围的大小对提取定时信息有重要的影响。使用Matlab建立模型描述

3.1 Simulink简介

Simulink是Matlab最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。

Simulink是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。

Simulink模块库按功能进行分类，包括以下8类子库：Continuous（连续模块）、Discrete（离散模块）、Function&Tables（函数和平台模块）、Math（数学模块）、Nonlinear（非线性模块）、Signals&Systems（信号和系统模块）、Sinks（接收器模块）、Sources（输入源模块）。

启动Simulink只需在Matlab窗口中输入指令Simulink即可打开。

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3.2 设计思路

根据数字基带传输系统方框图，在设计时整个系统可分为信源模块、收发滤波器和信道模块、抽样判决输出模块、误码率计算模块这四个模块，下面介绍每个模块的设计思路。

3.2.1 信源模块

常见的基带信号波形有：单极性波形、双极性波形、单极性归零波形和双极性归零波形。双极性波形可用正负电平的脉冲分别表示二进制码“0”和“1”，故当“1”和“0”等概率出现时无直流分量，有利于在信道中传输，且在接收端恢复信号的判决电平为0，抗干扰能力较强。故单极性波形的极性单一，虽然易于用TTL，CMOS电路产生，但直流分量大，要求传输线路具有直流传输能力，不利于信道传输。归零信号的占空比小于1，即：电脉冲宽度小于码元宽度，每个有电脉冲在小于码元长度内总要回到零电平，这样的波形有利于同步脉冲的提取。

基于以上考虑，本次课程设计我采用的码型为曼彻斯特双相码，其编码规则为：将二进制码“1”编成“10”，将二进制码“0”编成“01”。在这里采用了二进制双极性码，则将“1”编成“+1-1”码，将“0”编成“-1+1”码。采用Simulink中的Bernoulli Binary Generator(不归零二进制码生成器)、Unipolar to Bipolar Converter(单极性向双极性转换器)、Pulse Generator(脉冲生成器)、Constant（常数源模块）、Add（加法器）、Product（乘法器）、Scope（示波器）构成曼彻斯特码生成电路。模块连接图如图3所示。

图3 信源模块连接图

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Bernoulli Binary Generator用于产生“1”和“0”的随机信号，经过Unipolar to Bipolar Converter变为双极性信号；Pulse Generator用于产生占空比为1/2的单极性归零脉冲（2020），经过Add加法器减一后成为双极性脉冲（+1-1+1-1）。两路双极性信号作为乘法器的输入，相乘后结果为：第1路不归零码的1码与第2路（+1-1）相乘得到（+1-1），第1路-1码与第2路（+1-1）相乘得到（-1+1）码，形成了曼彻斯特码。

该模块参数设置：原信号频率设置为1000Hz,抽样脉冲信号频率为2000Hz。因为由前面的原理可知在原信号的一个码元宽度对应抽样的两个码元宽度。具体参数设计如图4所示。Bernoulli Binary Generator设置（左），Pulse Generator设置（右）。

图4 参数设置1

3.2.2 收发滤波器和信道模块

本模块由发送滤波器、传输信道、接受滤波器组成。1）发送、接受滤波器的设计

基带系统设计的核心问题是滤波器的选取，为了使系统冲激响应h(t)拖尾收敛速度加快，减小抽样时刻偏差造成的码间干扰问题，要求发送滤波器应具有升余弦滚降特性；要得到最大输出信噪比，就要使接受滤波器特性与其输入信号的频谱满足共轭匹配式如下：

GR(w)GT(w)e^(jwt0)（6）

GT(w)（7）同时系统函数满足H(w)GT(w)GR(w)考虑在t0时刻取样，上述方程改写为：

GR(w)于是有：

GR(w)GT(w)[H(w)]*（8）

因此，在构造系统时收发滤波器均采用平方根升余弦滤波器。

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2）信道的设计

信道是允许基带信号通过的媒介，通常为有线信道。信道的传输特性通常不满足无失真传输条件，且含有加性噪声。因此本次系统设计采用高斯白噪声信道。

为了减小码间干扰，在最大输出信噪比时刻输出信号，减小噪声干扰，传输模块由Upsample（内插函数）、Discrete Filter（根升余弦发送滤波器）、AWGN Channel（高斯信道）、Discrete Filter（根升余弦接收滤波器）组成。

信号通过Upsample升采样在相同的采样时间内将频率变为原来的10倍，再依次通过发送滤波器、信道、接受滤波器传输信号。

整个模块的连接图如图5所示。

图5 收发滤波器和信道模块连接图

该模块参数设置：根升余弦滚降收、发滤波器的参数为rcosine(2,10,'fir/sqrt',0.5,10)；参数的含义为rcosine(Fd,Fs,type_flag,r,delay)，其中Fd/2为截止频率，fir/sqrt为均方根FIR滤波器，delay为延时时间。信道采用高斯信道，噪声大小为50dB，此数值为最佳噪声大小。具体参数设置如图6所示。左为滤波器参数，右为信道参数。

图6 参数设置2

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3.2.3 抽样判决模块

由于采用的为双极性码，所以抽样电平为“0”，抽样判决规则为：大于“0”判“1”，小于“0”判“-1”。

利用Pulse Generator（脉冲生成器）、Product（乘法器）、Relay（滞环比较器）、Triggered Subsystem（触发子系统）、Downsample（内插函数）构成抽样判决电路，并通过Pulse Generator（脉冲生成器）、Constant（常数）、Add（加法器）、Product（乘法器）对接收到的曼彻斯特码进行解码。整个抽样判决模块电路图如图7所示。

图7 抽样判决模块电路图

如图可知本模块的设计思路：将接收到的信号与脉冲信号相乘，相当于进行了采样，之后通过Relay比较器进行判决，大于“0”判“1”，小于“0”判“-1”；之后通过Triggered Subsystem（触发子系统）进行时机采集，每段时间内只采集一次，最后通过内插函数恢复到原来的频率上。此时得到的为曼彻斯特码，要得到原来的双极性码必须经过解码电路，即图中所示：按照曼彻斯特码的编写过程对其进行反变换，应为+1与-1本身极性相反所以逆变换的过程就是其编码的过程。

该模块参数设置：脉冲信号频率为20000Hz，因为采样点频率需要远大于信号频率；Delay判决门限电平为“0”，大于“0”判“+1”，小于“0”判“-1”。参数设置在此不再截图。

3.2.4 误码率计算模块

为了计算整个系统的性能，在最后加了一个误码率计算的模块，因为测试下来最后的解码相对于原码有一定的延迟，所以对原码加上一个延迟函数再对于解码做误码率的计

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算。模块电路图如图8所示。

图8 误码率计算模块

3.2.5 整体设计电路图

综合了以上的四个模块，并在相应的地方添加示波器以便于波形的观察，在接受滤波器后添加眼图来观察系统是否存在码间串扰和噪声，用以判别系统的整体性能。系统整体设计电路图如图9所示。

图9 系统整体设计电路图 使用System View建立模型描述

4.1 System View简介

System View 是一个用于现代工程与科学系统设计及仿真的动态系统分析平台。从滤

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波器设计、信号处理、完整通信系统的设计与仿真，直到一般的系统数学模型建立等各个领域，System View 在友好而且功能齐全的窗口环境下，为用户提供了一个精密的嵌入式分析工具。

利用System View，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统和各种多速率系统，因此，它可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。用户在进行系统设计时，只需从System View配置的图标库中调出有关图标并进行参数设置，完成图标间的连线，然后运行仿真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱等形式给出系统的仿真分析结果。

4.2 设计思路

System View整个系统框图较为简单，信号直接通过与随机噪声相加的信道，再通过巴特沃斯滤波器，再经过抽样判决输出。整个系统框图如图10所示。

图10 System View整个系统框图

参数设置如下：

Token0：Source――Noise/PN――Pn Seg（幅度1V，频率10HZ，电平数2，偏移0V，产生单极性不归零码，随机产生）

Token1：在专业库中选择Comm——Processors——P shape（Select pulse Shape＝ Rectangular，Time offset＝0，Width＝0.01s，产生矩形脉冲基带信号）

Token3：Source――Noise/PN――Gauss Noise（均值为0，均方差为0.1的高斯白噪声）Token4：Operator――Filters/systems――Liner Sys Filters（Analog，Butterworth，阶数5，截止频率10Hz）

Token5：Operator――Sample/Hold――Sample（Sample rate=10HZ，用于对滤波后的波 形进行抽样，抽样速率等于码元速率）

Token6：Operator――Sample/Hold――Hold（Hold Value=Last Sample，Gain＝1，对抽 样后的值延时一段时间，得到恢复后的数字基带信号）

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Token7：Operator——Logic——Compare（Select comparison：a>=b True Output=1V，False Output＝-1V，对抽样值进行判决比较，得到输出码元波形）

Token8：产生正弦信号，作为比较器的另一个比较输入（振幅＝0V，频率＝10Hz）这里采用的滤波器为巴特沃斯数字滤波器，其特性也具有尾部收敛速度较快的特点，只要设置相应的阶数和频率，就可以消除信道中的噪声和码间串扰，但依旧会有延时产生，但延时较小，可以忽略。在System View中依旧可以采用眼图来观察系统的性能设计是否满足传输条件。整个系统的设计思想跟Simulink基本一致，只是在System View中运用的较为直白，这里不再叙述。模块功能分析

5.1 用Simulink设计系统

模块的分类以及功能设计已在第3部分中加以说明，下面结合每部分的波形来对相应模块进行分析。

1）信源模块：调试点波形如图11所示。

图11 信源模块调试点波形

由波形可知该模块可产生曼彻斯特双相码。

2）收发滤波器和信道模块：本模块包含了两个滤波器和一个信道，为了展现个部分功能，共引入了4路信号波形，用来观察信号从发送到接收的整个状态，包括延时、波形转换，同时可以观察到滤波器和信道的性能是否满足设计要求。这四个信号波形分别为发送滤波器前的发送信号

1、经过发送滤波器的信号

2、经过信道的信号

3、经过接收滤波器的信号4。调试点波形如图12所示。

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图12 收发滤波器和信道模块调试点波形

通过各点波形可以看出发送接收滤波器相比较前一个波形均有延时，经过高斯信道后波形明显增加了噪声，有一些杂波，在经过接受滤波器后被消除。该模块大大减弱了信号传输过程中所会遇到的码间串扰和噪声问题的影响。这一性能可通过眼图观察出来。

3）抽样判决模块：将信道接收到的信号通过抽样判决输出，各点波形如图13所示。

图13 抽样判决模块调试点波形

通过各点的波形可以看出在接收到的信号经过判决门限判决后需要经过不止一次的分时分频，为了结果的更精确，需进行多次采集，最后可判决出正确的波形。

5.2 用System View设计系统

采用此种方法的中间点波形如图14所示。

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图14 System View各点调试波形图

通过各个调试点的波形可以看出其对应的功能，因为前面基本介绍，这里不再述说。通过波形可以发现，信号在通过巴特沃斯滤波器后产生了一些延时，这可能是由滤波器本身的特性而导致的。而通过采样后的波形可以看出明显的门限电平为“0”，可以判别出信号的原始码型。

武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书 调试过程及结论

6.1 Simulink调试

6.1.1 Simulink调试结果

系统最终解码与原码波形如图15所示。

图15 最终调试波形1

在原码后添加一个10ms的延时函数器件，输出波形如图16所示。

图16 最终调试波形2

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用眼图来观察信道传输后的性能，在接收滤波器后添加眼图，视图如图17所示。

图17 眼图示意图

最后输出信号的频谱图如图18所示。

图18 输出信号频谱图

误码率的计算值如图19所示，此时高斯噪声的大小约为50dB。

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图19 误码率计算

6.1.2 Simulink调试结论

通过波形比较、眼图以及信号频谱图可以得出以下结论：

1）系统解码相对原码延时了10ms的时长，延时主要受两个升余弦滤波器的影响； 2）在信道传输信号后，眼图的眼睛张开较大，没有过零点失真，噪声也基本没有，说明信道模块设计性能基本满足要求；

3）系统的误码率为0.004498，在2001个码元中有9个错码，误码率很小但不为零，说明在解码的过程中受到了系统噪声的干扰，由于误码率较小，基本可认为达到了设计要求。

6.2 System View调试

6.2.1 System View调试结果

系统最后输出的解码与原码波形如图20所示。

图20 最终调试波形

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在滤波器后观察眼图，视图如图21所示。

图21 眼图示意图

输出信号频谱图如图22所示。

图22 输出信号频谱图

6.2.2 System View调试结论

通过波形和眼图，可以得出以下结论：

1）系统解码相对原码有延时，但时长很短，为10e-3级别，延时主要受巴特沃斯滤波器的影响；

2）通过对眼图的观察，可以发现眼图张开较大，但有少部分杂乱的线，说明存在噪声，但通过波形来看，几乎没有失真。

3）整个系统性能调节达到设计要求。

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6.3 两种方案性能对比

通过调试观察波形、眼图以及频谱图，对比两个方案的总体系统性能，可以发现，在Simulink中设计的系统性能较为良好，我认为原因在于滤波器的设计，在Simulink中采用的是升余弦滤波器，更有助于实现无码间串扰传输，巴特沃斯滤波器虽然尾部收敛也比较快，但是对于数字基带传输的性能不如升余弦滤波器。参考文献

[1] 樊昌信，曹丽娜.《通信原理（第6版）》.北京：国防工业出版社，2008.[2] 陈星，刘斌.SystemView通信原理实验指导.北京航空航天大学电子工程系内部讲义，1997.