淺析頻分復(fù)用技術(shù)及在數(shù)字電視中的應(yīng)用

曹勇

摘 要 復(fù)用是一種將若干個彼此獨立的信號合并為一個可在同一信道上傳輸?shù)膹?fù)合信號的方法。譬如，在電話系統(tǒng)中，傳輸?shù)恼Z音信號的頻譜一般在300 Hz～3400 Hz內(nèi)。為了使若干個這種信號能在同一信道上傳輸，可以使它們的頻譜調(diào)制到不同的頻段，合并在一起而不致相互影響，并能在接收端分離開來，本文就此技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞 信道復(fù)用 頻分復(fù)用 技術(shù)

一、常見的信道復(fù)用技術(shù)及其原理

常見的信道復(fù)用采用按頻率區(qū)分或按時間區(qū)分信號。按頻率區(qū)分信號的方法稱為頻分復(fù)用；按時間區(qū)分信號的方法稱為時分復(fù)用。

通常，在通信系統(tǒng)中，信道所能提供的帶寬往往要比傳送一路信號所需的帶寬寬得多。因此，一個信道只傳送一路信號有時是非常浪費的。為了充分利用信道的帶寬，因而提出了信道頻分復(fù)用的問題。見圖1。

合并后的復(fù)用信號原則上可以在信道中傳輸，但有時為了更好地利用信道的傳輸特性，也可以再進(jìn)行一次調(diào)制。再頻分復(fù)用系統(tǒng)的接收端，可以利用相應(yīng)的帶通濾波器來區(qū)分開各路信號的頻譜。然后，通過各自的相干解調(diào)器便可恢復(fù)各路的調(diào)制信號。頻分復(fù)用系統(tǒng)的最大優(yōu)點是信道復(fù)用率高，容許復(fù)用的路數(shù)多，同時分路也很方便。因此。它成為目前模擬通信中最主要的一種復(fù)用方式，特別是在有線和微波通信系統(tǒng)中，應(yīng)用十分廣泛。

由于基帶傳輸系統(tǒng)采用串行傳輸?shù)姆椒▊鬏敂?shù)字信號，不能在帶寬上劃分。TDM技術(shù)在信道使用時間上進(jìn)行劃分，按一定原則把信道連續(xù)使用時間劃分為一個個很小的時間片，把各個時間片分配給不同的通信過程使用；由于時間片的劃分一般較短暫，可以想象成把整個物理信道劃分成了多個邏輯信道交給各個不同的通信過程來使用，相互之間沒有任何影響，相鄰時間片之間沒有重疊，一般也無須隔離，信道利用率更高。

二、STDM同步時分多利復(fù)用技術(shù)和ATDM異步時分多路復(fù)用技術(shù)

STDM同步時分多利復(fù)用技術(shù)和ATDM異步時分多路復(fù)用技術(shù)，是通常采用的技術(shù)。同步時分復(fù)用采用固定時間片分配方式，即將傳輸信號的時間按特定長度連續(xù)地劃分成特定的時間段（一個周期），再將每一時間段劃分成等長度的多個時隙，每個時隙以固定的方式分配給各路數(shù)字信號，各路數(shù)字信號在每一時間段都順序分配到一個時隙。

由于在同步時分復(fù)用方式中，時隙預(yù)先分配且固定不變，無論時隙擁有者是否傳輸數(shù)據(jù)都占有一定時隙，這就形成了時隙浪費，其時隙的利用率很低。為了克服STDM的缺點，引入了異步時分復(fù)用技術(shù)。

異步時分復(fù)用（ATDM）技術(shù)又被稱為統(tǒng)計時分復(fù)用技術(shù)（Statistical Time Division Multiplexing），它能動態(tài)地按需分配時隙，以避免每個時間段中出現(xiàn)空閑時隙。

ATDM就是只有當(dāng)某一路用戶有數(shù)據(jù)要發(fā)送時才把時隙分配給它；當(dāng)用戶暫停發(fā)送數(shù)據(jù)時，則不給它分配時隙。電路的空閑時隙可用于其他用戶的數(shù)據(jù)傳輸。

另外，在ATDM中，每個用戶可以通過多占用時隙來獲得更高的傳輸速率，而且傳輸速率可以高于平均速率，最高速率可達(dá)到電路總的傳輸能力。

1.數(shù)字電視節(jié)目復(fù)用器。數(shù)字電視節(jié)目復(fù)用器主要完成對MPEG-2傳輸流（TS）的再復(fù)用功能，形成多節(jié)目傳送流（MPTS），用于數(shù)字電視節(jié)目的傳輸任務(wù)。所謂統(tǒng)計復(fù)用是指被復(fù)用的各個節(jié)目傳送的碼率不是恒定的，各個節(jié)目之間實行按圖像復(fù)雜程度分配碼率的原則。因為每個頻道（標(biāo)準(zhǔn)或增補）能傳多個節(jié)目，各個節(jié)目在同一時刻圖像復(fù)雜程度不一樣（一樣的概率很?。?，所以我們可以在同一頻道內(nèi)各個節(jié)目之間按圖像復(fù)雜程度分配碼率，實現(xiàn)統(tǒng)計復(fù)用。

實現(xiàn)統(tǒng)計復(fù)用的關(guān)鍵因素：一是如何對圖像序列隨時進(jìn)行復(fù)雜程度評估，有主觀評估和客觀評估兩種方法；二是如何適時地進(jìn)行視頻業(yè)務(wù)的帶寬動態(tài)分配。使用統(tǒng)計復(fù)用技術(shù)可以提高壓縮效率，改進(jìn)圖像質(zhì)量，便于在1個頻道中傳輸多套節(jié)目，節(jié)約傳輸成本。

2.分組交換網(wǎng)。分組交換網(wǎng)是繼電路交換網(wǎng)和報文交換網(wǎng)之后的一種新型交換網(wǎng)絡(luò)，它主要用于數(shù)據(jù)通信，如X.25，幀中繼，DPT，SDH，GE和ATM都是分組交換的例子。分組交換是一種存儲轉(zhuǎn)發(fā)的交換方式，它將用戶的報文劃分成一定長度的分組（可以定長和不定長），以分組為存儲轉(zhuǎn)發(fā)。因此，它比電路交換的利用率高，比報文交換的時延小，具有實時通信的能力。分組交換利用統(tǒng)計時分復(fù)用原理，將1條數(shù)據(jù)鏈路復(fù)用成多個邏輯信道，最終構(gòu)成1條主叫、被叫用戶之間的信息傳送通路，稱之為虛電路（即VC，兩個用戶終端設(shè)備在開始互相發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前需要通過網(wǎng)絡(luò)建立邏輯上的連接），實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分組傳送。分組交換網(wǎng)中有的支持統(tǒng)計復(fù)用，有的不支持統(tǒng)計復(fù)用，例如SDH就不支持統(tǒng)計復(fù)用，其帶寬是固定不變的，支持統(tǒng)計復(fù)用技術(shù)主要有幀中繼、ATM和IP。