信号失真范文

信号失真范文（精选6篇）

信号失真 第1篇

数字电视的信号采用QAM调制方式,这种调制方式称为正交幅相调制,它既对载波的振幅进行调制,有对载波的相位进行调制,又由于调幅是平衡调幅,所以抑制了载波。因此在频谱仪上看,一个数字频道的已调信号像一个抬高了的噪声平台(如图1所示),均匀地平铺于整个带宽之内。它的能量是均匀分布在整个限定带宽内的,因此,一个数字电视频道不但没有所谓图像载波,也没有伴音载波。

QAM数字频道的电平是用被测频道的平均功率来表达的,称为数字频道平均功率。测量的方法是对整个频道扫描、抽样,把每一个抽样的功率值取平均,然后在信道的带宽内进行积分,得到信道的平均功率。这种测量功能只有专用的数字信号测量仪器才能测量。

在模拟系统中,我们通常用CSO、CTB、C/N这几个参数来衡量信号的优劣。前两个是反映信号的保真度,后一个是信号的信噪比。如果保真度不够,将表现为:图像里有网疑纹、滚条等干扰;信噪比不够表现力:图像里的噪波点。

由于数字信号离散信号、衡量其质量的标准职能用信号的取值(或状态)判断正确与否来评价,即用误码率作为衡量主要参数、系统的CSO、CTB、C/N等指标都反映到误码率上。数字信号的指标劣化,表现为马赛克、静帧至图像中断,没有模拟信号那种劣化的渐变过程。

数字信号频道的能量均匀分布在限定的带宽内。由于这个特点,在传输通道存在非线性失真的情况下,所产生的互调产物就不是呈离散性的分布,而是呈白噪声性质,在被干扰的频道内弥散分布,这等于在被干扰频道立增加了噪声,称为组合互调噪声CIN。这种噪声如果落在模拟频道上,对被干扰频道的图像质量的影响不是表现为互调的网纹,也不表现为交调的负象,是表现为画面信噪比的劣化,全画面像是罩上了一层部分网孔被堵塞了的窗纱,细看是黑白相间的小点子,使图像的分辨率、对比度明显降低,看上去不通透,缺乏力度。如果干扰的频道是数字频道则表现为图像频繁的马赛克,虽然该频道的电平并没有降低。

国家标准推荐,在数字和模拟兼容传输的网络中,数字频道的电平应当低于10d B(64QAM),其目的是减少数字信号对邻频道的干扰。在一个550MHz的HFC系统中传输27套模拟频道和5个数字频道(64QAM)的数字电视信号(共25套数字电视节目)。当数字信道的平均功率电平提高到比模拟频道图像载波低5d B时部分模拟频道受到干扰的程度已十分明显,画面的对比度程清晰度明显下降,给收看者造成压抑感,但数字信号的图像并没有出现明显的马赛克现象,将数字信道功率电平调回到比模拟信号低10d B干扰就不可察觉了。

另外,按国际标准,为了保证良好的接收,在进入接收解调器的RS纠错前,误码率BER应小于10-4,这相当于RC纠错之后,误码率达到10-12的准确无误码水平。由误码率BER和Eb/No的关系曲线中可以查得对应于BER=10-4的Eb/No为16.5d B,对于64QAM,Eb/No与C/N的转换式为:C/N=Eb/No+10lg6=24.28d B,而模拟频道要达到4级图像的C/N要43d B,可见,数字信号比模拟信号低10 d B并不影响数字信号的接收质量。

2 网络相位特性对数字信号的影响

由于数字信号采用QAM调制方式,所以,除了载波的幅度携带了信息外,载波的相位也携带了信息。为此,传输网络的相位特性也影响着信号的BER。影响网络相位特性的主要有两个方面:一是网络的失配产生反射所造成的多径效应;二是有设备振荡源的不稳定性所产生相位噪声。

有线电视网络如果存在失配,将产生反射,这样使到达机顶盒的信号不只是直接路径传来的,还有由反射路径传来的。直接路径与反射路径之间存在的时间差,从载频角度讲,只要两个信号到达的时间差改变1/fc(fc是射频载频频率),两者的相位差就改变2弧度,就是说很小的时间差就会引起很大的相位差,在两信号相位差为2时,二者同相相加,合成信号幅度最大;两者相位差为0时,二者反相相减,合成信号幅度最小。可见,时间上延时的信号与直接信号到达接收机混合在一起,不但会从幅度上的影响,更会从相位上影响数字信号的正确解码。

造成网络的反射的原因有:电缆的物理损伤、接头的氧化进水、干线空闲端口没接假负载、分配器有空口没有接假负载等,这些都造成网络失配而产生反射。在实际维护工作中,我们深刻地体会到,由多径效应所产生的信号相位失真而造成的误码是影响数字电视接收的重要原因。

相位噪声是指单位赫兹的噪声密度与信号总功率之比,表现为载波相位的随机漂移,是评价频率源(振荡器)频谱纯度的重要指标。相位噪声的影响在星座图上表现为星座点轨迹围绕这I——Q平面的原点旋转,与通常噪声使星座点以原地点为中心的扩散不同。

信号失真 第2篇

关键词：有线电视,信号失真,干扰

0 引言

失真:就是输出波形与输入波形不完全一致。干扰:是由于外部无用信号进入了系统或系统内部产生了无用信号, 无用信号对有用信号产生干扰。模拟有线电视传输系统中, 失真和干扰是不可避免的。失真分为线性失真和非线性失真。线性失真:是由于电路的幅频特性和相频特性不均匀, 造成各频率信号的比例失调, 并不产生新的频率成分, 即没有无用信号产生。非线性失真:是由放大器之类的非线性元件产生的, 信号通过时不仅使各频率分量的幅度和相位发生变化, 而且产生了新的频率成分, 对有用信号产生干扰。有线电视系统中, 线性失真和非线性失真都不可避免, 但非线性失真表现得最为严重。

1 邻频传输系统中非线性失真产生的干扰

交调干扰:是其他频道信号叠加到所需频道上, 出现窜像干扰, 屏幕上表现为负像。由干扰频道同步信号反转形成的一条白色宽竖条纹左右移动, 类似于汽车雨刷移动, 故也称雨刷干扰, 交调干扰严重时可看到干扰频道的反转图像。在系统中各频道间都有相互的交调干扰, 但一般是电平高的频道对电平低的频道干扰较为严重。

互调干扰:是频道间或频道内各频率成分相互差拍或倍频, 产生新的频率成分, 造成网纹干扰。

交调干扰、互调干扰都是由于放大器的非线性引起。交调干扰没有新的频率成分产生, 表现为雨刷干扰。互调干扰则产生了新的干扰频率, 表现为网纹干扰。

出现非线性失真时要检查系统中有源器件是否损坏或超出其工作电平。按次序重点检查:

(1) 各级放大器输出电平, 保证在105dbμv以下。

(2) 光接收机输出电平, 保证在105dbμv以下。

(3) 光接收机入射光功率, 普通接收机保证在-2dbm至-3dbm之间, 超强接收机保证在-4dbm至-7dbm之间。

(4) 光发射机输入射频信号电平, 检测口在82dbμv左右。

(5) 前端各频道电平, 保证相邻频道电平差≤3dbμv, 任意频道的电平差≤10db, 光发射机要求高中低频段电平平坦输入。

2 与频段有关的信号干扰

(1) 低频段雪花点、横格白点干扰。是由于线路及各连接器接触不良造成。

检查重点:分支分配器接头;用户头与用户终端盒、用户头与电视机插头;放大器输入输出接头;放大器内各插件、可调均衡器、衰减器等是否有接触不良现象。

注意:部分同轴电缆芯线涂有绝缘薄层, 应去掉。

(2) 高频段雪花点干扰:是由于线路设计不良、线路过长或老化、分支器串接过多、器件接头或线路进水、屏蔽网与芯短路等原因造成信号电平过低。

解决办法:改造不合理线路、排除故障、增添放大器。

(3) 中频段网纹干扰:是由于中频段电平过高, 引起非线性失真。

原因一:由于可调均衡器制作原因, 在均衡量较大时低频段电平下降较快。放大器串联级数多时, 易形成高低频段电平低中频段电平高的现象, 俗称“上凸”、“鼓包”现象。

解决办法:降低放大器输出电平、减少放大器级数、改用具有频响矫正的放大器, 或串接固定均衡器以降低可调均衡器均衡量。

原因二:由于线路老化、器件进水、连接器件接触不良等原因造成的高频段衰减增大, 电平值偏离理论值, 经均衡调整后中频电平相对较高。

解决办法:排除故障, 找到高频段电平的失落点, 恢复高频段正常电平值。

3 噪声干扰:电视屏幕出现杂乱的亮、黑点状噪波

(1) 屏蔽不良造成。外部闪电、电焊、高频电炉、汽车电火花、电视机高压帽打火等干扰信号窜入有线电视系统。

措施:加强屏蔽, 改善同轴电缆屏蔽网与F头的接触;更换已损电缆。

(2) 放大器原因造成。放大器电源线接触不良、电源插座打火、电源线打火;放大器电源损坏。

4 信号交流声干扰

电视图像上一条或两条横道上下滚动, 严重时图像扭曲, 伴音翁声。称为“滚道”交流声干扰, 也称50HZ、100HZ纹波干扰。

(1) 100HZ纹波干扰。此干扰为放大器等电源故障引起, 整流、滤波、稳压不良造成直流电压工作电压上叠加100HZ的纹波电压。屏幕出现两条“滚道”干扰。

原因一:电源电压过低, 放大器电源稳压电路失去调节能力, 常表现为时好时坏。换用开关电源、或换用开关调整模块即可解决。

原因二:放大器稳压电源损坏。常为稳压模块损坏和滤波电容损坏。

(2) 50HZ纹波干扰。前端地线分布不良, 地线上带上50HZ交流电, 若窜入视频回路, 会造成视频信号叠加50HZ交流信号, 屏幕出现一条“滚道”干扰。解决方法, 合理分布地线。

5 同频干扰

开路信号串入有线电视系统, 开路信号与其同频的有线电视信号相加, 图像表现为水平明暗相间条纹, 是由于有线电视系统屏蔽不良造成。如线路破损、接头屏蔽层脱落等。当地开路信号很强, 无法有效屏蔽时, 要调整有线电视频道, 空出干扰频道。

6 用户电视机本身产生的干扰

由于电视机故障, 如中频调谐回路偏离38MHZ (俗称偏频、跑台) 造成存台不正, 或由于入户电平太高超出电视机AGC控制范围, 出现类似交互条的干扰现象。检查方法:检查调整入户电平、微调电视机频率、查看邻居电视机收看情况、询问故障发生时间。修理电视机。

7 电视机之间相互干扰

表现为电视画面上有网纹干扰, 严重时会无彩色或无伴音。当关掉其他电视机时, 故障消失。常发生在一户多台电视机情况, 由于用户用三通连接或直接并接多台电视机, 或用没有隔离作用的分配器连接多台电视机。多是由于电视机高频头本振泄漏对有线系统产生的干扰。解决方法是恢复正规信号分配方法, 并适当提高入户电平。

8 重影干扰

是由于同一信号经不同路径到达系统或电视机造成的。

(1) 开路天线收转时, 经建筑物反射的信号与直射信号经过了不同的路径, 同一信号到达接收端的时间不同。两信号相加在电视屏幕上形成重影, 常见为“右重影”。

解决办法:使用高增益定向天线。有条件是用其他收转方式。

(2) 传输网络阻抗不匹配, 电磁波在器件之间, 尤其在放大器之间来回反射延时, 正常信号与反射回来的信号相加形成重影, 常见为“右重影”。

解决办法:同轴电缆与各器件、放大器之间连接规范牢靠, 严禁出现短路或开路现象。

(3) 对不经频道变换直接开路收转的系统, 开路信号直接进入有线电视传输系统, 或直接进入电视机。这种信号对前端来的同一信号具有提前量, 所以表现为“左重影”, 为系统屏蔽不良造成。

解决办法:加强屏蔽, 更换受损电缆。

9伴音干扰图像

是由于A/V比太大所致, 正常值为-15db至-17db。A/V比大于-10db, 会出现伴音干扰图像。A/V比小于-23db会出现伴音音量太小杂音太大现象。调整调制器A/V旋钮及伴音输入旋钮, 使其恢复正常值。可使用场强仪测量A/V比值。

10图像的明暗过强及过弱现象

信号失真 第3篇

1 中波发射机播出信号失真问题概述

中波发射机的基本工作原理就是借助A/D转换技术中的调制编码和功率合成功将视频或音频的数字化信号转化成中频波段的电磁波信号, 利用其在空气中良好的传播特性将广播电视信号供用户使用。但是, 中波信号易受非线性元器件的干扰, 进而影响信号传输质量, 同时中波信号发射机自身的故障问题也可能造成信号失真, 这样一来, 受多方面因素的影响输出后的声音和视频信息就同原来的信号存在明显差异, 影响视听体验。

2 中波发射机播出信号失真的主要影响因素

2.1 信号源存在故障

中波发射机的基本工作原理就是运用A/D信号转换装置将声音的数字信号转换成模拟信号, 再将模拟信号传输给用户。因此在信号发射之前需要读信号进行预处理, 达到其相应的信号传播要求。在信号处理过程中, 发射机很容易受到来自工作电压, 电路震荡等因素的影响, 进而对数字信号造成一定的干扰, 导致由数字信号转换成的模拟信号对原先的声音信号产生影响, 造成信号失真。信号源故障是造成数字信号失真的主要原因, 也是直接原因, 应该引起相关技术研发人员的高度重视。

2.2 射频电路问题

射频电路作为中波信号发射机中的重要组成部门, 其主要在以下两个方面影响信号发射质量:1) 射频功率放大器存在内部故障, 导致数字信号在进行二进制与十进制数据转换时受到影响, 使得一部分数据丢失或是错乱, 直接导致信号失真问题的发生。2) 激励电平的波动异常, 导致功放模块无法正常工作, 也直接影响了信号处理质量。

2.3 外部声波因素

实际生活中我们会发现, 当收音机、电视机等设备发生信号失真时, 大多数情况下会伴随着各种噪音的出现, 不仅影响了视听体验, 还有可能对人的身体和心理造成一定的伤害。因此, 噪音也是中波发射系统中不容忽视的一部分, 也是造成信号失真的关键因素之一。外部声波影响信号传播质量的机制是通过作用在功放模块上影响了其稳定性, 进而使模拟信号的输入出现故障。因此中波发射机的工作环境应该尽量保持无噪音干扰, 提升信号数字信号发射质量。

2.4 模拟输入与输出模块因素

输入模块与输出模块是中波发射机中信号传输与处理的关键部件, 一旦该系统发生故障, 数字信号在转换过程中就很有可能导致信号数据的丢失, 甚至有可能造发射信号数据的中断, 使用户接受到的影音信号不完整或是与原信号不符。目前国内通常将专用示波器接到模拟输入与输入模块中, 用以监测模拟信号是否发生中断或缺失, 并可有效地分析出失真信号的发射时段, 但是这仍旧存在着很大弊端, 无法从根本上杜绝信号失真问题的发生, 仅仅可以作为信号监测与系统维护的辅助性手段。

3 中波发射机信号失真故障常见的处理办法

鉴于中波发射机信号失真故障发生原因的多样性, 在实践中应该通过以下几种手段对信号故障的发生原因进行逐个分析和逐一排查, 以便及时准确地确定故障的确切位置与故障性质, 方便技术维修人员采取必要的维修措施:1) 检查中波信号发射板功放机的显示数据是否在正常范围内, 并通过检测功放机的表面温度分析其是否出现故障, 如一切现实数据正常且温度在正常范围内, 则表明信号发射机功放板运行正常;2) 为了检测各个功放电路的工作电压是否工作在正常范围内, 可利用双踪示波器进行一定时间的跟踪检查, 并根据检查结果绘制成激励电压的幅值随时间的变化曲线, 可快速检测出故障电路;3) 可以利用调制编码器检查功放模块和二进制功放模块是否工作在正常状态下;4) 电源装置接触不良或是外部输入电压不稳定等也有可能导致信号失真故障的发生, 因此在各项工作之前首先要检查输入输入线路是否接触良好, 接入电压是否稳定, 并对法设计的输出电压进行检测。下面就结合具体的应用实例进一步分析发射机信号失真问题的解决对策。

如一台信号为AM103S5-Ⅱ数调幅中波发射机在检修过程中发现最大功率只能达到4 000W, 信号严重失真, 且伴随着较大的噪音。首先, 我们对信号发射机功放板显示装置进行监测, 发现各项现实指标均较为正常, 但是进一步监测表面温度, 发现表面温度高于正常状态下的温度, 表明功放机出现了异常;其次, 我们对整个输入系统和输出系统的供电线路进行了检查, 发现并没有接触不良的情况, 输入电路和输出电路电压值正常, 接线也不是虚焊, 其他的电容、电阻等元器件也无明显异常情况;最后, 利用双踪示波器对各个工作线路进行输出信号取样, 发现噪声的主要成分为300Hz信号, 经过专业技术人员的分析, 十二相整流电路故障可能导致该情况的发生, 因此进一步监测十二相整流电路, 发现有七只5600u F的电容器的电解液出现了明显泄露的情况, 经过进一步的拆解分析, 发现大部分电容器的电容量远远低于正常水平。所以换了7只同等规格的电容器, 该中波发射机的噪音消失, 一切工作正常。

4 结论

实例中的故障并不难进行检修, 但是实际工作中可能会遇到更加棘手的信号失真问题, 因此, 工作人员在检修过程中一定要细心观察, 严格执行每一步步骤, 才能做好检修工作, 尽量快速地使设备恢复正常。

摘要：中波是电磁波中波长和频率位于中段的电磁波的简称, 目前广播电视台等各类信号的传输均采用中频波段, 在现代社会中应用十分广泛。中波发射机的发射频率稳定和外界干扰较小是保证信号发射质量的关键, 它要求信号强度必须满足信号接收器的最低标准。但是, 现实环境复杂多变, 存在诸多信号干扰因子, 导致信号发射机常常出现异常情况, 影响了信号的正常传输, 也给人们的正常生活带来一定的困扰。因此本文在前人研究的基础上对中波发射机播出信号失真故障的原因进行了深入分析, 并结合我国基本的国情探究解决这些故障难题的关键技术措施, 希望对我国电视广播行业的进一步发展有一定的指导意义。

关键词：中波发射机,电视广播,故障,信号失真

参考文献

[1]成振兴, 李旭.中波发射机播出信号失真故障的分析与处理[J].电子世界, 2016 (13) :99.

[2]申连雄, 高瑞军.中波发射机播出信号失真故障的分析与处理[J].科技创新与应用, 2016 (8) :61.

[3]陈君雅.中波发射机播出信号失真分析[J].西部广播电视, 2016 (6) :205.

信号失真 第4篇

1 中波发射机播出信号出现失真现象的原因

想要利用数字调幅中波发射机播放出一段声音, 必须要使用音频对原来的声音进行处理, 然后利用A/D进行转换以和调制编码以及功率合成, 还有调谐网络这些环节之后再次进行加工, 才能够将其转换成输出信号。因为发射机当中包括部分能够产生谐波频率的非线性的原件, 导致信号发生改变, 使播出的声音和原声不同, 没有办法将传入信号的特点展现出来。

一旦信号出现失真的情况, 相关工作人员必须要找到问题出现在哪里。第一步, 应该看射频放大器的故障指示灯是不是已经点亮, 如果点亮的是红灯, 表示功放应该被损坏了, 应该修理功放之后再试, 修理完功放依然存在十分严重的失真情况, 应该将天馈线改成假负载, 然后重新开启发射机, 若信号正常显示, 则表明天馈线系统存在问题。第二步, 明确是发射机导致产生是真的情况下, 将示波器链接到A/D转换板的X2-1 上面, 测试复原音频信号失真的具体情况, 若还存在失真的现象, 那就表示模拟输入板或者是A/D转换器出现了故障, 还有可能是信号源本身存在问题。若不存在失真的情况, 那么就应该是调制编码器和射频功率放大器出现了故障, 还有可能是输出调谐网络发生故障。经过调查和统计后, 归纳出下面几点导致信号失真的因素。

2 导致中波发射机播出信号失真的因素

2.1 信号源存在问题

声音信号属于模拟信号, 若想要把声音利用数字中波发射传播出去, 一定要使用音频对其进行处理。而发射机当中部分谐波频率当中的某些原件将会导致信号本身的频率发生改变, 因此, 在接收的过程中导致其和本来的声音存在一定的差距, 没有办法把原来的信号真实地反映出来。若信号源出现在信号处理的系统当中, 表示信号在传入到发射机之前就是错误的, 那么发生信号失真的情况也是没有办法避免的。

2.2 射频电路存在问题

如果射频功率放大器存在问题, 将会导致数据经过二进制处理的过程中, 发生数据丢失的情况, 进而造成信号失真。并且还应该仔细查看高压电源熔电器有没有正常运行。还有就是查看射频功率放大器激励电平的波动情况是否异常, 若起波动存在异常, 那我们可以断定这个地方存在的问题。也可能是调制编码器出现了问题, 造成功放模块没有办法正常的运行。

2.3 模拟输入模块出现故障

若模拟输入模块一旦出现故障, 将会造成信息在模拟和数字信号转换的过程中丢失, 可以把示波器接到上面进行检测, 观察示波显示器上面显示的数据信息如果在规定的范围内, 那么表明模拟输入模块不存在问题。但是信号依然存在失真的情况, 就变形检测点之前的电路存在问题。

2.4 A/D转换器故障

将发射机的功率调到最大数据, 随后把10KHz的音频信号传输到里面, 并且选取样例进行仔细的分析, 通过百分之百调制后信号, 若10KHz音频信号通过检测之后失真情况大于百分之二, 在使用1KHz的音频信号进行检测, 要是信号失真情况仍然大于百分之二, 我们可以断定设备故障。应该对设备进行及时的检查和维修。若10KHz的音频信号失真情况小于百分之二, 应该利用相位预补偿模块对电容还有电感进行调节, 从而避免信号存在失真的情况。

2.5 导致出现噪声的原因

在发射机发出信号出现失真的时候很有伴随着造影, 若产生的噪音很大, 那么很有可能是因为电源不具有较强的稳定性和功放模块存在问题, 以及模拟信号输入出现故障, 还有调制B-调整不准确这些原因造成的。

3 中波发射机播出信号失真故障处理的方法

文章将利用实例的方式, 对于中波发射机播出信号失真处理策略进行阐述。

一台型号为AM103s5-Ⅱ的数字调幅中波发射机, 在对其进行检查和维修的过程中, 发现这中波发射机的功率仅能开到3KW, 播出的信号存在严重的失真情况, 并且信噪比变坏的程度十分明显, 同时产生了极大的噪声。

基于这种情况, 我们应该先查看功放板, 发现其并没有存在任何异常的情况, 并且发射机箱当中并不存在异味以及不正常的声音。随后通过触摸功放板的散热片, 发现其温度较高, 并且功放板没能进行正常的工作。使用双踪示波器检测每个功放电路激励电压的程度, 发现没有什么问题。利用调制编码器对于功放还有二进制功放模块进行检查和测试, 并没有发现异常。然后在对音频系统当中的输入电缆还有拾电装置进行检测, 观察其是否存在问题, 如果还是没有发现问题, 应该查看集成电路管脚是否存在接触不良的情况, 发现接线不属于虚焊, 并且发射机元件和电阻以及电容均没有表现出异常的情况。

最后, 使用双踪示波器对中波发射机输出信号采取取样监督检测的方式, 得到噪音的主要成分是350Hz信号, 通过相关工作人员仔细的分析之后, 能够得出发射机十二相整电路存在故障, 进而导致造成产生。因此, 需要对发射机电源的十二相整流电路进行深入检测, 检测之后发现发射机电源的十二相整流电路当中6 只5600μF的电容器存在电解液流出的情况。因此, 为了确保安全, 需要把全部5600μF的电容器从中波发射机上面拆除, 并且分别对其进行仔细的检查, 通过检查之后发现有些电容容量较少, 严重的甚至电容容量已经完全用没了, 那么就需要采取更换全部的滤波电容器, 然后重新启动中波发射机, 在重新启动之后能够发现已经基本没有噪音了, 并且信号失真问题也得到了有效解决。

4 结束语

文章通过对中波发射机播出信号失真故障分析和处理方法的进一步阐述, 使我们了解到想要让接收仪器能够正常地接收到中波型号, 前提条件是中波发射机一定要把信号正常的发出, 并且其信号强度一定要符合接收仪器的标准。但是在实际应用的过程当中因为外界存在较多的干扰因素以及长时间的工作, 很难不出现故障。一旦出现故障将会导致信号传送产生失真的现象, 进而对于发射机的工作效率造成十分严重的影响。因此, 必须要找出导致失真现象的原因, 并且采取相应的处理措施排除故障。希望通过文章的阐述, 能够给中波发射机播出信号失真故障的解决提供一定的参考。

摘要：中波属于无线电波中的一种波段, 并且中波在电视和广播以及雷达这种类型的通信设备上面使用比较广泛。想要让接收仪器能够正常地接收到中波型号, 前提条件是中波发射机一定要把信号正常发出, 并且其信号强度一定要符合接收仪器的标准。但是在实际应用的过程当中因为外界存在较多的干扰因素, 导致中波发射机时常出现问题, 信号没有办法正常的传输。因此, 文章主要对中波发射机播出信号失真故障进行进一步的分析, 并且提出了具有针对性的处理措施。

关键词：中波发射机,播出信号,失真故障,处理方式

参考文献

[1]包春济, 郭永祥, 黄晓燕.中波发射机播出信号严重失真故障的检修分析[J].科技传播, 2014, 23:124-125.

[2]翟丽颖.中波发射机播出信号严重失真故障的检修[J].西部广播电视, 2015, 13:226-227.

[3]吴富高.中波发射机播出信号严重失真故障的检修[J].西部广播电视, 2013, 12:135-136.

信号失真 第5篇

在再入遥测信道中, 黑障效应会把飞行器发射信号的能量大部分屏蔽回来, 造成信噪比大大降低, 乃至于突破传统解调方法的解调门限。而由多径效应引起的频率选择性衰落会导致信号时域和频域的严重失真, 应用传统解调方法已经不能满足解调条件, 大大增加了误码率。因此, 在再入遥测过程中, 单纯靠增加发射天线的发射功率已经不能满足于地面设备的解调条件。所以要研究一种适用于低信噪比条件下的解调方法, 来克服再入过程中的恶劣环境［2］。

本文将研究一种滑动长度为1 的MSD方法: 根据PCM/FM信号记忆性即相位连续性的特点, 利用最大似然的思想, 每次对连续多个码元同时进行检测, 但相邻两次检测判决有N - 1 个码元的重合, 从而达到对每个码元的多次判决, 进一步降低误码率。因而可以有效解决恶劣的信道环境给PCM/FM信号带来干扰的这一问题, 提高信道的传输能力。

1 信道模型

通过分析Rayleigh衰落模型而得出的结果对再入遥测系统设计具有十分重要的意义。可以看出同样的遥测系统工作在再入状态下的衰落信道和工作在平稳信道时系统性能具有很大差别。

根据ITU-RM. 1125 标准, 离散多径衰落信道模型为［3］

式 ( 1) 中, sFM ( t) 为发送的PCM/FM信号, rk ( t) 为复路径衰落, 服从Rayleigh分布, θ 在0 ~ 2π 内服从均匀分布, τk是多径时延。

根据多径衰落信道数学模型式 ( 1) 和多径延时参数 τk, 可以得到多径信道的仿真框图, 如图1所示。

多径干扰可使接收信号的幅度、相位和到达时间剧烈变化, 在时域表现为使遥测信号的波形严重失真, 使突发错误率大大提高, 在频域则表现为在PCM / FM信号的频谱中产生凹陷, 即频率选择性衰落, 如图2 所示。

航天遥测中, 受多径干扰的影响, 引起接收端的信号畸变, 导致遥测系统性能下降。由于MSD解调方法是基于相位连续性的思想, 联合多个码元同时检测, 可更好地克服信号畸变带来的影响, 大大提高信道增益, 因此, 在各种抗再入多径接收技术中, MSD是简单且有效的技术之一。

2 滑动MSD算法

在信息传输中, 导致误码的因素主要有两个: 即信道特性的不理想和信道噪声的存在。因此, 如何在既定的信道中提取出有用的发送信息, 使接收信号的概率最大, 并且误码率最小, 这就是最佳接收问题。但是, 所谓的最佳并非绝对, 而是在某一个准则意义下的相对概念。本文将基于最大似然的多符号检测方法作为最佳接收准则, 目的是使误码率最小化。

令s ( t) 为发送的有用信号, n ( t) 为混在信道中的高斯白噪声, r ( t) 为实际接收信号的基带复包络, 以下简称接收信号。

假设z是发送的二进制信息符号序列, 是接收端的一个可能的判决序列。而多符号检测方法, 即通过寻找一个最佳的判决序列, 使得条件概率p ( / r ( t) ) 最大, 也就是在确定接收信号r ( t) 的情况下, 序列具有最大的出现概率。根据贝叶斯定理:

如果不同的出现的概率p ( ) 相等, 那么最大后验概率可以简化为最大似然概率, 即判决出一种可能性最大的, 让似然函数p ( r ( t) /) 最大［4］。

为了方便推导, 采用对数表示法ln[p ( r ( t) /) ], 噪声为高斯白噪声, 令r ( t) 均值为s ( t; z) , 方差即为高斯白噪声n ( t) 的方差。令T为码元宽度, 当n ( t) 为广义平稳随机过程时, ln[p ( r ( t) /) ]最大即等价于使最大, 也就是等价于使最小, 即欧氏距离最小, 表示如式 ( 4) 。

在N个码元内, 定义s ( t; ) 与r ( t) 的最小欧氏距离为:

由于噪声与符号相独立, 为定值, 因此, 最小欧氏距离等价于最大相关性Tmax, 即:

将式 ( 6) 写成递归形式:

式 ( 7) 中:

式中: Tn ( ) 为n个码元的似然函数, 称为度量, Tn －1 ( ) 表示前n - 1 个码元的似然函数, λn ( ) 为距离增量, 表示信号在n T ≤ t ≤ ( n + 1) T时间内似然值的附加度量。由于每个度量都是前一个度量与当前码元周期内产生似然值的累加, 即寻找一个i, 使得:

通过以上分析可以看出, 在一定的时间段 ( NT) 内, 即N个码元持续时间内, 最好的判决是找到一种与接收信号r ( t) 最接近的调制信号s ( t; ) ; 即通过将所有可能的本地调制信号s ( t; ) 在N个码元之内与接收信号r ( t) 做相关运算, 最大相关值所对应的序列即为最优判决序列。很明显, 此时接收信号的似然函数存在极值。从而, 求取似然函数p ( r ( t) / ) 的最大值问题转化为求取T ( ) 的最大值问题。MSD即寻找相应的序列, 使得似然量T ( ) 的绝对值最大。

求取式 ( 6) 似然值的具体过程如图3 所示。

从以上的分析可以看出, MSD的实现过程是通过联合N个码元同时做本地和接收的相关匹配运算, 匹配的结果即似然值最大者对应的本地码组为判决码组。当码元序列比较相似时, 经过与接收信号匹配得到的似然值比较相近, 所以在再入信道复杂环境的影响下也就可能出现似然值误判的问题, 而发生一次误判, 相应被误判的码元数为大于1 小于N, 即误判的码元数会多于误判的次数。

所以需要研究一种策略来降低码元序列变化时的误判率。普通MSD相邻两次判决的滑动长度是N, 下面研究一种每次滑动长度为1 的MSD, 并针对相应的滑动情况进行分析。

在MSD寻找最大似然值对应的本地码组过程中, 当一组码元解调确定后, 应考虑相邻码组之间的关系。沿时间轴滑动, 设每次滑动1 个码元, 每次截取5 个码元长度进行计算, 相邻两个时间窗内有4个数据都是相同的, 具体滑动情况如图4 所示。

由图4 可以看出, 从整个码元序列的第五个码元开始, 之后的每个码元都会被判决5 次, 大大增加了判决次数, 所以, 可以从概率统计的角度出发, 令每个码元5 次判决的结果相加求和, 如果和为正数, 则最终该码元判为1, 如果和为负数, 则最终该码元判为- 1。

下面以码组[1 - 1 1 - 1 - 1 1 - 1]为例, 每次向后滑动一个码元进行MSD判决, 在某次判决中, 判决结果如表1 所示。

从表1 中MSD解调的结果可以看出, 除去最初的N - 1 个码元外, 其余码元均被判决5 次。以码组中第5 个码元为例, 由于噪声的影响, 在5 次判决中, 有4 次判为- 1, 一次被判为1, 令五次判决的结果相加取和, 即和为- 3 < 0, 由于码元的取值只能是- 1 或1, 所以, 当五次判决值的和为负数时, 说明被判为- 1 的概率相对较大, 即最终判为- 1, 从而得出正确的解调结果, 有利于抵抗外界噪声的干扰。该码元之后的码元也是如此, 即通过增加判决的次数, 利用概率统计的观点, 可以在一定程度上降低误判的概率。可以看出, 理论上滑动一个码元的时间滑动策略性能要比未经滑动策略MSD更好。

3 解调性能

图5 是在仿真的信道环境下, 按照IRIG遥测标准手册［5］中的参数仿真产生PCM/FM遥测信号, 使用归一化信噪比Eb/ N0作为分析误码率的主要参数, 通过对噪声的概率密度函数和信号单位比特能量的分析, 并进行基于滑动策略的MSD解调并统计最终误码率, 然后与传统非相干鉴频法［6］进行解调性能对比, 结果如图6 所示。仿真条件: 中频PCM/FM信号70 MHz, 码速率2 Mbps, 采样率56 MSPS, 观测长度为5, 滑动长度为1, 调制指数为0. 7。

从图5 可以看出, 再入多径信道环境下, 相比于传统非相干鉴频法, 基于滑动策略的MSD方法在误码率10－4处可以得到约3 d B的系统增益, 同时也为信道译码提供了应用空间, 显示出了基于滑动策略的MSD解调方法的优越性。

4 结束语

在MATLAB环境下利用Rayleigh衰落多径模仿了再入遥测信道的环境, 简单分析了对PCM/FM遥测信号造成的频率选择性衰落; 详细推理和阐述了滑动长度为1 的MSD解调算法; 在仿真再入遥测信道的环境下, 根据IRIG遥测标准手册产生仿真信号并对解调系统进行测试, 分析算法的解调性能。测试结果表明, 该方法可有效解决再入过程中频率选择性衰落和信噪比突破传统解调方法门限的问题。对再入遥测信号解调具有一定的借鉴意义。

参考文献

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[2] 朱宏全, 吴岭.Multi-h CPM体制误码和频谱性能研究.飞行器测控学报, 2010;29 (5) :56—59

[3] 谭立新, 何艳丽.多径衰落信道的统计特性与仿真研究.计算机仿真, 2010;27 (7) :96—99

[4] 杨鸿文.无线通信.北京:人民邮电出版社, 2007

[5] IRIG 106—04, Telemetry standards.New Mexico:Secretariat Range Comman-ders Council U.S.Army White Sands Missile Range, 2004

信号失真 第6篇

以短距离无线通信为基础的无线传感网 (WSN) 和无线体域网 (WBAN) 的飞速发展给人们的生活带来了巨大的影响, 无线数据采集网络正广泛应用于交通、安全、医疗等各个领域。无线节点和移动终端具有体积小、计算能力受限、电源能量有限等特点。为了避免频繁更换电池, 低功耗设计成为了一个基本要求[1]。目前无线节点和移动终端的上行链路大多采用BPSK或者QPSK等低阶调制方式。在短距离无线通信中采用高阶调制有助于提高传输能效, 但由于高阶调制对功放的非线性失真较为敏感, 且在发射端校准失真需要消耗更多额外功耗, 因此需要采用其他解调性能更优的算法。

目前云无线接入网 (Cloud Radio Access Network, C-RAN) 架构正在逐步兴起[2], 并得到了运营商的大力支持, 如日本NTT、法国电信、西班牙电信和中国移动等。如图1所示为微单元C-RAN架构[2], 覆盖范围较小的无线接入单元 (RAU) 替代了传统的基站, RAU接收无线终端的射频信号, 并直接将频带信号通过Ro F链路传输至基站池统一处理。基站池充足和强大的计算资源为使用K-means算法的实现提供了保证。

1 相关工作

功率放大器是无线通信系统中耗能较多的模块, 其非线性效应将使QAM星座图“外聚内散”, 如图2所示。为减小功放的非线性影响, 传统方法把输入功率从1 d B压缩点向后回退, 尽量使用线性放大区, 这将导致功放的电源利用率降低。之后人们提出一系列的功放线性化技术, 如前馈技术、LINC技术、预失真技术等, 这些方法都将不同程度地增加发送端电路的复杂度。以目前主流的数字预失真技术[3]为例, 预失真模块通常需要复杂的数字信号处理电路来完成, 并不适用于计算能力和功耗严格受限的无线数据采集节点和移动终端。

目前将K-means算法用于解调的相关研究较少, 参考文献[4]中使用K-means算法实现了波分复用系统的QPSK相干检测, 参考文献[5]通过K-means算法实现了8PSK的相位恢复, 这两篇文献均只将K-means算法用于光纤通信中低阶调制的解调。由于目前K-means算法主要应用于数据挖掘、模式识别等领域, 如何将其移植到通信场景的高阶解调中是本文讨论的重点。

2 算法分析与改进

2.1 K-means解调分析

K-means解调的关键是将传统解调中的多电平判决改为K-means聚类判决, 因此K-means并不是对单个符号进行判决, 而是接收到一帧或多帧数据后, 同时对若干符号一起进行聚类后再判决。关键步骤有两步: (1) 对所有点进行聚类, 将接收机经过相干解调、滤波和定时抽样得到的若干数据点聚为K簇, K为调制阶数; (2) 判决每一簇的星座编号。QAM调制中对星座图的编号一般从左下点到右上点连续编号, 这使得第 (2) 步判决编号对第 (1) 步的聚类结果相当敏感, 一个星座只能对应一簇聚类结果。“两星座一簇”或“一星座两簇”都会影响之后其他簇的编号, 从而出现大面积的星座编号判决错误。目前对K-means算法的改进研究较多, 如Heuristic K-means改进算法[6]、KMTR改进算法[7]、基于KD树改进算法[8]等。这些改进算法都是在未知任何数据信息的情况下进行聚类, 然而通信中可利用某些先验信息对算法进行改进, 将提高算法的稳定性, 降低错误概率。

2.2 K-means算法改进

以矩形星座为例, 本文提出的初始聚类中心选取算法的基本思想为:首先估算数据点分布的整个星座区域的范围, 再对四边形区域进行非均匀网格划分, 得到M×M个网格点, 即M行M列, 然后与理想星座图对比去除无关点, 最后将剩下的点分别更新为距离最近的数据点, 并按星座编号的方法进行编号, 即得初始聚类中心, 其中M是矩形星座的行数或列数。如图3所示, 以32QAM为例显示了算法的中间结果, 算法得到的初始聚类中心能达到“一簇一心”良好效果。算法的伪代码描述如下:

输入:数据点横坐标集X{x1, x2, …, xn}, 纵坐标集Y{y1, y2, …, yn}, QAM调制的阶数K, 矩形星座行数M, 非均匀划分系数ceta。

3 结果分析

3.1 算法复杂度分析

表1例举了3种近年来针对初始化聚类中心的改进算法, 可以看出本文提出的改进算法时间复杂度较低, 更适合应用于通信接收机中以降低接收延时。列表参数说明:n为数据集中数据的个数, K为聚类的类数, Ts为算法迭代次数, beta为KD树划分终止系数。

3.2 解调性能对比分析

本文以64QAM为例, 分别对基于KD树的K-means算法 (KDK) [8]、传统硬判决法 (HWD) 、以理想星座为初始质心的K-means算法 (ICP) [4,5]、本文改进算法 (NNK) 进行了仿真比对。如图4所示, Eb/N0=7 d B, 横坐标为输入功率距P1d B的回退位置 (PBF) 。功放失真模型采用基于反正切函数的非线性模型[9]。从接收性能曲线可以看出, 传统硬判决算法功放输入功率应比P1d B小1 d B, 本文改进的算法可比P1d B大9 d B左右。

图5所示为不同解调算法的性能对比, 本文提出的改进算法解调性能更稳定, 接收错误率较低。图6所示为算法平均迭代次数的对比, 可以看出本文改进算法平均迭代次数较低, 算法可以快速收敛。

4 结论

K-means聚类算法是数据挖掘等领域著名的无监督学习算法, 本文基于通信场景中的先验信息, 将其改进为半监督学习算法并应用于QAM解调中。虽然较传统方法步骤更加复杂, 但性能更优, 使在特定通信场合中以“接收”换“发送”成为可能。此解调算法能在发送端不使用其他功放线性化手段的情况下采用高阶QAM调制, 提高功放的电源效率, 保证通信速率的同时降低无线数据采集节点的体积、成本与功耗。

参考文献

[1]丁娟, 刘三阳, 张平.基于能量优化的WSN数据收集和融合算法[J].电子技术应用, 2013, 39 (5) :97-99.

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[3]曾德军, 石栋元, 李金政, 等.基于双核NiosⅡ系统的数字预失真器设计[J].电子技术应用, 2012, 38 (6) :10-12.

[4]GUERRERO N, CABALLERO A, AMAYA F, et al.Experimental 2.5 Gbit/s QPSK WDM coherent phase modulated radioover-fiber link with digital demodulation by a K-means algorithm[C].ECOC, Vienna, 2009:1-2.

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