为什么 ATSC 频道在数字时需要 6MHz 的带宽?

信息处理 数字通讯 带宽 收音机
2022-02-18 17:18:21

如果我理解正确的话,ATSC 频道是一个数字频道,它使用 6 兆赫的带宽使用 8VSB 调制发送 19.38Mbps。对于模拟广播,这是有道理的,但我很难理解为什么数字数据需要如此宽的带宽并且有可能是错误的假设。

例如,为什么我们不能有一个单一的载波,以每秒 6,460,000 次的速度在八个级别之一之间改变幅度?最低的 ATSC 通道,通道 2,具有 54MHz 的载波频率,因此幅度的每个变化将持续大约 8.4 个载波周期(对于 692MHz 的通道 51 最多 107 个周期),这对于接收器来说似乎应该足够了识别电平并大大减少所需的带宽。

显然以上是一个不正确、不可行的想法,但我很好奇它为什么行不通。是因为改变幅度会很快占用大约相同数量的带宽吗?

1个回答

一个关键点是带宽与符号率或调制的变化率成正比。如果符号是矩形的,则频谱是一个 Sinc 函数,其第一个空值以 Hz 为单位,符号持续时间的倒数以秒为单位。

下图简单地演示了如果我们有一个单一载波以给定的符号率在八个级别之一之间改变幅度(每个级别对应于不同的“符号”,因此级别之间的变化率就是符号率)会发生什么。在此图中,我的符号率为 1 MHz,图下部的蓝色频谱对应于显示时域波形的蓝色轨迹,以及如果波形立即从一个级别到下一个级别。这需要最高频率内容如此迅速地变化(理论上是无限的),因此我们只能看到会产生的非常宽频谱的一部分。在实践中,通过脉冲整形减少频谱占用,这意味着从一个级别缓慢过渡到下一个级别,将整体频谱降低到合理水平以下。在这种情况下,通过适当的脉冲整形,所需的频谱仅略高于符号率。我不是在描述 8VSB 调制的细节,而是展示当我们随时间(调制)改变任意载波的幅度和相位时,需要更多的频谱。对于用户更改载波电平的简单示例,如果使用适当的脉冲整形完成,则对于频谱的主要部分,所需的总带宽将略高于 6.46 MHz,足以不干扰相邻信道。实际上,该带宽的实现范围为 15% 到 30%。所需的频谱仅略高于符号率。我不是在描述 8VSB 调制的细节,而是展示当我们随时间(调制)改变任意载波的幅度和相位时,需要更多的频谱。对于用户更改载波电平的简单示例,如果使用适当的脉冲整形完成,则对于频谱的主要部分,所需的总带宽将略高于 6.46 MHz,足以不干扰相邻信道。实际上,该带宽的实现范围为 15% 到 30%。所需的频谱仅略高于符号率。我不是在描述 8VSB 调制的细节,而是展示当我们随时间(调制)改变任意载波的幅度和相位时,需要更多的频谱。对于用户更改载波电平的简单示例,如果使用适当的脉冲整形完成,则对于频谱的主要部分,所需的总带宽将略高于 6.46 MHz,足以不干扰相邻信道。实际上,该带宽的实现范围为 15% 到 30%。对于用户更改载波电平的简单示例,如果使用适当的脉冲整形完成,则对于频谱的主要部分,所需的总带宽将略高于 6.46 MHz,足以不干扰相邻信道。实际上,该带宽的实现范围为 15% 到 30%。对于用户更改载波电平的简单示例,如果使用适当的脉冲整形完成,则对于频谱的主要部分,所需的总带宽将略高于 6.46 MHz,足以不干扰相邻信道。实际上,该带宽的实现范围为 15% 到 30%。

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