|
DAB测量技术
这 一 讲 讨 论DAB 测 量 技
术， 主 要 涉 及 到 影 响DAB 覆 盖 的 一 些 参
数 的 测 量 方 法 和 应 注 意 的 问 题。 同
时， 还 要 介 绍 衰 落 信 道 模 拟 器 和DAB 测
量 车。 主 要 的 需 要 测 量 的 参 数 有：
在 接 收 机 的 总 场 强（ 通 过 带 宽 之 内 的
场 强 的 积 分 求 得）；
各 分 波 的 场 强 和 时 延（ 信 道 脉 冲 响
应）；
来 自 其 它 源 的 干 扰。
在DAB 覆 盖 区 中， 接 收 质 量 的 衡 量 标 准
是 比 特 差 错 率（BER）， 场 强、 信 道 脉 冲
响 应 和 其 它 的 干 扰 源， 都 直 接 影 响 比
特 差 错 率。
场 强 测 量
---- 足 够 的 场 强 是 可 靠 接 收 的 基 本 前
提， 因 此， 为 了 可 靠 覆 盖， 应 尽 可 能
在 覆 盖 区 中 的 所 有 地 方 和 在 任 何 时
间 都 能 提 供 足 够 的 场 强。 在DAB 中 通 常
不 使 用 大 功 率 发 射 机 来 提 供 足 够 的
场 强， 因 为 一 方 面 这 会 限 制 相 同 频 率
块 的 重 复 利 用； 另 方 面， 发 射 功 率 过
大 时 作 用 距 离 也 远， 在 同 步 网 中 会 由
于 大 的 作 用 距 离 而 可 能 产 生 干 扰（ 信
号 远 距 离 到 达 接 收 机 所 需 的 时 间 超
出 保 护 间 隔 时 间 很 多）。
---- 由 于DAB 既 适 用 于 固 定 接 收， 也 适 用
于 移 动 接 收， 因 此， 场 强 测 量 应 考 虑
两 种 情 况：
在 固 定 地 点 的 场 强（ 与 时 间 有
关）；
移 动 接 收 时 的 场 强（ 与 地 点 有 关，
与 速 度 有 关）。
假 定 接 收 机 的 总 场 强 是 衡 量 接 收 质
量 的 尺 度， 而 总 场 强 是 以COFDM 信 号 的
传 输 带 宽（1.536MHz） 来 测 量 的。 只 有 通
过 编 码 方 法 和 交 织 技 术， 补 偿 了 接 收
带 宽 之 内 的 窄 带 衰 落， 这 种 假 定 才 是
正 确 的。
---- 另 一 前 提 条 件 是， 反 射 信 号 或 由
其 它 发 射 台 来 的 信 号 的 时 延， 不 超 过
保 护 间 隔。DAB 工 作 频 段 不 同， 使 用 相
应 不 同 的 参 数。 工 作 频 率 越 高， 符 号
持 续 期 和 相 应 的 保 护 间 隔 越 短， 以 保
证 高 速 移 动 接 收 时， 由 传 速 信 道 的 太
快 变 化 和 多 普 勒 效 应 造 成 的 干 扰 影
响 很 小。
---- 1、 场 强 测 量 的 接 收 天 线
---- 接 收 天 线 的 增 益 或 变 换 系 数， 表
明 了 在 接 收 机 测 量 的 输 入 功 率 与 接
收 场 强 之 间 的 关 系。 因 此， 为 了 调 查
覆 盖 区 中 的 场 强， 有 必 要 使 用 标 准 天
线。 天 线 安 装 在 汽 车 上， 会 出 现 一 些
值 得 注 意 的 问 题。 不 同 的 安 装 形 式 和
二 次 辐 射（ 例 如 通 过 雨 刷） 在 一 定 程
度 上 影 响 天 线 方 向 性 图。 根 据 天 线 的
不 同 安 装， 可 能 出 现 高 达20dB 的 伸 缩。
因 此， 定 义 一 个 基 准 天 线 几 乎 是 不 可
能 的。 场 强 一 方 面 取 决 于 行 车 方 向，
另 一 方 面 也 取 决 于 车 辆。 对 于 场 强 测
量 来 说， 不 仅 在 汽 车 上 安 装 的 天 线 的
水 平 方 向 性 图 很 重 要， 而 且 垂 直 方 向
性 图 也 很 重 要。 这 是 因 为， 在 大 城 市
中， 由 于 高 大 建 筑 物 的 反 射， 电 波 既
来 自 水 平 方 向， 也 会 来 自 垂 直 方 向。
根 据 经 验， 短 的 拉 杆 天 线 与5/8 λ 拉 杆
天 线 相 比， 由 于 它 有 均 匀 的 垂 直 方 向
性 图， 在 城 市 中 可 给 出 更 多 的 功 率。
---- 考 虑 到 车 辆 的 影 响， 通 常 在 实 践
中 添 加3dB 的 裕 量， 以 补 偿 这 种 影 响。
---- 安 装 在 车 顶 中 央 的 鞭 状 天 线， 可
作 为 垂 直 极 化 的 测 试 天 线。 将 来DAB 正
式 运 行 时 使 用 其 它 的 天 线 形 式（ 例 如
圆 盘 天 线）， 也 能 确 保 覆 盖。
---- 根 据 以 上 所 述， 可 归 纳 几 点 应 注
意 的 问 题：
对 每 种 形 式 的 车 辆 都 应 测 量 和 证 实
天 线 的 特 性 和 在 均 匀 场 中 的 特 性， 确
定 垂 直 方 向 性 图 和 水 平 方 向 性 图。
天 线 应 这 样 安 装， 即 方 向 性 图 尽 可
能 是 圆 的， 伸 缩 度 小 于ndB，n 根 据 实 际
可 能 性 确 定。
出 于 实 际 的 原 因， 天 线 本 身 加 上 汽
车 的 高 度 不 应 高 于2.5m。
所 有 的 车 辆 应 在 相 同 的 场 中 测 量，
它 们 的 天 线 方 向 性 图 应 尽 可 能 彼 此
相 似。
在 相 同 的 路 段 上 使 用 不 同 的 车 辆 测
量 场 强 的 分 布， 可 以 进 行 数 据 比 较。
2、 用 于 场 强 测 量 的 接 收 机
---- COFDM 信 号 有 与 白 噪 声 很 相 似 的 频
谱， 它 包 含 许 多 个 载 波， 它 们 的 相 位
是 统 计 分 布 的。 因 此， 应 测 量 整 个 传
输 频 带 之 内 的 功 率。 然 而 出 于 速 度 原
因， 测 量 功 率 不 能 使 用 热 功 率 计。 一
种 可 能 的 测 量 配 置 是： 测 量 接 收 机 中
频 信 号 包 络 的 有 效 值。 这 里 接 收 机 的
中 频 带 宽 等 于COFDM 信 号 的 带 宽（1.536MHz）。
中 频 信 号 包 络 的 有 效 值 是 衡 量RF 信 号
的 尺 度。 关 于 有 效 值 形 成 的 时 间 常
数， 可 以 调 整 得 足 够 短， 以 便 可 以 实
现 高 的 测 量 率。
---- 在 进 行 场 强 测 量 时 要 注 意 零 符
号（ 每 个 传 输 帧 中 的 第1 个 符 号， 相 当
于 发 射 机 关 断， 发 射 在 零 符 号 期 间 不
给 出 功 率， 用 于 接 收 机 粗 同 步）。 通
过 接 收 机 与DAB 信 号 的 时 间 同 步， 零 符
号 期 间 的 场 强 测 量 就 可 以 避 免。
---- 3、 测 量 次 数
---- 为 了 获 得 有 足 够 分 辨 率 的 与 地
点 有 关 的 场 强 分 布 图， 每 波 长 大 约 需
要10 次 测 量。 这 意 味 着， 在200MHz（ 波 长1.5m）
时 每15cm 必 须 进 行 一 次 场 强 测 量。 因
此， 在 以50km/h 的 速 度 行 驶 的 测 试 车
中， 出 于 好 的 地 点 分 辨 率 的 考 虑， 大
约 每10ms 测 量 一 次。 由 此 而 给 出 的 数 量
虽 然 对 于 大 的 地 面 覆 盖 范 围 的 场 试
验 来 说 是 不 实 用 的， 但 是 对 于 小 地 区
来 说 是 必 要 的。
---- 除 了 以 通 常 的 速 度 在 汽 车 中 接
收 以 外， 应 注 意 静 止 接 收 和 以 很 高 的
速 度 接 收 这 两 种 极 端 情 况。
---- 在 静 止 接 收 时， 如 果 接 收 天 线 处
于 接 收 场 强 最 小 的 地 方， 时 间 交 织 不
起 作 用。 然 而 接 收 场 强 由 于 运 动 物 的
反 射（ 驶 过 的 汽 车） 可 能 时 间 性 波
动。 这 种 反 射 可 能 对 接 收 做 出 贡 献。
因 此， 在 这 种 情 况 下， 接 收 场 强 随 时
间 的 变 化 曲 线 是 有 意 义 的。
---- 在 很 高 车 速 这 种 极 端 情 况 下， 对
于 接 收 质 量 来 说， 场 强 不 再 是 唯 一 的
衡 量 标 准。 这 时 候 多 普 勒 效 应 对 接 收
质 量 也 有 决 定 性 影 响。
---- 在 根 据 测 量 确 定 覆 盖 区 的 最 小
场 强 时， 应 考 虑 上 述 两 种 极 端 情 况。
---- 根 据 上 述 的 对 与 地 点 和 时 间 有
关 的 数 据 分 辨 率 的 要 求， 可 以 对 在DAB
测 量 车 中 的 定 位 系 统 提 出 下 列 要 求：
无 论 是 移 动 接 收 时 与 地 点 有 关 的 测
试 触 发 器， 还 是 具 有 恒 定 时 间 节 拍 的
触 发 器， 都 是 必 要 的；
绝 对 位 置 的 确 定 至 少 准 确 至100m， 最
好 准 确 至10m；
驶 过 的 路 程 的 分 辨 率 至 少 应 为10cm；
在 静 止 接 收 时， 时 间 分 辨 率 起 码 应
为10ms。
全 球 定 位 系 统（GPS） 由 于 低 的 分 辨 率
和 由 于 在 城 市 中 的 遮 蔽 问 题， 单 独 使
用 不 太 合 适， 最 好 与 其 它 精 度 高 的 定
位 系 统 联 合 使 用。
信 道 脉 冲 响 应
---- 为 了 测 量 信 道， 可 以 使 用DAB 传 输 帧
中 的 同 步 符 号（ 紧 跟 着 零 符 号）。 借
助 该 符 号 可 以 确 定 信 道 之 内 的 传 递
函 数， 通 过 传 递 函 数 的 傅 里 叶 变 换 而
得 到 信 道 脉 冲 响 应。 这 里， 有 意 义 的
仅 是 各 个 分 波 的 大 小， 而 相 位 无 关 重
要。
---- 信 道 脉 冲 响 应 的 另 一 种 应 用， 是
确 定 用 于 接 收 机 测 量 的 信 道 模 拟 器（
后 文 介 绍） 传 播 类 型 以 及 获 取 系 统 仿
真 输 入 数 据。
干 扰
---- 1、 干 扰 分 类 和 测 量 方 法
---- 为 了 实 现 在 覆 盖 区 中 的 无 干 扰 接
收， 应 确 定 允 许 的DAB 信 号 和 干 扰 信 号
之 间 的 电 平 差（ 以dB 表 示， 通 常 称 为
保 护 率）。 同 时， 还 要 对 干 扰 进 行 分
类， 是 正 弦 型 的 干 扰， 还 是 调 制 的 载
波 型 干 扰 或 脉 冲 型 干 扰。
---- 对 正 弦 干 扰 和 调 制 的 载 波 干 扰
的 测 量， 可 以 在 零 符 号 期 间 进 行。 在
零 符 号 期 间 不 可 能 进 行 脉 冲 型 干 扰
的 测 量。 这 是 因 为 零 符 号 测 量 时 间 太
短， 要 么 捕 捉 不 到 干 扰 脉 冲， 要 么 在
零 符 号 期 间 根 本 就 不 存 在 干 扰 脉 冲。
但 是， 如 果 比 特 差 错 率 高， 而 原 因 不
是 由 于 接 收 场 强 和 出 现 的 时 延 造 成
的， 那 么 可 以 直 接 推 断 出 是 由 脉 冲 型
干 扰 引 起 的。
---- 用 于 调 查 干 扰 的 接 收 机， 必 须 可
以 对 发 射 的DAB 信 号 同 步， 以 便 在 整 个
零 符 号 持 续 期 间 可 以 进 行 场 强 测 量。
在 零 符 号 期 间 测 量 出 的 场 强（ 代 表 干
扰）， 必 须 同 剩 下 的 符 号 期 间 的 有 用
场 强（ 代 表 有 用 信 号） 进 行 比 较， 同
时 可 以 获 得 到 达 接 收 机 的 功 率 的 平
均 值。
---- 2、 保 护 率
---- 在 覆 盖 区 中 实 现DAB 无 干 扰 的 广 播
接 收 的 同 时， 也 要 保 证DAB 业 务 不 影 响
其 它 的 无 线 电 业 务。 应 保 持 多 大 的 电
平 差， 取 决 于 邻 频 道 业 务。 这 里， 可
粗 略 分 为“ 对 相 邻DAB 频 道 的 干 扰 保 护
率” 和“ 对 其 它 业 务 的 干 扰 保 护 率”
两 种 情 况。 前 者 要 求 不 严 格， 因 为 调
制 方 法 有 较 强 的 抗 干 扰 能 力。 后 者 对
发 射 信 号 的 频 谱 纯 度 提 出 很 高 的 要
求（ 取 决 于 相 邻 业 务 的 种 类 以 及DAB 信
道 和 相 邻 业 务 的 有 用 电 平 差）。
比 特 差 错 率 的 测 量
---- 比 特 差 错 率 是 确 定 覆 盖 程 度 的 最
有 说 服 力 的 参 数， 它 完 全 表 现 了 接 收
质 量。 因 此， 用 比 特 差 错 率 预 测 代 替
场 强 预 测 是 值 得 追 求 的。 但 是 另 一 方
面， 形 成 太 差 的BER 值 的 原 因， 涉 及 到
多 个 参 数， 例 如 场 强、 时 延 和 干 扰
等。 因 此， 仅 测 量 比 特 差 错 率 是 不 够
的。 在 太 差 的BER 情 况 下， 必 须 测 量 以
上 参 数， 以 便 找 出 物 理 原 因。
---- 此 外，BER 测 量 的 再 现 性 在 很 大 程 度
上 取 决 于 外 部 的 影 响 — 例 如 从 旁 边
驶 过 的 汽 车。 因 此， 仅 可 以 通 过 合 适
的 统 计 方 法 进 行 统 计 测 量。
---- 另 一 个 要 注 意 的 问 题 是， 测 量 出
的 比 特 差 错 率 与 用 作 测 量 的 接 收 机
有 一 定 关 系。 根 据 实 施 的 差 错 保 护 措
施 的 不 同， 可 能 有 完 全 不 同 的 测 量 结
果。 因 此， 需 要 一 个 接 收 机， 其 它 的
接 收 机 都 以 它 为 参 考 基 准。
---- 图1 所 示 是DAB 的 比 特 差 错 率 测 量
机 构 配 置。 这 里， 发 射 系 统 主 要 由 一
个BER 发 生 器、 一 个COFDM 编 码 器 和 调 制 器
以 及 一 个 后 面 带 有 功 率 放 大 器 的 频
率 变 换 级 组 成。BER 发 生 器 产 生 长 度 为2n-1
的 伪 随 机 噪 声 序 列。 此 外， 为 了 测 量
监 视 和 数 据 计 值， 有 意 义 的 是： 要 知
道 有 多 少 个 帧 作 为 有 差 错（ 帧 差 错）
而 被 丢 掉， 接 收 机 有 多 少 次 必 须 重 新
对 输 入 信 号 同 步 以 及 重 新 同 步 需 要
多 长 时 间（ 同 步 差 错）。
---- 在 测 量 比 特 差 错 率 时 一 个 重 要
问 题 是 关 于 所 需 要 的 时 间。 假 定， 在
声 音 信 道 中 的 数 据 传 输 速 率 为256kb/s，
在 差 错 率 为10-5 时， 需 要 持 续40S 才 能 出
现100 个 比 特 差 错。 在 这 段 时 间 内， 以50km/h
速 度 行 驶 的 汽 车 走 过560m 路 程。 在 应 用
附 加 数 据 信 道 时， 所 需 的 测 量 时 还 会
更 长。
---- 值 得 追 求 的 是， 快 的 并 在 移 动 中
进 行 电 平 测 量， 而 电 平 测 量 可 能 是 得
出 期 待 的 比 特 差 错 率 的 关 键。 只 是 电
平 测 量 只 能 在 假 定 没 有 干 扰 反 射 或
超 作 用 距 离 以 及 没 有 干 扰 出 现 的 情
况 下， 足 够 快 地 进 行。 在 这 种 情 况
下， 除 了 车 速 外， 接 收 场 强 是 确 定 覆
盖 的 标 准。
噪 声 掩 蔽 比（NMR）
---- 在DAB 中， 在 经D/A 变 换 的 模 拟 端 使 用
传 统 的 音 频 基 带 测 量 技 术 进 行 测 量
是 错 误 的。 这 是 因 为 心 理 声 学 的 利
用， 特 别 是 听 阈 和 信 号 掩 蔽 效 应 的 利
用， 传 统 的 模 拟 测 量 方 法 和 质 量 标
准（ 例 如 频 率 特 性， 相 位 特 性 或 失 真
度） 不 再 适 用。 例 如 一 个 正 弦 信 号 的
测 量， 使 用 模 拟 技 术 可 能 得 出 坏 的 传
输 质 量 的 结 论， 尽 管 通 过 相 同 信 道 的
音 乐 主 观 听 觉 相 应 于 音 乐 会 质 量。
---- 因 此， 在DAB 必 须 应 用 其 它 的 数 字 的
和 客 观 的 方 法， 例 如 噪 声 掩 蔽 比（NMR）
的 测 量。
---- NMR 原 理 是 按 照 比 较 的 方 法 工 作
的。 要 进 行 测 量 的 信 号 与 一 个 编 码 的
信 号 相 互 比 较， 同 时 通 过 相 关 技 术 可
以 建 立 测 量 信 号 与 基 准 信 号 的 正 确
时 间 关 系。 同 时， 测 量 信 号 总 是 经 过
延 时 的， 基 准 信 号 也 必 须 进 行 延 时 调
整。 例 如 移 动 接 收 时 应 用 一 个 存 储 的
基 准 信 号， 使 之 完 全 同 步 于 接 收 信
号。
---- NMR 的 单 位 是dB， 它 表 示 在 接 收 的
信 号 中 是 否 包 含 超 出 所 谓 掩 蔽 阈（ 整
个 音 频 频 率 范 围 里 的 可 听 阈） 的 部 分
及 其 强 度， 以 此 作 为 主 观 质 量 损 失 感
觉。 据NMR 测 试 仪 器 的 开 发 者（ 德 国 费
劳 霍 夫 集 成 电 路 研 究 所） 称，NMR 测 量
结 果 与 主 观 试 听 结 果 有 良 好 的 一 致
性。NMR 测 试 仪 的 硬 件 建 立 在32 比 特DSP 系
统 的 基 础 上。
衰 落 信 道 模 拟 器
---- 1、 基 本 原 理
---- 信 息 的 传 输， 特 别 在 移 动 接 收 时，
会 受 到 无 线 电 信 道 特 性 的 影 响。 衰
落、 反 射、 延 时 和 频 率 偏 离 等 参 数，
取 决 于 地 形、 载 波 频 率 和 移 动 接 收 时
的 行 车 速 度， 不 同 程 度 地 影 响 着 传 输
性 能。
---- 过 去， 人 们 研 究 移 动 无 线 电 系
统， 主 要 是 在 空 旷 的 区 域 在 特 殊 的 接
收 条 件 下 工 作。 这 种 方 法 的 主 要 缺 点
是， 试 验 条 件 由 于 自 然 和 其 它 一 些 条
件 的 变 化 而 不 可 重 建。 衰 落 信 道 模 拟
器 可 以 实 时、 可 重 建 地 复 制 时 间 和 地
点 决 定 的 传 输 信 道。
---- 在 多 径 移 动 接 收 时， 汽 车 附 近 接
收 信 号 的 场 强 是 瑞 利 分 布， 在 数 十 个
波 长 的 范 围 内 这 种 模 型 都 是 适 合 的。
---- 由 汽 车 速 度 决 定 的 多 普 勒 效 应，
会 使 接 收 频 谱 变 宽， 接 收 信 号 的 统 计
特 性 可 通 过 多 普 勒 谱 和 延 时 来 描 述，
它 们 取 决 于 不 同 的 地 形 环 境。 超 越 附
近 范 围 的 限 制， 信 号 振 荡 可 能 通 一 个
附 加 的 对 数 正 态 分 布 的、 时 间 上 慢 的
场 强 平 均 值 的 变 化 调 制。 这 种 现 象 与
上 述 的 瑞 利 分 布 综 合 在 一 起 称 为“ 对
数 正 态 瑞 利 分 布”。 图3 就 是 从 传 输 信
道 的 理 论 描 述 中 导 出 的 一 个 等 效 模
型， 这 种 模 型 在 衰 落 信 道 模 拟 器 中 实
现。
---- 从 发 射 机 直 接 或 通 过 天 线 馈 入
的 信 号， 变 为 中 频， 带 宽 为7MHz， 接 着
进 行A/D 转 换， 模 拟 器 相 应 于 调 整 的 参
数， 改 变 转 换 后 得 到 的 数 字 信 号。 对
于 共16 条 路 径 的 每 一 路 来 说， 用 户 可
以 通 过 控 制 计 算 机 调 整 一 个 确 定 的
时 延， 和 一 个 具 有 确 定 的 多 普 勒 频 谱
与 瑞 利 分 布 包 络 的“ 衰 落” 信 号。 最
后， 形 成 的 信 号 重 新 变 为 模 拟 信 号，
进 行 频 率 变 换 后 送 至 接 收 机。
---- 2、PC 产 生 系 数 序 列
---- 借 助 控 制PC 可 以 调 整 衰 落 信 道 模
拟 器 中 的 参 数（ 速 度、 频 率 等 等），
并 在 荧 光 屏 上 显 示 出 这 些 调 整。PC 产
生 复 数 多 普 勒 谱 复 制 物 的 系 数 序 列，
并 将 它 们 存 放 在 衰 落 信 道 模 拟 器 中
一 个4M 字 节 的 大 容 量 存 储 器 中。
---- 从 特 有 的 场 强 测 量， 可 以 很 好 地
导 出 要 求 的 统 计 参 数， 并 且 借 助 设 计
软 件 包 存 在 衰 落 信 道 模 拟 器 的 模 型
里。 此 外， 由GSM 证 实 的 不 同 的 标 准 状
况， 可 以 直 接 被 采 用， 但 是 不 包 括 电
磁 干 扰， 例 如 火 花 干 扰。
---- 图4 所 示 是 衰 落 信 道 模 拟 器 的 方
块 电 路 图。 其 中 的 模 拟 部 分 的 作 用 是
变 换 输 入 和 输 出 信 号 为 所 希 望 的 频
率， 然 后 进 行A/D 或D/A 变 换。
---- 输 入 信 号 频 率 可 自 由 选 择， 最 大
为1000MHz。 然 后 信 号 先 变 为59MHz 的 第 一 中
频， 再 变 为5MHz 的 第 二 中 频。 如 果 信 号
已 经 是 第 一 中 频， 也 可 以 直 接 馈 送。
第 二 中 频 信 号 的 中 心 频 率 为5MHz， 其 带
宽 为7MHz， 在20MHz 取 样 频 率 时 用8 比 特 量
化 进 行A/D 转 换， 然 后 送 至 电 路 的 数 字
部 分。A/D 变 换 要 求 输 入 信 号 电 平 应 处
于-20dBm ～0dBm。
---- 电 路 的 数 字 部 分 的 输 出 信 号， 用10
比 特 量 化 进 行D/A 转 换。 后 接 的 低 通 滤
波 器 具 有Si（x） 校 正， 来 抑 制 通 过 取
样 而 形 成 的 频 谱 成 分。 借 助 一 个 混 频
器 使 滤 波 器 输 出 信 号 变 为35MHz 的 中
频， 然 后 用 具 有 陡 沿 的 带 通 滤 波 器 滤
波。 最 后， 可 以 用 一 个 外 部 振 荡 器 选
择 输 出 频 率， 并 可 在-100 ～0dBm 之 间 调 节
输 出 信 号 电 平。
---- 3、 基 于 复 数 信 号 表 示 的 衰 落 信
道 模 型
---- 衰 落 信 道 模 拟 器 的 数 字 电 路 部
分 复 制 传 输 信 道。 模 拟 器 是 建 立 在 复
数 信 号 表 示 的 基 础 上。 电 路 从8 比 特
输 入 信 号 中， 借 助 希 尔 伯 特 变 换 产 生
出 分 析 信 号 的 实 部 和 虚 部。 希 尔 伯 特
变 换 器 作 为 非 递 归 数 字 滤 波 器，23
阶， 在7MHz 的 带 宽 内 具 有0.07dB 的 波 动
性。
---- 复 数 信 号 可 以 在16 个 路 径 上 以50ns
的 步 级 进 行 不 同 的 延 时， 具 有 最 大100
μs 的 级 联 的 延 时 单 元， 在16 路 的 情 况
下 允 许 最 大 时 延1600 μs。 每 路 延 时 的 路
径 信 号 用 一 个 复 数 系 数 序 列 计 值， 它
相 当 于 本 地 散 射 的 统 计 描 述。 借 助 插
入 中 间 系 数 存 储 器 和 路 径 乘 法 器， 将
系 数 存 储 器 的 容 量 限 制 在4M 字 节。 可
以 存 储8 种 统 计 独 立 的 复 数 系 数 序
列（2 ×256K 字 节）。 通 过 插 入 率 可 以 确
定 多 普 勒 频 率 和 汽 车 速 度。 在 实 部 形
成 之 后， 加 权 了 各 路 径 信 号（ 延 时 功
率 谱） 并 相 加。 对 于 对 数 正 态 衰 落 来
说，PC 实 时 计 算 系 数， 并 且 它 们 通 过
一 个 插 入 器 和 信 号 相 乘。 经 具 有 溢 出
控 制（ 由PC 计 值） 的 限 制 器 之 后， 产 生
出 数 字 形 式 的“ 被 干 扰 的” 接 收 信
号。
---- 4、 用 鼠 标 控 制 的 下 拉 式 菜 单
---- PC 用 作 复 数 系 数 序 列 的 产 生、 不
同 参 数 的 输 入 和 模 拟 器 的 控 制。 通 过
鼠 标 控 制 的 下 拉 式 菜 单， 可 以 选 择 不
同 的 功 能， 例 如 模 拟 器 的 启 动 或 从 输
入 掩 蔽 中 的 调 出。 掩 蔽 区 域 有 一 个Wordstar
相 似 的 具 有 自 动 句 法 检 验 的 编 辑 器。
对 每 一 个 输 入 区 域 来 说， 渐 显 一 个 单
独 的 帮 助 文 体。 所 有 一 次 调 整 的 参 数
和 状 态 模 式， 可 以 存 储 起 来 并 随 时 再
作 为 补 充 存 储。
---- 该 图 包 括 了 从 噪 声 振 荡 器 的 数
据 流 直 到 复 数 系 数 序 列 存 储 到 每 个
延 时 路 径 具 有2 ×256K 字 节 的 存 储 器。 噪
声 发 生 器 产 生 两 种 高 斯 分 布 的 和 统
计 独 立 的 数 字 序 列， 序 列 具 有 白 噪 声
功 率 密 度 谱。 希 望 的 数 字 序 列 的 频 谱
特 性， 借 助 数 字 的 递 归 滤 波 器 实 现。
可 以 选 择 不 同 的、 特 别 是 不 对 称 的 功
率 密 度 谱：
典 型 的 多 普 勒 谱（ 用 于 入 射 角 无 方
向 的 分 布）；
具 有 高 斯 型 分 布 和 可 变 边 界 频 率 的
低 通 滤 波 器 频 谱；
不 对 称 带 通 滤 波 器 频 谱， 具 有 可 自
由 选 择 的 功 率 比（ 两 个 边 带 或 每 次 高
斯 型 分 布）、 可 变 的 带 宽 和 频 率。
存 在 于 浮 点 格 式 中 的 系 数 序 列， 在 被
存 储 之 前， 鉴 于 它 的 数 值 范 围， 必 须
被 限 制， 并 按8 比 特 量 化。 一 个 分 析 程
序 从 系 数 序 列 中 计 算 功 率 密 度 谱 和
幅 度 分 布 密 度， 这 里， 系 数 序 列 可 以
是 实 数 或 复 数。 结 果 以 图 形 的 形 式 在
荧 光 屏 显 示 或 绘 图 仪 显 示。
DAB 测 量 车
---- 1、 对 测 量 系 统 的 要 求
---- 为 了 可 能 在DAB 同 步 网 中 进 行 合 理
分 析， 对 测 量 系 统 提 出 如 下 要 求。
---- 移 动 测 量：
DAB 信 号 场 强 的 自 动 记 录；
每 个 测 量 地 点 的 自 动 定 位；
反 射（ 时 延） 的 测 量 和 记 录。
固 定 测 量：
反 射 方 向 和 强 度 的 确 定；
频 谱 的 占 据。
计 值：
驱 车 测 量 时 场 强 分 布 的 显 示；
在 一 个 可 选 择 地 图 比 例 的 衬 物 上，
驱 车 测 量 的 绘 图；
为 了 进 一 步 分 析， 将 测 试 数 据 变 换
为PC 兼 容 的 格 式。 所 有 的 测 量 要 求 能
工 作 于 广 播 波 段 Ⅱ ～ Ⅴ（87.5 ～862MHz）
以 及L 波 段。 根 据 要 求 的 频 率 范 围， 只
有R/S 公 司 生 产 的 测 试 接 收 机ESVB 合 适，
它 覆 盖20 ～2050MHz 的 频 率 范 围， 且 有 不
同 的 测 试 带 宽。DAB 同 步 网 中 的 反 射 测
量， 使 用 脉 冲 响 应 分 析 仪PCS。 2、 系 统
介 绍 现 以 瑞 士 电 信 局 装 置 的 移 动 测
量 平 台 为 例， 说 明 系 统 构 成。 该 覆 盖
测 量 系 统 有 一 个 过 程 控 制 器PSA17， 为
了 进 行 数 据 存 储， 装 备 了 一 个100M 字 节
的 可 更 换 的 硬 盘。 所 有 的 系 统 组 成 部
分， 通 过 过 程 控 制 器PSA17 控 制。 同 时，
使 用 的GPS 定 位 和 用 于 路 段 调 查 的 脉 冲
传 感 器， 都 与 过 程 控 制 器 相 连 接， 天
线 桅 杆 的 高 度 和 方 向 都 可 以 被 控 制。
图6 所 示 是 移 动 测 试 系 统 的 组 成。 图6
移 动 测 试 系 统 的 组 成 系 统 控 制 器 通
过 系 统 总 线， 控 制 连 接 的 测 试 接 收 机ESVB、
脉 冲 响 应 分 析 仪PCS， 并 存 储 驱 车 测 量
的 场 强。 信 道 脉 冲 响 应（ 反 射） 在PCS
中 存 储 在 一 致 的 可 更 换 的 硬 盘 上。 此
外， 有 可 能 以 电 平 和 时 延 为 基 准 对 超
越 值 进 行 定 义， 并 以 报 警 形 式 记 录 在PSA17
中。
通 过GPS 接 收 机， 对 每 个 测 量 值 都 求 出
现 实 的 位 置。 脉 冲 传 感 器（ 在 转 速 轴
上） 提 供 精 确 的 路 程 段， 它 用 作 测 量
的 触 发。 例 如 在 交 通 路 口 静 止 状 态
时， 记 录 中 断， 以 限 制 存 储 的 数 据
量。 罗 盘 的 数 据 用 作 确 定 行 驶 方 向。
---- （1） 馈 电 设 计
---- 在 测 试 车 中 需 要 不 同 的 供 电 电
压， 全 部 供 电 都 不 能 中 断， 以 免 系 统
瓦 解。 因 此， 使 用 了 两 个 独 立 的 供 电
系 统。 用 一 个 附 加 的 电 机 在 汽 车 行 驶
期 间 对 测 试 系 统 的 电 池 充 电。 在 汽 车
静 止 状 态， 充 电 可 以 通 过 电 网 插 座 或
内 装 的 备 用 发 电 机， 经220V/24V 整 流 器 整
流 后 充 电， 停 止 后 可 以 自 治20 分 钟。
---- 对 于 各 种 需 要 来 说， 所 有 电 压 均
由 上 述 的 测 试 系 统 电 池 经 过 变 换 得
到：
直 流12V 用 于GPS 接 收 机 和DAB 接 收 机；
直 流24V 用 于 天 线 桅 杆 驱 动 和 内 部 照
明；
交 流220V 用 于PSA17、ESVB 和PCS。
此 外， 通 过 外 部 馈 电 插 座 直 接 分 出 一
路220V 交 流 电， 馈 给 辅 属 设 备， 例 如 打
印 机， 检 修 用 的 电 烙 铁 等。 图7 所 示 是DAB
测 量 车 供 电 系 统 原 理 图。
---- （2） 测 量 技 术 的 可 能 性
---- a、 移 动 测 量
---- 为 了 进 行 移 动 测 量， 应 用 了R/S 公
司 的 测 量 软 件TS9954/55-DAB。 这 种 软 件 可
以 同 时 测 量 多 至4 个 频 率， 其 中3 个 频
率 的 电 平 或 信 道 脉 冲 响 应， 在 驱 车 测
量 期 间 可 以 在 荧 光 屏 上 显 示。 通 过 功
能 键 可 以 包 含 最 多 七 种 预 先 定 义 的
事 情， 并 接 着 计 值。
---- 对 每 个 测 量 值（ 在 测 试 接 收 机ESVB
接 收 的 电 压） 都 要 测 定 驶 过 的 路 段、
系 统 时 间 和 在 地 理 坐 标 中 的 位 置， 这
使 以 后 分 析 和 重 建 变 得 容 易。 测 试 重
复 率 确 定 为10ms。 根 据 车 速 的 不 同 给 出
一 个 相 应 的 分 辨 率（ 约 每1cm）。 要 求
在 测 试 频 率 的40 个 波 长 的 距 离， 起 码
要 进 行50 次 测 量， 以 便 得 到 关 于 场 强
分 布 的 统 计 结 论。
---- b、 固 定 测 量
---- 在 固 定 测 量 时， 应 用TS9965 测 量 软
件。 有 下 列 的 测 量 可 能 性：
极 化 测 量 使 用 对 数 周 期 宽 频 带 天 线HL032A2（80
～1300MHz） 或 者 架 在 望 远 镜 支 柱 上 的 天
线HL040（400 ～3000MHz）， 可 以 自 动 记 录 射
入 电 波 的 场 强 圆 图。 对 单 一 频 率 或 一
个 预 先 定 义 频 率 范 围 的 测 量 是 可 能
的。 通 过 内 装 的 罗 盘， 所 有 的 测 量 自
动 对 准 北 方。 这 种 测 量 对DAB 特 别 有 意
义， 因 为 接 收 的 反 射 可 以 分 析 为 方 向
和 强 度。 为 了 规 划 一 个DAB 网， 特 别 是
在 山 区， 这 种 知 识 对 于 最 佳 选 择 发 射
台 位 置 起 决 定 作 用。
频 谱 占 据 使 用 在 车 顶 的 宽 带 测 试 天
线（ 如 果 射 入 信 号 的 方 向 有 意 义） 或
用 拉 杆 天 线（ 具 有 圆 形 方 向 特 性） 进
行。 测 量 软 件 允 许 很 灵 活 的 测 量 控
制。 测 量 开 始、 测 量 持 续 期 和 测 量 间
隔 均 可 自 由 选 择。 在 这 种 测 量 中， 允
许 不 进 行 监 视 的 自 动 地 长 时 间 测 量。
极 化 测 量 和 频 谱 占 据 测 量， 可 以 在 任
意 的 高 度（ 最 高10m） 进 行。 在 长 时 间
测 量 时， 测 试 设 备 的 馈 电 通 过 一 个 外
部 的220V 馈 电 或 者 内 装 的 紧 急 备 用 发
电 机 实 现。
---- 3、 计 值 系 统
---- （1） 移 动 测 量 的 计 值 软 件
---- 作 为 计 值 系 统 的 计 算 机， 应 用 了
第 二 个 过 程 控 制 器PSA17（ 具 有 可 更 换
的 硬 盘） 和 软 件TS9954 —DAB。 外 围 设 备 有
一 个 用 作 路 段 再 处 理 的 数 字 转 换 器、
绘 图 仪、 打 印 机 等。
---- 选 用 不 同 的 计 值 菜 单， 可 以 实 现
不 同 的 统 计 计 值。
---- 在 原 始 的 格 式 中 存 储 的 测 量 数
据， 包 含 了 大 量 的 测 试 点， 为 了 确 定
的 计 值 而 被 压 缩， 对 于 在VHF 频 段 的DAB
来 说（ 直 到300MHz）， 通 常 是25m 上 的 测 试
值 的 平 均。 软 件 使 不 同 数 据 的 压 缩（
减 少） 成 为 可 能。
---- （2） 固 定 接 收 的 计 值 软 件
---- 使 用 软 件TS9965， 它 提 供 一 个 舒 适
的 菜 单 控 制 的 界 面。 测 试 文 件 的 寻 找
通 过 在 可 更 换 的 硬 盘 上 的 归 档 形 式
变 得 很 容 易。 在 每 月 进 行 的 测 量 中，
在 相 应 的 年 目 录 下， 建 一 个 月 目 录 与
连 续 的 测 量 序 号（ 每 天0 ～99）， 形 成
文 件 名， 例 如：D:\1995\NOV\04301195， 表 示95 年11
月30 日 第4 次 测 量。
---- 频 谱 占 据 的 数 据， 可 以 以 数 字 的
形 式 或 者 图 形 的 形 式 在 荧 光 屏 上 显
示 或 打 印 出。 对 于 其 它 程 序 下 的 处
理， 附 加 的 换 算 成dBase 文 件 是 可 能 的。
在 图 形 表 示 中， 可 以 用X-Y 游 标 读 出 离
散 的 测 量 值。
---- 对 于 极 化 测 量 来 说， 测 量 数 据 也
可 以 以 数 字 形 式 或 图 形 形 式 表 示。（
作 者 为 北 京 广 播 学 院李 栋 教 授）
|
