广播事业的新领域 ——浅谈NICAM—728技术

1．概述

NICAM－728技术是卫星电视技术的新发展，利用此方式可以在一个卫星转发器中，在传送电视图像和伴音信号的同时传送广播节目。

NICAM－728是英文 Near Instantaneous Companded Audio Multinlex（准瞬时压扩声音复用）的缩写。728则表示该方式的数据码率为728kb／s。NICAM－728是英国广播公司（BBC）在1986年公布的一种地面电视广播的立体声伴音方式。

为了扩大中央人民广播电台广播节目的覆盖率和改善广播传输质量，广播电影电视部已决定从1995年3月1日起正式在中央电视台卫星电视信道中，增加一个副载波，传输NICAM－728数字声广播节目。这是一种可以优质、经济、可靠地收转中央人民广播电台广播节目的较为理想的节目源。中央广播电台通过东经115.5度“中星五号”卫星第五转发器（下行频率3883MHz）在CCTV－1电视信道中传输中央人民广播电台第一、二套单声道节目。第三转发器（下行频率3803MHz）在CCTV－2电视信道中传输中央人民广播电台第三套立体声节目。在卫星电视信道中接收中央人民广播电台广播节目，只需在原有卫星电视接收站中增加一部NICAM-728数字声接收机即可。原卫星接收机需具有基带输出端口或复合输出端口。将NICAM－728数字声接收机的输入端与卫星接收机基带输出或复合输出端口相连接，就可在接收CCTV-1图像和伴音的同时接收中央人民广播电台第一、二套单声道广播节目或在接收CCTV-2图像和伴音的同时接收中央人民广播电台第三套立体声广播节目。

2．NICAM－728卫星传送系统

NICAM－728卫星传送系统框图如图1所示。

NICAM-728数字声制式，在发送端先把声音信号进行预加重、采样量化（A／D变换）、准瞬时压扩、两路单声或立体声左右声道合成，交织处理、能量扩散、加扰、NICAM编码、调制（DQPSK即差分正交相移键控）和末级处理，最后发送出去。接收和处理NICAM－728信号，是上述发送处理的逆过程，把卫星接收机的基带信号进行解调和解码，还原成双伴音或立体声，输出高质量的声音信号。

3、 NICAM－728编码

（1）NICAM－728编码的主要参数

取样频率：32kHz。

量化：14b／取样。

预加重：CCITT建议J17。

过载电平：＋12dBm。

编码方式：准瞬时压扩（14／10b）32样值一组。以2的补码表示。

（2）NICAM－728编码的帧结构

NICAM－728的一帧时间为lms，其比特数为728。帧结构如图2和图3所示。其中图2为立体声方式，图3为双声道方式。

帧结构图的组成为：

帧同步字（FAW）（0100111）： 8比特用来保证接收端获得帧同步。

控制信息位（C\(_{0}\)～C5）：共5比特．其中C\(_{0}\)是帧标志位（0或1），它规定了16个帧序列，该序列与声通道中所载信息类型的变化同步。C1～C\(_{3}\)是应用控制住。用来传送广播方式及切换用标志信息，指明了现行数据块（704比特）所载信息的类型。规定如下表所示。

*C3=1提供发送任意选择的附加声音或数据代码信号。解码器不备有这些附加选择项就不会提供声音输出。

附加数据位（AD\(_{0}\)～AD10）：共11比特，尚未作具体规定，留作备用。

数据块（A\(_{1}\)32\(_{1}\)32或n1～n32，（n＋1）。～（n＋l）\(_{32}\)：由64个11比特的声音取样字组成，当传送立体声时，每个数据块内A、B信道各占32个取样值，并交替传送，如图2所示。当传送两路独立的单声道时，两个声道的两个32字的编码块在一帧中头尾相接，携带完整的两路单言信号，如图3所示。

（3） NICAM－728编码原理

以立体声为例，其原理框图如图4所示。立体声的左、右声道的声音信号，分别经J.17预加重进入A／D转换器，将模拟的声音信号转换为14bit／取样的数字信号；再经准瞬时压缩变为10bit／取样。再经误码保护处理，这里采用奇偶校验保护,增加了一个校验位，所以经奇偶校验后由10bit／取样变为11bit／取样。在比特交织级，将数据接一定规律交织，经交织处理后，传输过程中产生的连续多比特错误被分散到各个样值中，因而对单个样值的损害是很小的。比特交织处理，每帧中728比特接下面的顺序传送：为了频谱成形目的，将交织后的数据流进行加扰处理，即随机地把数据流混杂起来，从而使已调载波边带中的能量均匀分布，这样可减少数字载波对模拟调频声信号或图像信号产生干扰。NICAM－728系统能量扩散加扰是通过将帧结构数据流与伪随机二进制序列模2加来实现的。帧同步字不被加扰处理，以便接收机去扰同步用。

4．调制和传输

NICAM－728系统采用DQPSK调制，这种调制方式不仅有效地利用了拥挤的频谱空间，同时也便于经济可靠接收。DQPSK调制原理是利用前后码元之间载波振荡相位的相对变化传送信息的。其调制过程如下：加扰处理后的数据流先进行串行／并行变换，变换成两位并行位偶（A，B），并行位偶数据经差分编码、成型处理后去调制两个正交载波的相位，两路正交调制信号线性相加，其输出即为DQPSK调制信号。发端差分编码处理、数据信号频谱成形以及调制过程如图5所示。

5．NICAM-728的载频F2

在频谱分布上，我国目前卫星传输系统中使用的NICAM－728的载频为7.28MHz，与电视图像频率（0 —f\(_{v}\)）和电视伴音载频F1之间有适当的间隔，避免了相互间的影响。其频谱结构如图6所示。从图中可见，图像和伴音副载波已占0～6.6MHz的频带。而卫星上行的调制系统基带宽国标定为8.4MHz。第一副载波6.6MHz是一个调频信号，其带宽为±100kHz。现选定第二副载频F2为728MHz。

为了限制调制数据信号的频谱带宽，364kb／s数据信号需经过余弦滚降滤波器的成形处理。

6．NICAM－728接收设备

从图1中我们已经知道要通过卫星接收中央人民广播电台的1、2、3套广播节目，除了卫星接收天线、低噪声下变频器、卫星接收机外，还必须有NICAM-728数字声接收机。广电部广科院研制成功的NICAM－728数字声接收机已申请国家专利，其技术指标如下：

A／B音频信号平衡输出：幅度：0～～6dB可调，出厂为+3dB阻抗：600Ω平衡

＊频响（J17去重）：20Hz～～12kHz：－0.5dB～～＋0.5dB12kHz～～15kHz：-3dB～～＋0.5dB

＊非线性失真：输出电平+9dBm时，＜0.5％

＊音频信噪比：S／N＞68dB

＊A，B声道分离度：大于70dB

＊立体声电产差和相位差：立体声左右声道电平差小于0.5dB立体声左右声道相位差小于3°

接收端典型的NICAM数字立体声解调，主要由QPSK解调器、PCM解调器（NICAM728解调器）、D／A变换（DAC）及低通滤波器和去加重电路组成，其原理框图如图7所示。

目前国内市场上出售的一些大屏幕、多功能彩色电视接收机中，有的已设置了接收地面电视广播的PAL-I制NICAM解码电路。国外许多公司生产了专用NICAM解码集成电路，如德国ITT公司开发的MSP3410，荷兰飞利浦公司的SAA37283，日本东芝公司的TB1204等等。

7．应用

NICAM－728数字声制式，由于采用了先进的数字处理技术，使得声道隔离度好，音频信噪比质量高，并消除了载波寄生调相等问题，声音质量接近CD质量。近年来在世界上发展非常迅速，在我国预期也会有很广阔的应用前景。

目前已投入应用的有：①收转中央人民广播电台1、2、3套节目，作为理想的节目源、②省台（加浙江、山东）采用此方式传送本省的广播节目。

正在酝酿应用的有：①传送数据信息，成为中国数据广播网的组成部分。②作为有线台的广播节目源，例如将中央人民广播电台的第三套节目收下来，将其立体声的左、右声道以调频方式，选择合适的频道，送入有线网，其框图如图8所示。

由于硬件价格不贵（接收机现价为1950元／台），估计这种接收方式也会逐渐进入家庭。

从长远来看，广播节目数字化是必由之路，NICAM－728数字声可作为先导。（沈吟安）