摘 要： 从模拟和数字条件下的带宽、数字条件下的复用技术、调制技术入手，论述了带宽与数码速率的关系、在8MHz带宽内插入（2～10）套数字节目的可能性与相关技术。
关键词：带宽 信道 数码速率 数字调制 数字复用
随着电子技术和计算机技术的飞速发展，信息获取，加工、处理、传递速度更为快捷，采用数字模式进行通信更为普及，但有时还会听到“如何在仅能传输一套PAR制模拟电视节目的带宽内插入（2-10）套数字电视节目”问题。本文拟对此问题谈谈个人的认识。
一、产生这一问题的原因
只所以产生这种疑问，主要是熟悉了模拟通信方式的人，对模拟和数字方式中的一些概念认识不足，主要体现在：
1、模拟方式与数字方式下的“带宽”概念
“摸拟方式”意指模拟信号、模拟信道和模拟系统设备。模拟信号指表示物理量的信号随时间变化具有连续性；模拟信道指传递模拟信号的物理通道。人们的听觉、视觉更具模拟特点。衡量模拟信号和模拟信道的一个重要参数是带宽，即通频带宽度。对模拟信号，带宽指信号所含的最高频率与最低频率的差值。象人的声音，所含的频率范围是20Hz－4KHz，其频带宽度近似为4000 Hz－20Hz＝4 KHz。对信号，频带越宽，信号质量就越好。对信道其带宽指该物理信道在不失真条件下所能通过信号的最高频率与最低频率的差值，象有线电视系统中采用的同轴电缆，不失真条件下可通过的频率范围是1GHz，最低频率是0，其频带宽度为1000MHz。而象光纤，其可通过的频率为（1016～1012）GHz，高于1016和低于1012信号无法通过;再象无线发射用的大气空间，其可传输的信号频率不低于100kHz，而低于此频率，传输距离很近，自然就失去了远距离通信的意义。对于信道也要求频带越宽越好，而且把信道分为低通信道，既可有效传输信号的频率范围集中在0频率附近，象同轴电缆就属于这样的信道；带通信道，可有效传输信号的频率范围集中在非0频率范围内的某一频段内，象光纤就属于带通信道；高通信道，可有效传输信号的频率只有高于某一频率以上的频段，象大气空间就属于高通信道。
“数字方式”意指数字信号、传输数字信号的信道和数字系统设备。数字信号是指把表示物理量的信号用一些电平不同，时间上离散的函数形式，高电平规定为1，低电平就代表0（或相反）。这样用来表示信息内容的信号看上去就是时间上和数值上不连续的0和1的有机组合或编码。衡量数字信号和数字信道的一个重要参数是单位时间内传输的0、1个数的多少或数码速率。数码速率越高，对信号而言，意味着包含的信息量越大；对信道而言，传输效果也就越好，或这说信道容量大。以最基本的脉冲编码调制（PCM）为例，就能很明确地说明这一问题。
脉冲编码调制实质是把模拟信号变为数字信号的一种方法，它有2个步骤，①根据乃奎斯特取样定理，对最高频率为f的信号，需用高于此信号最高频率2f以上的脉冲序列对其取样，使其从时间上变为不在连续的脉冲信号。②是量化，选取一些等级，一般选取2n个，把经取样后，时间上不再连续的脉冲，依据该脉冲在连续信号相应位置的值，套入不同等级。经过这两步后就可把一个模拟信号变成0、1有机组合成的二进制编码，即数字信号。一般取样频率取的越高，等级划分的级别越多，表示成的二进制数字信号码率相应就越高，对信号的描述也就越细腻，相应信号包含的信息量也越大。传输这样的信号对信道的要求也更高，也就是要求信道容量要高于信号的码速率。在现代通信中，人们也习惯把数字模式下的数码速率叫做“带宽”。
2、模拟模式下的带宽与数字模式下带宽的关系
根据上述分析，可以明确的说，在模拟模式和数字模式下“带宽”的物理意义是截然不相同的。数字模式下的“带宽”实质上是数码速率，是单位时间内通过信道的二进制数的位数。数字通信中提到的“宽带”，实质上意味着是高数码率。
由于模拟信号和数字信号最终都能在同一信道中传输，这也就意味着同一物理信道的带宽和数码率之间也必然存在着联系。这一联系可用信息论中的仙农定理来表述。
仙农定理指出：对于具有白噪声的物理信道，当其带宽为f，信噪比为 ，该物理信道可通过的最高数码速率c为（bps）像正常收看电视、接听电话，要求信道的信噪比最低限度不小于40db,如用该同轴电缆作为一条物理信道来传输信号，与1GHz带宽对应的可传最高数码速率为：
这就进一步说明，模拟模式下的带宽和数字模式下的数码速率不仅不是同一概念，而且数值上也不相等，二者之间仅存在一个由仙农定理确定的对应关系。
二、数字模式下在同一物理信道中插入多套节目的技术手段
为了充分利用有限信道资源最大限度的传输信息量，采用数字技术是一种更为理想的方法，目前主要采用以下几种主要技术手段：
1、信源方面，采取压缩编码方式。也就是在传输信号之前，首先对拟传信号采用数字压缩技术，去掉信源信息中的冗余度，然后送入数字信道中传输。当信号到达接收端后，在对接收到的信号采取与发送端相反的变换，既解压缩，恢复信号本来面目。这样在保证信号正常接收条件下，可以节约部分信道资源。
2、在信号传输方面，如为低通信道，就采取数字复接技术，即把多路低速率信号码流，采用时分复用方法同时送入信道中传输，在接收端各自捡取自己所用信息。象异步数字复用PDH和同步数字复用SDH就是这种形式。
对带通和高通信道，需采用数字调制技术，通过频谱搬移，把多路低速信号码流编排在信道的不同位置。这样既可充分利用信道资源，也达到了在同一信道内传输最大信息量的目的。数字技术中常用的调制技术有：幅移键控ASK,频移键控FSK,相移键控PSK.其技术核心都是利用脉冲信号改变某一频率正弦载频信号的振幅（频率、相位），规定某一数值为1，另一不同数值就是0。在实际应用中，一般是把几种技术综合使用。
到底怎样在一固定频段内插入多套数字节目呢？通过以上分析基本可以说明问题。下面通过一个具体例子作一概括：
就像在模拟模式下需用8MHz带宽才能传输一套PAR制式的模拟电视节目，改用数字压缩技术和数字调制技术后，可在8MHz带宽内传输（2～10）套数字电视节目。因为对能正常恢复和收看、收听的高清晰度数字电视信号，其压缩编码速率为19Mbps,而8MHz带宽在信噪比最低限度40db时，折合成的数码速率为8×13.28Mbps。首先是8MHz带宽内能容纳下最少5套高清晰度数字电视节目，然后在8MHz带宽内在选取5个不同频率的载频，选取3种数字调制方法之一，把5套不同的数字节目调制在这5个载频上，就完成了这一过程。
虽然这仅是一个例子，其实在固定频段内插入多套数字节目的原理和技术都是相同的。总之，要实现在同一物理信道内最大限度传输信息量，采用压缩编码，数字复接，数字调制技术是必不可少的。这就相当于一条高速公路，为了提高车流量，就必须做到，单个车不能做的太宽，路面要宽，还要分出上、下道，以保证车辆行驶有序。现代数字通信中的设计思想与高速公路设计有相同之处。
摘自 千家技术论坛
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