副載波

副載波（subcarrier）是一種電子通信信號載波，它攜帶在另一載波的上端，從而，兩個信號能夠同時有效傳播。副載波光纖通信系統是將所要傳輸的信號先用來調製一個射頻(超短波到微波的頻率)波,再將射頻波來調製發射光源。在接收處是通過光檢測器恢復帶有信號的射頻波,再通過射頻檢測器以還原成為原信號。這裡有兩重載波,一重是光波,另一重是射級波,也稱作副載波。

基本介紹

• 中文名：副載波
• 外文名：subcarrier

副載波簡介

為區別光載波，把受模擬基帶信號預調製的RF電載波稱為副載波。副載波（subcarrier）是一種電子通信信號載波，它攜帶在另一載波的上端，從而，兩個信號能夠同時有效傳播。在接收端，主載波和副載波信號分別解調。副載波能用作與主載波完全不同的用途。例如，AM和FM範圍的廣播音頻信號能夠沿著主音頻信號傳遞副載波。根據美國聯邦通信委員會，這些副載波信道能用作許多不同目的，“包括（但不限至於）無線電尋呼、存貨傳送、公交出車、股票市場報告、交通控制信號燈轉換以及襯托音樂”。

光纖通信

副載波光纖通信系統是將所要傳輸的信號先用來調製一個射頻(超短波到微波的頻率)波,再將射頻波來調製發射光源。在接收處是通過光檢測器恢復帶有信號的射頻波,再通過射頻檢測器以還原成為原信號。這裡有兩重載波,一重是光波,另一重是射級波,也稱作副載波。

圖表示副載波多路光纖通信系統。在傳送端,信號和直流輸入到電壓控制頻率的射頻振盪器(VCO)。直流控制所發副載波的頻率,信號對VCO進行調製(調頻)。將幾個帶有信號的副載波混合起來調製(調幅)發射光源。在接收端,帶有信號的光通過光檢測器得出全部副載波。通過本機的VCO所發射頻和副載波拍頻而得出中頻。事實上中頻放大器也起著濾波的作用,通過鑒頻器得出原信號。

副載波多路光纖通信系統

事實上副載波多路系統也是通過增加頻頻寬度來得到多路作用。工作頻寬是隨著副載波的頻率和頻道數目而增加的。

副載波多路光纖通信和相干式的多路光纖通信比較有許多的優越處。基本的一點它是用射頻毖波分路而不是在光頻濾波分路。這便可以避免使用光頻濾波器而改用射頻誰波器。尖銳的光頻濾波器到現在還只是在實驗室中研究的項目,但射頻濾波器在技術上早已成熟,而且對於千兆赫頻率的濾波設備在國際市場上已有成套的成品出售。因為不是在光頻濾波,這樣光源的線寬和頻率穩定度的要求,便可以大大放鬆。這是十分重要的,因為半導體光源在這兩個方面還未能基本解決。

從多路的觀點,副熟波比純粹的頻分(相千)也是方便靈活得多。對於副載波多路通信如需要增加一路(參閱圖2)只需在發射端增加一套VCO,在接收端增加一套VCO及中頻和鑒頻器。這都純屬電的系統,技術巳是成熟的,而且費用也不大。但是對於相干多路系統,便要增加一套光系統,需要很大的改動及很大的費用。

和時分多路系統比較副載波有很大的靈活性。它可以增加或減少信道。但是時直流翔率控制分多路設備在製成後信道的路數便不能改變。當時分多路的碼速已高到幾百兆比特/秒時,如果要再加多路數,速度受到電子設備的限制,很難再高上去。從噪聲方面考慮,副載波比時分多路系統有優點。時分多路接收機所需要的工作頻寬是按總碼速的頻寬,但是副載波接收機所接收的頻寬只是中頻的頻寬。由於噪聲功率是和頻寬成正比的,所以副載波的信號噪聲比值要比時分多路為高,這也就可以提高通信質量。

副載波多路系統的一個重要困難是副載波之間的千擾問題。由於幾個不同頻率的副載波合起來共同調製半導體雷射器,如果雷射器的輸出光和輸入電流_之間完全是線性關係,各個載波之間可以互不干擾。但是雷射器總有一定程度的非線性,使輸出處產生副載波之間的拍頻。抑止這種互串的干擾成為副載波通信的一個重要課題,這將在下面作進一步討論。

從頻帶利用來看,因為副載波通信需要加入一項副載波,它所占用的頻帶要比信號所占的寬。因此傳輸同樣的信息使用副載波所需的頻段便要寬些。光纖通信可以有很寬的頻段,使用副載波的這項缺欠,不會發生大的困難。

技術套用

應急廣播需要智慧型控制功能，當有公共事件發生時，應急廣播系統能夠及時地發布信息，在應急廣播收擴機、應急廣播音柱、LED大屏、機頂盒、電視機、計算機和智慧型手機等信息終端中及時進行文字、聲音、圖像等提示，起到預警、報警和宣傳引導作用，讓民眾了解事態真相，及時按政府指導進行疏散或防範。

應急廣播系統簡介

應急廣播系統由信息發布、信息處理傳送、信息接收等幾部分構成，如圖7所示。我國應急信息管理部門常設在氣象部門，通過政府應急辦公室建立各類應急信息的輸入，如氣象信息、交通信息、治安信息、旅遊信息、政務公開信息等通過相關網路輸入到應急廣播平台。進入信息平台的內容，按事前已經預置的信息分類和審核機制，進行自動或人工審核發布。發布後的信息通過廣播、電視、移動通信、網際網路等傳輸網路傳輸，送達分布在各地的信息終端，系統框圖如圖7所示。當信息終端收到應急信息時，立即執行應急信息的發布。現在為應急廣播系統專項建設且分布最廣的是應急廣播收擴機、音柱等聲音類終端和圖文顯示的LED終端。

副載波在遠程控制終端中的套用

應急廣播通過調頻副載波技術傳送控制信息可以對分布在各地的智慧型終端實現定時廣播、遠程喚醒、遠程插播、遠程音量調節、分群廣播、防插播等智慧型控制。應急廣播智慧型調頻系統示意如圖8所示。當應急廣播信息發布後，通過交換機既向應急廣播系統的播出管理工作站發出，同時通過Internet網路向其他渠道發布。播出管理工作站收到應急信息後，按信息播出的級別，向應急廣播智慧型控制平台發出應急信息，經過平台將應急信息進行副載波調製，攜帶上RDS或SCA數據信息輸出的已調波，通過有線電視網路或FM無線調頻網路傳送到調頻收擴機、調頻音柱、收轉控制器、室內調頻收音機等接收控制器或終端，實現遠程定址管理、音量調節、單播、群播與組播，將應急廣播信息按要求發布。系統可具備以下功能：

• 終端編碼，可管可控：對各終端實現唯一的定址編碼MAC地址，在全系統中通過副載波指令實現對終端狀態的可管可控。
• 三級聯播，二級插播：實現市（縣）、鎮、村三級通過有線光纜、無線調頻發射網路連線，廣播內容實現三級聯播。當有緊急事情或需要時，可以實現村、鎮以行政區劃內終端點對點、點對多點的兩級插播。
• 平戰結合：平時以日常廣播上級優先，執行每天早中晚三次的正常廣播。當有應急事件發生時，應急插播下級優先。
• 無人值守、自動運行：系統可以在無人值守的情況下，通過副載波傳送的指令實現全系統設備的自動開機和關機；可以通過副載波指令遠程調整終端的音量大小，解決聲音覆蓋效果。整個系統運行的絕大多數時間，都將處於“三級聯播”的運行狀態。鎮、村兩級能夠按照行政區劃內終端實現插播。
• 靈活的單播、群播、組播功能：通過副載波指令，對某一單個終端進行單獨廣播，實現點對點的單播功能。也可以將系統中的多個終端，按功能分布設定為群，並設定群號碼，如黨員遠程教育群、沿河終端群、公路沿線群；當啟動群播功能並選擇預先設定好的群號進行插播時，所屬群內全部終端就按要求進行廣播，非本群內終端則不回響本次插播。也可按行政區劃對終端進行分組，實現分組廣播。

應急廣播調頻副載波圖文顯示系統

應急廣播系統為快捷、全面的發布應急信息，其系統終端不僅是收擴機、音箱等聲音發布終端，還需要圖文信息終端。因為聲音系統有工作的時限性，若長期工作，會形成聲音擾民行為，造成負面的影響；同時，當在聲音嘈雜的環境或禁止良好的車內，不利於聲音信息的收聽。圖文信息終端剛好彌補聲音終端的不足，可以長時間工作，不間斷播出；可以克服聲音嘈雜或禁止環境，對聲音終端形成了有益補充，在應急廣播系統中成為必要的功能終端之一。

應急廣播調頻副載波圖文顯示終端套用示意如圖9所示，當應急信息發布後，經過有線、無線等傳輸網路送至收轉控制器、收擴機或定址音柱，除了可以通過功放機、高音喇叭將聲音信息發布外，還可以通過副載波數據通道，完成廣播信息的LED圖文信息發布。受時限要求，聲音通道需要定時關閉，但LED圖文顯示屏可以24h不間斷顯示應急信息和各類事件。發揮“平戰結合”功能，此圖文信息顯示系統閒時還可以發布一些管理類文字信息，如鄉鎮和村，藉助安裝在鄉鎮、村委會的LED顯示屏，通過副載波圖文顯示系統發布鎮務公開、村務公開信息，把應急廣播系統建設成農村信息化的新平台。又如成都平原秋收季節多發生焚燒秸稈影響航空和空氣品質，各地政府將對過LED顯示屏發布“合理利用秸稈，變廢為寶，交由專門機構回收。禁止隨地焚燒”的通知滾動播出，取得良好效果。再如農業部門藉助廣播LED屏，發布農村綜合服務信息，提高對農村的服務指導能力。

綜上所述，副載波技術在交通、氣象領域已經有套用案例，結合應急廣播系統的建設需求，將成熟穩定的副載波技術套用在應急廣播領域中，既具有開發周期短、技術風險低、設備成本低的優點，又為應急廣播系統增加新的實用功能。了解其技術特徵，易於快速推廣，加快建設好我國的應急廣播系統，提高信息發布能力，讓民眾及時了解應急事件，做到正確應對，快速回響，減少損失。