残留边带调制VSB是一种
幅度调制法(AM),它是在
双边带调制的基础上,通过设计滤波器,使信号一个边带的频谱成分原则上保留,另一个边带频谱成分只保留小部分(残留)。该调制方法既比
双边带调制节省频谱,又比
单边带易于解调。
原理
残留边带调制(VSB)是介于
单边带调制与双边带调制之间的一种
调制方式,它既克服了DSB信号占用频带宽的问题,又解决了单边带滤波器不易实现的难题。
在残留边带调制中,除了传送一个边带外,还保留了另外一个边带的一部分。对于具有低频及直流分量的调制信号,用滤波法实现单边带调制时所需要的过渡带无限陡的理想滤波器,在残留边带调制中已不再需要,这就避免了实现上的困难。
用滤波法实现残留边带调制的原理图如右图
它的几何含义是,残留边带滤波器的传输函数 在载频 附近必须具有互补对称性,它可以看作是对截止频率为 的理想滤波器的进行“平滑”的结果,习惯上,称这种“平滑”为“滚降”。显然,由于“滚降”,滤波器截止频率特性的“陡度”变缓,实现难度降低,但滤波器的带宽变宽。
残留边带信号显然也不能简单地采用包络检波,而必须采用图3-16所示的相干解调。
由于VSB基本性能接近SSB,而VSB调制中的边带滤波器比SSB中的边带滤波器容易实现,所以VSB调制在广播电视、通信等系统中得到广泛应用。
分类
数字VSB调制方式输出的是一种使用单个载波、采用幅度调制的、抑制载波的残留边带(VestigialSideband)信号。VSB系统实际上提供了一系列调制等级,如2-VSB、4-VSB、8-VSB、16-VSB调制等。这一系列的VSB可以使用相同的导频、符号率、数据帧结构、交织过程、R-S编码及同步脉冲。它可以应用于地面广播和有线电视,如美国的ATSC(AdvancedTelevisionSystemCommittee)的数字电视标准就是采用的VSB调制方式。
应用
在地面广播中常用8-VSB调制,在一个6MHz模拟带宽内可传送一路HDTV信号;而在有线电视中常用16-VSB
调制,此时,在一个6MHz模拟带宽内可传送2路HDTV信号。右图是已调VSB信号的频谱图,可以看出,除了增加了一个导频以外,VSB的频谱范围是和现行的广播电视的频谱一致的。
在6MHz的模拟带宽上采用4-VSB调制可以携带21.5Mbit/s信息(理想情况为24Mbit/s),采用16-VSB调制可以携带43Mbit/s信息(理想情况为48Mbit/s)。我们知道,标准的一路HDTV数字视频信号经约50倍的压缩后,其数码率约为20Mbit/s。因此,在有线电视的16-VSB调制情况下,在6MHz的模拟带宽中,可传输两路HDTV信号。由于有线电视在电缆中传输,因而传输环境较好,不需要对所传信号进行冗余的TCM编码。然而,在数字电视地面广播的传输条件下,由于空间传输的环境较差,因而对所传输的信号进行2/3的TCM编码,因此,在地面广播中采用加TCM的8-VSB调制,其有效数码率和4-VSB方式一样,为21.5Mbit/s,可传一路HDTV信号。在高斯白噪声环境下,VSB和QAM具有相同的误码特性(VSB的功率忽视导频能量)。8-VSB相当于64-QAM,16-VSB相当于256-QAM的性能。但从结构来看,VSB要比QAM简单,硬件复杂度低。