譚震彪

摘? 要：文章通過(guò)對(duì)正在使用的主流地面數(shù)字廣播技術(shù)介紹，概括各國(guó)在這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇和應(yīng)用，引出我國(guó)地面數(shù)字廣播試驗(yàn)和即將采用的標(biāo)準(zhǔn)，展望地面數(shù)字廣播的未來(lái)。

關(guān)鍵詞：地面數(shù)字廣播;DAB;DRM;HD Radio;CDR

中圖分類(lèi)號(hào)：TN934.3? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）30-0153-02

Abstract： By introducing the main terrestrial digital broadcasting technology being used， this paper summarizes the selection and application of these technical standards in many countries， leads to China's terrestrial digital broadcasting test and the standards to be adopted， and looks forward to the future of terrestrial digital broadcasting.

Keywords： terrestrial digital broadcasting; DAB; DRM; HD Radio; CDR

引言

傳統(tǒng)模擬廣播（短波、中波、調(diào)頻）抗干擾能力差，容易在接收終端產(chǎn)生失真和噪聲，傳輸效率較低，耗能比較高，在有效頻譜資源應(yīng)用的頻道少，而且因多普勒效應(yīng)造成的不能高速移動(dòng)穩(wěn)定接收等限制了應(yīng)用。數(shù)字廣播技術(shù)能彌補(bǔ)這些不足之處，可以對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)延時(shí)和加擾等處理，通過(guò)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)資源共享，進(jìn)行多種形式的多媒體廣播。在采用數(shù)字化技術(shù)后，設(shè)備可以多功能化和智能化、重量輕、可靠性高、體積更小、功耗低，而且還衍生出很多新的應(yīng)用，地面數(shù)字廣播技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用成為大勢(shì)所趨。

1 數(shù)字音頻廣播（DAB）

（1）DAB是從1987年成立“EUREKA-147”項(xiàng)目開(kāi)始，到1995年DAB的正式規(guī)范（EN300 401）出臺(tái)[1]。1995年9月英國(guó)BBC首先開(kāi)始了DAB的正式廣播，于1996年底由原廣電部與歐共體合作共同組建廣東佛山先導(dǎo)網(wǎng)，也是我國(guó)的第一個(gè)DAB先導(dǎo)網(wǎng)。2006年5月由國(guó)家廣播電影電視總局發(fā)布了我國(guó)的數(shù)字音頻廣播標(biāo)準(zhǔn)：GY/T214-2006《30MHz-3000MHz地面數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》。（2）DAB采用COFDM傳輸方式，整個(gè)帶寬系統(tǒng)占據(jù)1.536MHz，可同時(shí)傳送6套以上具有CD質(zhì)量的立體聲節(jié)目以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。DAB具有強(qiáng)抗干擾能力，能夠達(dá)到便攜式接收和高速移動(dòng)穩(wěn)定接收的要求。還可以在一個(gè)頻率塊內(nèi)傳輸發(fā)射多個(gè)節(jié)目，適合廣泛地區(qū)聯(lián)合組成同步網(wǎng)實(shí)現(xiàn)頻道資源共享，提高傳輸效率。（3）DAB在全世界范圍內(nèi)應(yīng)用最廣，技術(shù)也最為成熟，而且有的地區(qū)已經(jīng)將其發(fā)展成為DAB+。雖然我國(guó)在2006年就已經(jīng)將DAB技術(shù)作為中國(guó)數(shù)字化廣播的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但由于不能實(shí)現(xiàn)模數(shù)同播、頻率資源需要重新調(diào)整、接收機(jī)價(jià)格昂貴以及非自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)等原因，DAB在我國(guó)的發(fā)展還在原地踏步。

2 數(shù)字多媒體廣播T-DMB

T-DMB是在DAB基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，DMB也具有 DAB的所有功能。在將音頻信號(hào)和各種影像、視頻、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等信號(hào)進(jìn)行編碼、調(diào)制、傳遞處理，在接收終端解碼放大得到比傳統(tǒng)廣播更加豐富的音視頻和圖文等內(nèi)容。這種廣播技術(shù)跨越了傳統(tǒng)廣播單純的只能聽(tīng)的鴻溝，使得廣播內(nèi)容豐富多彩以及格式多樣，在韓國(guó)應(yīng)用得很廣泛。DAB/DMB被譽(yù)為是完美地結(jié)合移動(dòng)視頻和音頻的數(shù)字地面廣播技術(shù)，是目前全球采用最廣泛的地面數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)。

3 數(shù)字短中長(zhǎng)波廣播（DRM）

（1）在1998年3月于中國(guó)廣州成立了數(shù)字AM廣播的國(guó)際組織，稱(chēng)為DRM（Digital Radio Mondiale）聯(lián)盟，就這樣數(shù)字AM系統(tǒng)產(chǎn)生了。ETSI在2001年10月將DRM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化， IEC在2002年3月通過(guò)了DRM系統(tǒng)規(guī)范，奠定了AM波段廣播數(shù)字化的基礎(chǔ)。（2）30MHz以下長(zhǎng)、中、短波是DRM主要應(yīng)用頻段， DRM還被ITU定為唯一的短波波段數(shù)字聲音廣播技術(shù)。DRM是一種真正意義上的帶內(nèi)同播標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)射系統(tǒng)的改造費(fèi)用較低，支持模擬廣播和數(shù)字廣播在同一部發(fā)射機(jī)上發(fā)射。但是因?yàn)樾枰朔谝秽忣l和第二鄰頻干擾現(xiàn)象，DRM數(shù)字廣播載波功率也由于采用帶內(nèi)同播技術(shù)而受到限制，使得廣播信號(hào)覆蓋范圍縮小。當(dāng)DRM在純數(shù)字模式下發(fā)射的時(shí)候，一定的覆蓋范圍內(nèi)，用模擬AM的1/4功率就可以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)用相同的功率發(fā)射時(shí)，DRM能夠覆蓋更廣闊的范圍。另外，DRM在室內(nèi)也可以良好接收，這是因?yàn)楣ぷ髟谳^低的頻率，具有較長(zhǎng)的波長(zhǎng)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的繞射能力。在發(fā)射傳輸傳統(tǒng)的音頻廣播節(jié)目同時(shí)，DRM還可以傳送音頻廣播內(nèi)容相關(guān)的文字信息、股票資訊信息、實(shí)時(shí)交通信息以及天氣預(yù)報(bào)等信息。對(duì)經(jīng)營(yíng)者來(lái)說(shuō)非常重要的是DRM作為非專(zhuān)利系統(tǒng)，在同一個(gè)平臺(tái)上，全世界各地的媒體運(yùn)營(yíng)者和設(shè)備制造商進(jìn)行合作，使DRM系統(tǒng)有更好的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。（3）DRM標(biāo)準(zhǔn)能夠?qū)χ胁ㄅc短波進(jìn)行數(shù)字化升級(jí)，得到世界各國(guó)的一致認(rèn)可。在DRM組織成立之初，我國(guó)也已經(jīng)積極加入了該組織并且組建了試驗(yàn)網(wǎng)。采用了DRM廣播技術(shù)后，能夠提供立體聲且音質(zhì)可以達(dá)到FM水平的廣播，同時(shí)，DRM可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)車(chē)載穩(wěn)定接收，又能應(yīng)對(duì)大城市傳輸?shù)膼毫有诺拉h(huán)境。在設(shè)備升級(jí)方面，對(duì)大部分類(lèi)型的短波和中波發(fā)射機(jī)進(jìn)行微小改動(dòng)，就可以完成數(shù)字化改造工作，顯得更加容易推廣普及。（4）DRM系統(tǒng)采用了COFDM技術(shù)，在各種不同的運(yùn)行條件下，可以有不同的傳輸模式供選用。DRM可以使用原有的頻道和帶寬（9kHz或10kHz），也可以在頻率規(guī)劃允許的情況下擴(kuò)展占用鄰頻道[2]。（5）DRM系統(tǒng)中最關(guān)鍵的技術(shù)之一是信源編碼方法。為了能夠用固定的比特率下提供更好的質(zhì)量，DRM系統(tǒng)使用了屬于MPEG 4的不同信源編碼方案，以適應(yīng)在數(shù)字AM廣播中不同節(jié)目（音樂(lè)/語(yǔ)言）和不同帶寬的需要。DRM系統(tǒng)可以用于短波、中波和長(zhǎng)波等波段，是世界上唯一的非專(zhuān)利的數(shù)字系統(tǒng)，在原有的頻率和帶寬的基礎(chǔ)上，對(duì)模擬AM廣播能產(chǎn)生重大改善。我國(guó)短波廣播最佳方案是采用DRM標(biāo)準(zhǔn)，主要是因?yàn)槲覈?guó)短波的聽(tīng)眾主要分布在海外，使用普通的DRM接收機(jī)就可以收聽(tīng)到音質(zhì)比之前好的廣播。（6）DRM組織在2005年3月通過(guò)了DRM技術(shù)系統(tǒng)可以在高頻段頻率范圍使用的“DRM+”標(biāo)準(zhǔn)（直到120MHz），作為現(xiàn)有ETSI標(biāo)準(zhǔn)DRM的擴(kuò)展。DRM+的信號(hào)帶寬完全與FM頻段規(guī)劃的頻率間隔相一致，約為100kHz。DRM+可以傳輸最多達(dá)180kb/s的數(shù)據(jù)率（16QAM調(diào)制），也可以在一個(gè)頻道中傳輸更多不同的音頻節(jié)目。DRM+不僅是數(shù)字聲音廣播傳輸系統(tǒng)，還開(kāi)辟了多聲道環(huán)繞聲的傳輸或節(jié)目相關(guān)數(shù)據(jù)等附加信息的傳輸，是一種具有多媒體廣播功能的系統(tǒng)。從目前的應(yīng)用看，DRM+的數(shù)據(jù)率能夠讓節(jié)目達(dá)到CD質(zhì)量;可以做成同步發(fā)射網(wǎng);可以在室內(nèi)接收，也能在300km/h的移動(dòng)速度下穩(wěn)定接收;利用DRM+可以靈活地對(duì)單個(gè)模擬FM發(fā)射機(jī)進(jìn)行數(shù)字化改造，對(duì)已有FM覆蓋不產(chǎn)生額外影響。

4 HD Radio技術(shù)

（1）高清晰度廣播標(biāo)準(zhǔn)（HD Radio）是美國(guó)提出的一項(xiàng)數(shù)字廣播技術(shù)，并且于2002年將這一技術(shù)批準(zhǔn)為AM、FM的數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)有模擬廣播的頻譜基礎(chǔ)上，利用HD Radio技術(shù)能夠提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及高清晰度的數(shù)字聲音廣播內(nèi)容，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字廣播與原來(lái)模擬廣播同時(shí)播出，具有極好的兼容性。HD Radio是基于由iBiquity Digital公司開(kāi)發(fā)的IBOC（帶內(nèi)同頻道）技術(shù)，技術(shù)系統(tǒng)使用的信源編碼方法是HE AAC-V2，采用可刪除型卷積編碼和應(yīng)用了頻率交織與時(shí)間交織技術(shù)。HD Radio數(shù)字信號(hào)被放置在現(xiàn)有AM和FM邊帶中的任意一個(gè)之上，其工作頻率與目前用在AM和FM的頻率相同。在AM波段（頻率530kHz-1705kHz），常常將同一個(gè)節(jié)目以數(shù)字和模擬兩種格式一起發(fā)射（同時(shí)聯(lián)播），在頻率為88至108MHz的FM波段也可以采用同時(shí)聯(lián)播模式。（2）FM HD Radio是一種正交頻分復(fù)用（OFDM）系統(tǒng)，將一組數(shù)字邊帶放在常規(guī)FM 信號(hào)兩邊。FM HD Radio電臺(tái)可以分割其數(shù)字OFDM載波，具有多播能力，可產(chǎn)生多達(dá) 8個(gè)附加廣播信道。FM HD Radio系統(tǒng)可分為三步來(lái)實(shí)現(xiàn)最終的全數(shù)字信號(hào)頻譜：混合模式、擴(kuò)展混合模式以及全數(shù)字模式。（3）AM HD Radio也是OFDM系統(tǒng)，該系統(tǒng)將一系列的邊帶引進(jìn)到正常AM信號(hào)兩邊。該系統(tǒng)可轉(zhuǎn)換成全數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以提高輔助數(shù)據(jù)率和改善音頻質(zhì)量，又能與現(xiàn)有的模擬調(diào)幅接收機(jī)相兼容。（4）我國(guó)現(xiàn)在實(shí)行AM廣播采用的是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（9kHz），而AM HD Radio廣播標(biāo)準(zhǔn)的頻率間隔是10kHz，這樣就與我國(guó)頻率規(guī)劃有沖突，并且在頻率帶寬的設(shè)置上也不一致，使用時(shí)需要對(duì)頻段重新進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，還不能實(shí)現(xiàn)單頻組網(wǎng)，這就決定了AM HD Radio 標(biāo)準(zhǔn)不適用于我國(guó)情況。

5 日本的數(shù)字廣播ISDB-T

日本數(shù)字聲音廣播業(yè)務(wù)涵蓋在數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)ISDB-T中，ISDB-TSB是有關(guān)聲音內(nèi)容方面的標(biāo)準(zhǔn)，使用頻段為VHF/UHF。ISDB-TSB（用于地面聲音廣播的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字）系統(tǒng)于1999年11月成為日本的標(biāo)準(zhǔn)。東京和大阪電臺(tái)在188MHz和192MHz頻段從2003年10月開(kāi)始，啟用ISDB-TSB。

6 調(diào)頻頻段數(shù)字音頻廣播（CDR FM）

（1）CDR FM（調(diào)頻頻段數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)）是工作于87MHz-108MHz（傳統(tǒng)模擬調(diào)頻廣播頻段）的數(shù)字廣播系統(tǒng)[3]。CDR FM通過(guò)數(shù)字編碼調(diào)制技術(shù)，采用100kHz作為基本子帶帶寬，進(jìn)行數(shù)字音頻廣播業(yè)務(wù)以及數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)的播出，可支持多個(gè)連續(xù)子帶捆綁在一起工作，最大支持8個(gè)子帶從而提高傳輸容量。

（2）CDR FM標(biāo)準(zhǔn)是一種真正的帶內(nèi)同播技術(shù)，靈活的頻譜配置使得音頻質(zhì)量較好，能夠?qū)崿F(xiàn)模擬廣播到全數(shù)字廣播的平滑過(guò)渡，技術(shù)先進(jìn)可靠，還支持高速移動(dòng)穩(wěn)定接收。CDR FM頻譜規(guī)劃見(jiàn)圖1，可以支持三種基本的頻譜模板，即數(shù)字臺(tái)與單聲道模擬臺(tái)共存、數(shù)字臺(tái)獨(dú)立存在、數(shù)字臺(tái)與立體聲模擬臺(tái)共存。（3）我國(guó)已經(jīng)在2013年于北京、廣州、深圳等多地建立了CDR FM試驗(yàn)網(wǎng)，這是我國(guó)自主研發(fā)的數(shù)字音頻廣播標(biāo)準(zhǔn)。CDR FM的頻譜利用率非常高，具有靈活的頻譜配置方式，在應(yīng)用上可以適用多種場(chǎng)景。其采用的信源編碼技術(shù)，是我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)規(guī)范，無(wú)論是在專(zhuān)利費(fèi)還是芯片費(fèi)用上，都是處在比較低的水平，這樣就容易實(shí)現(xiàn)該技術(shù)方案的產(chǎn)業(yè)化和快速發(fā)展。

7 結(jié)束語(yǔ)

地面數(shù)字廣播采用了COFDM傳輸方式，具有高速移動(dòng)抗干擾強(qiáng)的能力，可以實(shí)現(xiàn)同頻組網(wǎng)，節(jié)省頻率資源，以低的發(fā)射功率達(dá)到所需覆蓋區(qū)域，這些都是以往模擬廣播無(wú)法比擬的。地面數(shù)字廣播能以低成本實(shí)現(xiàn)一對(duì)多，有高可靠性，還具有預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)方面優(yōu)勢(shì)，加上可以用推送接收來(lái)改善使用者對(duì)節(jié)目自選的體驗(yàn)，讓聽(tīng)眾能自主聽(tīng)、看、讀，從而真正享受廣播帶來(lái)的無(wú)窮樂(lè)趣。使傳統(tǒng)廣播具有多媒體廣播的特性，超越了單純傳播聲音的局限，極大地拓寬和延伸了廣播的傳播功能。相信隨著數(shù)字化技術(shù)和設(shè)備的日臻完善，廣播技術(shù)數(shù)字化步伐會(huì)邁得越來(lái)越大，在5G通訊來(lái)臨的時(shí)代，地面數(shù)字廣播會(huì)因其特有的優(yōu)勢(shì)而得到廣泛的應(yīng)用，得到更大發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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