文丨柳重春

（國(guó)家新聞出版廣電總局，海南三亞 572600）

1 DRM數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號(hào)介紹

在DRM數(shù)字廣播系統(tǒng)使用COFDM調(diào)節(jié)技術(shù)，是OFDM調(diào)節(jié)技術(shù)與信道編碼的組合。與COFDM有關(guān)的所編碼音頻和數(shù)據(jù)信息，全部均勻分配至若干個(gè)波段相鄰的載波上，并且所有的載波都會(huì)被分配在不同的傳輸頻道中。DRM數(shù)字廣播系統(tǒng)的信號(hào)基本上可分為音頻信息信號(hào)和信息數(shù)據(jù)信號(hào)兩大類，而且在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)根據(jù)傳輸項(xiàng)目的不用類型，去選擇合理的編碼參數(shù)，用以保證DRM數(shù)字廣播系統(tǒng)在傳輸過(guò)程中的信號(hào)質(zhì)量。第一類信號(hào)是指將多個(gè)不同來(lái)源的信號(hào)添加到一個(gè)復(fù)用器進(jìn)行復(fù)合處理后獲得的節(jié)目信號(hào)，包含音頻節(jié)目信號(hào)和一些數(shù)據(jù)信息；第二類信號(hào)是指使用接收機(jī)接收不同類型的信息數(shù)據(jù)信號(hào)，即DRM接收系統(tǒng)采用不同的接收方式，將發(fā)射端所分辨、傳輸?shù)膮?shù)信息實(shí)時(shí)傳遞給接收機(jī)做應(yīng)變處理，它由決速訪問(wèn)信道和業(yè)務(wù)描述信道兩個(gè)獨(dú)立信道構(gòu)成，決速訪問(wèn)信道的主要作用是將發(fā)射端復(fù)用器復(fù)合的業(yè)務(wù)種類和信道編碼參數(shù)等信息提供給接收端，業(yè)務(wù)描述信道的主要作用是向接收機(jī)提供復(fù)用器中業(yè)務(wù)的特征，與此同時(shí)其還規(guī)定了一個(gè)有效性函數(shù)原則，用于分辨重復(fù)標(biāo)記的有效性，是接收機(jī)確自動(dòng)切換頻率的基礎(chǔ)。

2 DRM數(shù)字廣播系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)原理

DRM系統(tǒng)的COFDM方案的流程設(shè)計(jì)原理是：第一步使用發(fā)射機(jī)將語(yǔ)音和數(shù)據(jù)等信息通過(guò)信源編碼的方式轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；第二步是通過(guò)信道編碼技術(shù)選擇性的給傳輸信息加入冗余保護(hù)；第三步是通過(guò)OFDM調(diào)制技術(shù)，轉(zhuǎn)化不同頻率后發(fā)送到DRM廣播的MW/SW兩個(gè)頻段鐘；第四步是DRM接收機(jī)將接收信號(hào)轉(zhuǎn)化為中頻信號(hào)，再進(jìn)行頻率同步、信道估計(jì)、信道解碼、信源解碼等步驟后得到原有的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信息。

在調(diào)幅波段方面，因?yàn)榘l(fā)射機(jī)的射頻輻射范圍較窄的因素，數(shù)字音頻信號(hào)使用的頻帶帶寬也較窄。但是電波在遠(yuǎn)距離傳輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生破壞、干擾、疊加、失真等現(xiàn)象。因此，必須使用高效、穩(wěn)定、科學(xué)的的數(shù)字音頻壓縮方法去消除傳輸中的信號(hào)破壞、干擾、疊加、失真等現(xiàn)象，來(lái)糾正傳輸過(guò)程中的差錯(cuò)和防止傳輸中斷等問(wèn)題。但是DRM系統(tǒng)在遠(yuǎn)程短波傳輸過(guò)程中，如果有足夠的信號(hào)噪聲比率，則會(huì)取得良好的音質(zhì)效果。這是因?yàn)樵谶h(yuǎn)程短波傳輸中會(huì)有下述現(xiàn)象：在兩個(gè)DRM信號(hào)占用同一頻道的情況下，如果一個(gè)信號(hào)強(qiáng)于另一個(gè)信號(hào)，則強(qiáng)信號(hào)可以被調(diào)節(jié)；如果兩種信號(hào)強(qiáng)度相差不大，則都不能被調(diào)節(jié)；如果兩個(gè)DRM信號(hào)完全相同，而且到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間在保護(hù)間隔之內(nèi)，它們將互相增強(qiáng)。

DRM信號(hào)可利用在臺(tái)式接收機(jī)、便攜式接收機(jī)、車載接收機(jī)等。也可以利用在移動(dòng)的接收機(jī)中，并且能獲得優(yōu)質(zhì)的收聽(tīng)效果，但是必須滿足接收機(jī)中獲取足夠的信噪比率的條件，實(shí)踐中對(duì)其的的控制方式是：對(duì)于普通廣播系統(tǒng)而言，想從一個(gè)固定點(diǎn)向目標(biāo)區(qū)域傳輸信號(hào)，可以通過(guò)改變發(fā)射機(jī)功率的方式控制廣播信號(hào)的覆蓋區(qū)域。但是DRM信號(hào)不但能改變發(fā)射機(jī)的功率性能，還可通過(guò)信號(hào)的調(diào)制和傳輸參數(shù)等方法來(lái)調(diào)整覆蓋區(qū)域。利用發(fā)射機(jī)的控制來(lái)提供一定區(qū)域內(nèi)高等級(jí)的覆蓋率和信號(hào)可靠度，要先在目標(biāo)區(qū)域裝置一定數(shù)量的接收機(jī)來(lái)征集區(qū)域信號(hào)的播出質(zhì)量，然后將此信息反饋到發(fā)射臺(tái)。在發(fā)射臺(tái)內(nèi)，可以通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)射機(jī)功率等級(jí)、調(diào)整參數(shù)和調(diào)節(jié)信號(hào)，使在目標(biāo)區(qū)內(nèi)接收的信號(hào)持續(xù)優(yōu)質(zhì)。在實(shí)際的傳輸通道中，可以根據(jù)使用的頻率、建筑物高矮、目標(biāo)區(qū)域的地形來(lái)調(diào)整信號(hào)等級(jí)，控制信號(hào)的信噪比率。

3 DRM數(shù)字廣播系統(tǒng)的的若干核心技術(shù)解析

3.1 信源編碼技術(shù)

DRM數(shù)字廣播系統(tǒng)的信源編碼技術(shù)主要應(yīng)用于解決數(shù)據(jù)傳輸中的轉(zhuǎn)換、代替、存儲(chǔ)等問(wèn)題，即通過(guò)對(duì)原始信息數(shù)據(jù)數(shù)量上的壓縮，使用最少量的數(shù)字編碼傳輸最大信息量的技術(shù)。DRM數(shù)字廣播系統(tǒng)中音頻信號(hào)傳輸質(zhì)量主要由數(shù)據(jù)的壓縮率決定。原則上講，一旦其音頻的數(shù)據(jù)壓縮率越高，它在信道上傳輸?shù)馁|(zhì)量就越好，但是同時(shí)也需要使用越寬的射頻帶寬。要想在較窄的帶寬條件下獲得良好的傳輸質(zhì)量，DRM數(shù)字廣播系統(tǒng)在不同廣播項(xiàng)目傳輸?shù)倪^(guò)程中使用了不同的信源編碼方案。實(shí)際使用過(guò)程中中，DRM系統(tǒng)使用了先進(jìn)音頻編碼和語(yǔ)音編碼(碼本激勵(lì)線性預(yù)測(cè)和諧波矢量激勵(lì)編碼)兩種方法。先進(jìn)音頻編碼的碼率范圍較廣，具有抗差錯(cuò)魯棒編碼方式，是自然聲音信號(hào)編碼的基礎(chǔ)，其主要用于單聲道語(yǔ)音廣播和要求較高條件下的抗差錯(cuò)魯棒傳輸。諧波矢量激勵(lì)編碼是一種適用于較低比特率和抗差錯(cuò)魯棒性單聲道語(yǔ)音廣播、語(yǔ)音數(shù)據(jù)等傳輸項(xiàng)目的技術(shù)。除上述編碼方案外，DRM系統(tǒng)中還會(huì)采用頻帶復(fù)制技術(shù)，它可以重建音頻信號(hào)中缺失的高音段，并且可以大幅度提升窄帶語(yǔ)音系統(tǒng)的音質(zhì)和信號(hào)的清晰度、分辨度等。

3.2 信道編碼和信道估計(jì)技術(shù)

信號(hào)傳輸過(guò)程中一定會(huì)受到信道的影響，OFDM信號(hào)的傳輸影響則主要指以下三個(gè)方面：一是信道本身頻率高低對(duì)信號(hào)傳輸造成的影響；二是信道中的各種噪聲干擾和無(wú)用信號(hào)的疊加會(huì)改變信號(hào)的振幅、相位和頻率；三是信號(hào)在傳輸過(guò)程中由于多徑效應(yīng)引起信號(hào)的互相干擾。這三種影響均會(huì)導(dǎo)致接收端解碼的錯(cuò)誤率。實(shí)踐中則會(huì)采用信道編碼的措施來(lái)降低影像。它以控制發(fā)送端信號(hào)兀余度的方式來(lái)監(jiān)督、檢測(cè)、糾正信號(hào)通過(guò)信道后產(chǎn)生的錯(cuò)誤。信道編碼有分組碼和卷積碼兩種形式。分組碼的特征是是一次性處理大規(guī)模數(shù)據(jù)信息，卷積碼的特征是處理串行的比特流，主要用于實(shí)時(shí)糾錯(cuò)。

信道估計(jì)技術(shù)應(yīng)用在多徑衰落信道中，因?yàn)樾诺谰哂胁淮_定變化性，所以多徑衰落會(huì)造成OFDM符號(hào)間的干擾和子信道間的干擾現(xiàn)象。信道估計(jì)的基礎(chǔ)是信道本身具有時(shí)間范圍內(nèi)（時(shí)域）、頻率范圍內(nèi)（頻域）的相關(guān)性，信道估計(jì)的中心算法是在發(fā)送已知信號(hào)的條件下，根據(jù)最終接受的信號(hào)估計(jì)信道在傳輸匯總的減少數(shù)量。使用在信道估計(jì)的計(jì)算原則有兩個(gè)：最小平方原則和最小均方誤差原則。信道的計(jì)算方法也有以下兩種：第一種方法是用時(shí)域相關(guān)的獨(dú)立值和頻域相關(guān)獨(dú)立值的乘積來(lái)計(jì)算，主要的計(jì)算結(jié)果通過(guò)FIR濾波器獲得，這種方法獲得結(jié)果通常誤差較大；第二種計(jì)算方法是兼顧DFT的信道估計(jì)，借助DFT技術(shù)用頻域獨(dú)立值代替掉時(shí)域獨(dú)立值，使時(shí)域的信道判斷趨于簡(jiǎn)單化，這種方法具有操作簡(jiǎn)便和計(jì)算準(zhǔn)確性高的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐中還可以采用加窗DFT的信道估計(jì)、插值、濾波的方法來(lái)進(jìn)行信道估計(jì)，但是在選擇信道估計(jì)方法時(shí)必須綜合實(shí)際情況。在多徑衰落信道里，還可以對(duì)對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行人為地轉(zhuǎn)變，經(jīng)過(guò)由于交織和解交織循環(huán)的效果，使信道的突發(fā)性錯(cuò)誤得以解決。

4 結(jié)語(yǔ)

在通信技術(shù)發(fā)展變化日新月異的今天，廣播系統(tǒng)的數(shù)字化是廣播系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)之一，以前廣播系統(tǒng)的模擬技術(shù)都將會(huì)被數(shù)字系統(tǒng)來(lái)代替，不僅因?yàn)閺V播系統(tǒng)數(shù)字化技術(shù)較于模擬技術(shù)有更大的優(yōu)勢(shì)，而且數(shù)字化技術(shù)給廣播行業(yè)取得長(zhǎng)足發(fā)展提供了優(yōu)良基礎(chǔ)。但是針對(duì)現(xiàn)階段所使用的發(fā)射機(jī)功效問(wèn)題，在實(shí)現(xiàn)模擬節(jié)目與數(shù)字節(jié)目的同步方面，必須對(duì)進(jìn)行數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行更完整的升級(jí)和拓展。

[1] 楊明.《DRM接收機(jī)的研制》.IBI.Vol.18.No.3.2004.

[2] 高鵬.《DRM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)》.世界廣播電視，Vol.18.No.3.2004.