周葉梅

（作者單位：浙江省云和縣廣播轉(zhuǎn)播臺）

數(shù)字化廣播技術(shù)探究

周葉梅

（作者單位：浙江省云和縣廣播轉(zhuǎn)播臺）

由于頻譜資源越來越緊張，傳輸環(huán)境越來越惡劣，聲音質(zhì)量難以保證，覆蓋范圍受限，難以實(shí)現(xiàn)大范圍無縫覆蓋，業(yè)務(wù)形式受到互聯(lián)網(wǎng)沖擊，傳統(tǒng)的廣播形式、數(shù)量和質(zhì)量已無法滿足聽眾需求。數(shù)字化廣播技術(shù)的進(jìn)程已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于通信、電視技術(shù)。

1　數(shù)字化廣播技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程

數(shù)字化廣播技術(shù)的基礎(chǔ)是數(shù)字音頻廣播技術(shù)，其采用先進(jìn)的數(shù)字音頻信源壓縮編碼、信道糾錯(cuò)編碼，以及數(shù)字調(diào)制傳輸技術(shù)（正交頻分復(fù)用技術(shù)OFDM），對廣播信號進(jìn)行全面數(shù)字化處理。數(shù)字音頻廣播研究始于20世紀(jì)70年代末，1995年9月英國BBC首先開始了DAB的正式廣播，目前在歐洲、亞洲、澳大利亞等地得到了廣泛地應(yīng)用。

DAB聲音質(zhì)量可達(dá)CD水平，具有極強(qiáng)的抗多徑傳播引起的衰落能力，可采用多種傳輸方式適用于固定和移動接收，并能方便地進(jìn)行單頻網(wǎng)組網(wǎng)運(yùn)行以節(jié)約頻譜；同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)多種多樣的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，甚至包括視頻業(yè)務(wù)。我國目前僅北京、上海、廣東等五個(gè)城市和地區(qū)獲準(zhǔn)進(jìn)行DAB運(yùn)營，目前分別播出6-16路音頻業(yè)務(wù)及5-6路多媒體業(yè)務(wù)。播出頻段采用L波段1.45GHz-1.5GHz。其中，1.45GHz-1.48GHz用于地面數(shù)字DAB廣播，1.48GHz-1.5GHz用于衛(wèi)星數(shù)字DAB廣播。

在廣播數(shù)字化方面，美國采用的是HD Radio系統(tǒng)，也就是使基礎(chǔ)設(shè)施和頻率劃分保持不變，且盡量不干擾現(xiàn)有模擬廣播，數(shù)字音頻廣播基于現(xiàn)有模擬廣播頻道之間的空閑頻率資源運(yùn)行，廣播提供商和用戶都可以使用數(shù)字廣播。HD Radio的數(shù)字傳輸技術(shù)，能夠消除各種突發(fā)噪聲對接收質(zhì)量的影響，使產(chǎn)出更高級的數(shù)據(jù)和音頻業(yè)務(wù)成為可能（如環(huán)繞立體聲節(jié)目、音頻節(jié)目點(diǎn)播、音頻節(jié)目的存儲和重放等）。通過應(yīng)用HD Radio技術(shù)，可以使FM廣播接近CD的音質(zhì)，還可以使AM廣播的音質(zhì)接近現(xiàn)有模擬FM立體聲的音質(zhì)。。目前，HD Radio在美國已經(jīng)覆蓋了90%的人口，接收機(jī)市場存量超過了1200萬臺，共2200個(gè)廣播臺站在播出HD Radio信號，1450個(gè)臺站在播出多路數(shù)字音頻業(yè)務(wù)。

HD Radio系統(tǒng)擁有3種關(guān)鍵技術(shù)。（1）模數(shù)切換（Blending），若數(shù)字廣播信號的誤碼率在接收門限以上，則輸出的數(shù)字音頻信號質(zhì)量高，否則難以保證用戶收聽效果的連續(xù)性。（2）信源編碼算法——HDC，當(dāng)音頻數(shù)碼率在36kps時(shí)，采用HDC壓縮算法的音樂節(jié)目就能接近CD質(zhì)量；而語音類節(jié)目，則需達(dá)到56kps左右；（3）帶內(nèi)同播技術(shù)（IBOC），不改變現(xiàn)有頻率規(guī)劃，選取多種工作模式增加模擬調(diào)頻廣播兩邊的數(shù)字信號。

廣播科學(xué)院對HD Radio系統(tǒng)進(jìn)行過測試發(fā)現(xiàn)，同播方式下數(shù)字廣播信號對所寄生的模擬廣播信號有一定干擾，且在AM HD Radio對上下鄰頻干擾特別明顯，且同播時(shí)覆蓋減小，所以HD Radio系統(tǒng)也并不是十全十美的。此外，它也與我國廣播頻率規(guī)劃有一定的沖突。

我國多年來對國外多種技術(shù)方案進(jìn)行了深入研究之后，積累了豐富的寶貴經(jīng)驗(yàn)。在國家鼓勵(lì)自主創(chuàng)新，地面數(shù)字電視等研究及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展在積累成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，加之國內(nèi)在音頻信源編碼方面取得的突破，迫于對頻譜資源需求緊張及產(chǎn)業(yè)界高漲的熱情，從2007年，我國開始研究自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)，即CDR項(xiàng)目。2011年，由廣播科學(xué)院牽頭完成科研項(xiàng)目《數(shù)字音頻廣播傳輸關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)研發(fā)及試驗(yàn)》，同年由中國國際廣播電臺牽頭研究業(yè)務(wù)形式和復(fù)用技術(shù)。《數(shù)字音頻廣播關(guān)鍵技術(shù)研究和應(yīng)用示范》項(xiàng)目，獲國家2012～2014年度國家科技支撐計(jì)劃課題。

目前，CDR項(xiàng)目信道傳輸標(biāo)準(zhǔn)已于2013年8月正式發(fā)布；復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)已于2013年11月正式發(fā)布；2013年新申請國家發(fā)明專利3項(xiàng)；15項(xiàng)發(fā)明專利進(jìn)入PCT（專利合作協(xié)定）國家階段。就產(chǎn)業(yè)化準(zhǔn)備工作來說，已具備端到端的解決方案，生產(chǎn)出相應(yīng)的發(fā)射傳輸系統(tǒng)及終端樣機(jī)。

2　數(shù)字化廣播技術(shù)的作用

2.1促進(jìn)多媒體形式融合

圖像、聲音、文字等各種形式的信息，在數(shù)字化技術(shù)作用下，變成了由“0”和“1”兩個(gè)符號元素組成的碼流，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了各種媒體的融合，如電視廣播、聲音廣播、電子雜志、數(shù)據(jù)廣播、因特網(wǎng)等的融合，也促使媒體之間、相近行業(yè)之間競爭更加激烈。

2.2實(shí)現(xiàn)雙向交互

數(shù)字化技術(shù)在提高媒體傳輸效率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化傳輸、存儲手段使用戶與發(fā)送者之間的雙向互動。廣播者和受眾者之間不再有明顯的界限，從節(jié)目創(chuàng)作、制作到播出，兩種基本融為一體。存儲技術(shù)使用戶與終端之間的互動成為用戶掌握節(jié)目選擇主動權(quán)的條件，用戶出于自己的審美需要，自動屏蔽那些重復(fù)制作的低品質(zhì)節(jié)目，使它們在互聯(lián)網(wǎng)上再無存在價(jià)值。

2.3網(wǎng)絡(luò)化

廣播電視利用數(shù)字化技術(shù)吸收了信息技術(shù)革命的絕大部分成果，加之通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，廣播電視融入了網(wǎng)絡(luò)化大潮，打破了傳統(tǒng)制作、播出設(shè)備相互分散、隔絕的局面。另外，由于數(shù)字信號便于處理、存儲、交換，利用數(shù)字技術(shù)可以有效改善音頻廣播的聲音質(zhì)量，提高頻譜利用效率，所以數(shù)字化已經(jīng)成為廣播電視發(fā)展的必然趨勢。

3　數(shù)字化廣播技術(shù)的特點(diǎn)

3.1傳輸方式網(wǎng)絡(luò)化

數(shù)字化廣播技術(shù)是依靠網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，數(shù)字化使各種形式的信息由數(shù)字元素組成碼流進(jìn)行傳輸。

3.2傳輸速度快捷化

經(jīng)過數(shù)字化如圖像、聲音、文字等傳輸速度與未數(shù)字化前比較，傳輸速度有顯著提高。

3.3互動方式雙向化

數(shù)字化使廣播者和受眾者之間的界限變得模糊，用戶與發(fā)送者之間雙向互動成為可能。

3.4存儲手段永久化

經(jīng)過數(shù)字編碼、數(shù)據(jù)壓縮的廣播信息，可永久存儲于網(wǎng)絡(luò)及各種媒介中。