譚震彪

摘? 要：文章通過對正在使用的主流地面數(shù)字廣播技術(shù)介紹，概括各國在這些技術(shù)標準的選擇和應(yīng)用，引出我國地面數(shù)字廣播試驗和即將采用的標準，展望地面數(shù)字廣播的未來。

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

中圖分類號：TN934.3? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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穩(wěn)定接收等限制了應(yīng)用。數(shù)字廣播技術(shù)能彌補這些不足之處，可以對數(shù)字信號進行適當(dāng)延時和加擾等處理，通過計算機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)資源共享，進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)用成為大勢所趨。

1 數(shù)字音頻廣播（DAB）

（1）DAB是從1987年成立“EUREKA-147”項目開始，到1995年DAB的正式規(guī)范（EN300 401）出臺[1]。1995年9月英國BBC首先開始了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)，也是我國的第一個DAB先導(dǎo)網(wǎng)。2006年5月由國家廣播電影電視總局發(fā)布了我國的數(shù)字音頻廣播標準：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，整個帶寬系統(tǒng)占據(jù)1.536MHz，可同時傳送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具有強抗干擾能力，能夠達到便攜式接收和高速移動穩(wěn)定接收的要求。還可以在一個頻率塊內(nèi)傳輸發(fā)射多個節(jié)目，適合廣泛地區(qū)聯(lián)合組成同步網(wǎng)實現(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+。雖然我國在2006年就已經(jīng)將DAB技術(shù)作為中國數(shù)字化廣播的行業(yè)標準，但由于不能實現(xiàn)模數(shù)同播、頻率資源需要重新調(diào)整、接收機價格昂貴以及非自有知識產(chǎn)權(quán)等原因，DAB在我國的發(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)展起來的，DMB也具有 DAB的所有功能。在將音頻信號和各種影像、視頻、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等信號進行編碼、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)廣播單純的只能聽的鴻溝，使得廣播內(nèi)容豐富多彩以及格式多樣，在韓國應(yīng)用得很廣泛。DAB/DMB被譽為是完美地結(jié)合移動視頻和音頻的數(shù)字地面廣播技術(shù)，是目前全球采用最廣泛的地面數(shù)字廣播標準。

3 數(shù)字短中長波廣播（DRM）

（1）在1998年3月于中國廣州成立了數(shù)字AM廣播的國際組織，稱為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)標準化， IEC在2002年3月通過了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、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)同播標準，發(fā)射系統(tǒng)的改造費用較低，支持模擬廣播和數(shù)字廣播在同一部發(fā)射機上發(fā)射。但是因為需要克服第一鄰頻和第二鄰頻干擾現(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，使得廣播信號覆蓋范圍縮小。當(dāng)DRM在純數(shù)字模式下發(fā)射的時候，一定的覆蓋范圍內(nèi)，用模擬AM的1/4功率就可以實現(xiàn)。當(dāng)用相同的功率發(fā)射時，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，這是因為工作在較低的頻率，具有較長的波長，表現(xiàn)出較強的繞射能力。在發(fā)射傳輸傳統(tǒng)的音頻廣播節(jié)目同時，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、實時交通信息以及天氣預(yù)報等信息。對經(jīng)營者來說非常重要的是DRM作為非專利系統(tǒng)，在同一個平臺上，全世界各地的媒體運營者和設(shè)備制造商進行合作，使DRM系統(tǒng)有更好的實用性和經(jīng)濟性。（3）DRM標準能夠?qū)χ胁ㄅc短波進行數(shù)字化升級，得到世界各國的一致認可。在DRM組織成立之初，我國也已經(jīng)積極加入了該組織并且組建了試驗網(wǎng)。采用了DRM廣播技術(shù)后，能夠提供立體聲且音質(zhì)可以達到FM水平的廣播，同時，DRM可以實現(xiàn)移動車載穩(wěn)定接收，又能應(yīng)對大城市傳輸?shù)膼毫有诺拉h(huán)境。在設(shè)備升級方面，對大部分類型的短波和中波發(fā)射機進行微小改動，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/語言）和不同帶寬的需要。DRM系統(tǒng)可以用于短波、中波和長波等波段，是世界上唯一的非專利的數(shù)字系統(tǒng)，在原有的頻率和帶寬的基礎(chǔ)上，對模擬AM廣播能產(chǎn)生重大改善。我國短波廣播最佳方案是采用DRM標準，主要是因為我國短波的聽眾主要分布在海外，使用普通的DRM接收機就可以收聽到音質(zhì)比之前好的廣播。（6）DRM組織在2005年3月通過了DRM技術(shù)系統(tǒng)可以在高頻段頻率范圍使用的“DRM+”標準（直到120MHz），作為現(xiàn)有ETSI標準DRM的擴展。DRM+的信號帶寬完全與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180kb/s的數(shù)據(jù)率（16QAM調(diào)制），也可以在一個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的移動速度下穩(wěn)定接收;利用DRM+可以靈活地對單個模擬FM發(fā)射機進行數(shù)字化改造，對已有FM覆蓋不產(chǎn)生額外影響。

4 HD Radio技術(shù)

（1）高清晰度廣播標準（HD Radio）是美國提出的一項數(shù)字廣播技術(shù)，并且于2002年將這一技術(shù)批準為AM、FM的數(shù)字廣播標準。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，可實現(xiàn)數(shù)字廣播與原來模擬廣播同時播出，具有極好的兼容性。HD Radio是基于由iBiquity Digital公司開發(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)用了頻率交織與時間交織技術(shù)。HD Radio數(shù)字信號被放置在現(xiàn)有AM和FM邊帶中的任意一個之上，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），常常將同一個節(jié)目以數(shù)字和模擬兩種格式一起發(fā)射（同時聯(lián)播），在頻率為88至108MHz的FM波段也可以采用同時聯(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 信號兩邊。FM HD Radio電臺可以分割其數(shù)字OFDM載波，具有多播能力，可產(chǎn)生多達 8個附加廣播信道。FM HD Radio系統(tǒng)可分為三步來實現(xiàn)最終的全數(shù)字信號頻譜：混合模式、擴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到正常AM信號兩邊。該系統(tǒng)可轉(zhuǎn)換成全數(shù)字數(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)幅接收機相兼容。（4）我國現(xiàn)在實行AM廣播采用的是國際標準（9kHz），而AM HD Radio廣播標準的頻率間隔是10kHz，這樣就與我國頻率規(guī)劃有沖突，并且在頻率帶寬的設(shè)置上也不一致，使用時需要對頻段重新進行設(shè)計改造，還不能實現(xiàn)單頻組網(wǎng)，這就決定了AM HD Radio 標準不適用于我國情況。

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)鬏敇藴蔍SDB-T中，ISDB-TSB是有關(guān)聲音內(nèi)容方面的標準，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月成為日本的標準。東京和大阪電臺在188MHz和192MHz頻段從2003年10月開始，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通過數(shù)字編碼調(diào)制技術(shù)，采用100kHz作為基本子帶帶寬，進行數(shù)字音頻廣播業(yè)務(wù)以及數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)的播出，可支持多個連續(xù)子帶捆綁在一起工作，最大支持8個子帶從而提高傳輸容量。

（2）CDR FM標準是一種真正的帶內(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)字廣播的平滑過渡，技術(shù)先進可靠，還支持高速移動穩(wěn)定接收。CDR FM頻譜規(guī)劃見圖1，可以支持三種基本的頻譜模板，即數(shù)字臺與單聲道模擬臺共存、數(shù)字臺獨立存在、數(shù)字臺與立體聲模擬臺共存。（3）我國已經(jīng)在2013年于北京、廣州、深圳等多地建立了CDR FM試驗網(wǎng)，這是我國自主研發(fā)的數(shù)字音頻廣播標準。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景。其采用的信源編碼技術(shù)，是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)規(guī)范，無論是在專利費還是芯片費用上，都是處在比較低的水平，這樣就容易實現(xiàn)該技術(shù)方案的產(chǎn)業(yè)化和快速發(fā)展。

7 結(jié)束語

地面數(shù)字廣播采用了COFDM傳輸方式，具有高速移動抗干擾強的能力，可以實現(xiàn)同頻組網(wǎng)，節(jié)省頻率資源，以低的發(fā)射功率達到所需覆蓋區(qū)域，這些都是以往模擬廣播無法比擬的。地面數(shù)字廣播能以低成本實現(xiàn)一對多，有高可靠性，還具有預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)方面優(yōu)勢，加上可以用推送接收來改善使用者對節(jié)目自選的體驗，讓聽眾能自主聽、看、讀，從而真正享受廣播帶來的無窮樂趣。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)字化步伐會邁得越來越大，在5G通訊來臨的時代，地面數(shù)字廣播會因其特有的優(yōu)勢而得到廣泛的應(yīng)用，得到更大發(fā)展。

參考文獻：

[1]李棟.數(shù)字聲音廣播[M].北京：北京廣播學(xué)院出版社，2001：144.

[2]李棟.數(shù)字聲音廣播[M].北京：北京廣播學(xué)院出版社，2001：473.

[3]國家廣播電影電視總局.CDR標準[S].2013，11.