吳 璽 任栩凱

（貴州廣播電視局七六一臺(tái)，貴州 貴陽(yáng) 550002）

0 引言

近年來(lái)，受三網(wǎng)融合趨勢(shì)影響，傳統(tǒng)廣播業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，同時(shí)也獲得了新的發(fā)展機(jī)遇。在網(wǎng)絡(luò)電視的猛烈沖擊下，廣播逐漸成為弱勢(shì)群體，但隨著車載收音機(jī)、網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)等新興廣播形式興起，為廣播行業(yè)增添了新的助力。在此背景下，CDR作為國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)誕生，可在同一個(gè)頻道中實(shí)現(xiàn)模數(shù)同播或者純數(shù)字化播出多套廣播節(jié)目，使廣播電視節(jié)目質(zhì)量得到顯著提升。

1 數(shù)字音頻廣播CDR技術(shù)原理

CDR系統(tǒng)采取COFDM傳輸體制，在該體制內(nèi)高速數(shù)據(jù)流串聯(lián)與并聯(lián)不斷轉(zhuǎn)換，逐漸分配到多個(gè)子信道內(nèi)，在低速率子信道中傳輸。CDR信道編碼利用編碼率可變的刪除卷積碼，使不同的要求得到滿足。正交頻分中的副載波可在頻譜上相互正交，且彼此間的頻率間隔一致，全部副載波頻率超過(guò)基礎(chǔ)振蕩頻率的數(shù)倍。復(fù)用代表的是COFDM傳輸信息多套節(jié)目，且節(jié)目之間相互交織，在大量副波中形成頻率塊，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對(duì)載波集合進(jìn)行處理。1個(gè)COFDM符號(hào)中帶有調(diào)制過(guò)的子載波合成信號(hào)，其中各個(gè)子載波均可被統(tǒng)一或者單獨(dú)調(diào)制。通常情況下，解調(diào)后的載波可恢復(fù)起初信號(hào)。但對(duì)于其他子載波而言，與解調(diào)載波間的頻率差異較大，甚至差出整數(shù)個(gè)周期，因此積分結(jié)果為0。此類載波具有正交特點(diǎn)，在正交性頻域內(nèi)，各個(gè)載波頻譜最高值可與相鄰載波零點(diǎn)重合起來(lái)，此舉有助于提高頻帶利用率。但因信道衰落導(dǎo)致突發(fā)誤碼被分散到無(wú)關(guān)子信道內(nèi)，變成隨機(jī)誤碼，由此降低碼間相互干擾。對(duì)子信道數(shù)量較多的系統(tǒng)，還可利用IDFT法實(shí)現(xiàn)等效復(fù)基帶信號(hào)。但在CDR技術(shù)應(yīng)用中，傅里葉變換應(yīng)用更加便利。例如在8點(diǎn)變換中IDFT所需乘法頻率為64，但在IFFT中乘法數(shù)量只有12[1]。

2 數(shù)字音頻廣播CDR新型業(yè)務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 信道編碼與調(diào)制

以往信息傳播的頻譜配置較為固定，如美國(guó)創(chuàng)建的HD Radio體系中，對(duì)信號(hào)帶寬要求為400kHz，對(duì)信息傳播的適應(yīng)力較弱，無(wú)法滿足當(dāng)前信息飛速增長(zhǎng)下的傳播需求。這就要求在頻譜配置方面，要求CDR標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)頻譜配置可在100kHz基礎(chǔ)上，以50kHz為中心頻率，并逐漸擴(kuò)大到800kHz，達(dá)到多子帶數(shù)模同播的目的。但在CDR系統(tǒng)中，帶寬配置相對(duì)更佳靈活，可將更多新技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)中，使系統(tǒng)功能與帶寬不斷完善。CDR系統(tǒng)的編碼與調(diào)制系統(tǒng)功能如圖1。物理層源于上層數(shù)據(jù)流，輸出射頻信號(hào)，由主業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、描述數(shù)據(jù)、系統(tǒng)信息共同構(gòu)成上層數(shù)據(jù)流。編碼與調(diào)制系統(tǒng)可對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼，以卷積編碼為主。在編碼完成后，對(duì)離散導(dǎo)頻信號(hào)實(shí)時(shí)OFDM調(diào)制，并將調(diào)制后的信號(hào)插入信標(biāo)，形成邏輯幀。通過(guò)子幀分配形成信號(hào)幀，最終利用基帶射頻轉(zhuǎn)換后發(fā)射出去[2]。

圖1 CDR編碼與調(diào)制系統(tǒng)功能圖

在主業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與描述數(shù)據(jù)中采用二進(jìn)制偽隨機(jī)序列進(jìn)行加擾。利用線性反饋寄存器形成偽隨機(jī)序列，并在各個(gè)邏輯幀的初始位置，對(duì)線性反饋寄存器數(shù)值進(jìn)行重置。擾碼經(jīng)過(guò)輸入位信息序列與偽隨機(jī)序列實(shí)施模2加法，公式如下。

式中：a（i）代表的是加擾后的位；X（i）代表的是加擾前的位；Ps代表的是線性反饋寄存器。在卷積編碼設(shè)計(jì)中，約束長(zhǎng)度為7的1/4卷積碼，與之相對(duì)生成八進(jìn)制多項(xiàng)式，可表示為133，171，145.133，寄存器初始值均為0。編碼器的輸入位用ai表示，i的取值范圍為1～T-1，可生成一個(gè)碼子X(jué)0，i，其定義如下。

在業(yè)務(wù)描述信息方面，各個(gè)邏輯幀初始位置可重復(fù)線性反饋寄存器。在系統(tǒng)信息方面，各個(gè)邏輯子幀初始位置充值線性寄存器。

2.2 平臺(tái)設(shè)計(jì)

該平臺(tái)的主要內(nèi)容在于應(yīng)用服務(wù)、集成播控、交易服務(wù)、終端集成等，不同平臺(tái)的業(yè)務(wù)功能如下。內(nèi)容與應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)主要用于CDR內(nèi)容制作，如基礎(chǔ)型、增值型內(nèi)容等；還帶有基礎(chǔ)與增值型的應(yīng)用服務(wù)；集成播控平臺(tái)是將CDR業(yè)務(wù)統(tǒng)一集成后進(jìn)行播出，在數(shù)據(jù)分析和處理方面具有較大優(yōu)勢(shì)，可為前端門(mén)戶導(dǎo)航提供數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，還具有監(jiān)控、告警與實(shí)時(shí)控制等功能；交易服務(wù)以市場(chǎng)營(yíng)銷、交易門(mén)戶平臺(tái)為主，支持產(chǎn)品與服務(wù)體驗(yàn)、品牌推廣等功能；終端集成平臺(tái)是將CDR基礎(chǔ)與擴(kuò)展應(yīng)用程序結(jié)合起來(lái)，用戶可在平臺(tái)上完成應(yīng)用程序的下載與更新操作。業(yè)務(wù)平臺(tái)為雙向傳播，平臺(tái)終端可分為2種類型，即基礎(chǔ)型與增強(qiáng)型，具體如下。

基礎(chǔ)型以家庭CDR接收機(jī)為主，帶有網(wǎng)絡(luò)回傳通道，可支持文字、聲音、圖片等廣播類業(yè)務(wù)接收與展現(xiàn)，擁有存儲(chǔ)與交互能力，不具備終端操作顯示系統(tǒng)。構(gòu)成模塊為雙tuner、雙向通道接收、解復(fù)用、數(shù)據(jù)廣播、雙向互動(dòng)等，可在雙向通道CA基礎(chǔ)上傳播信息[3]。

增值型以桌面終端、PDA為主，帶有網(wǎng)絡(luò)回傳通道，可對(duì)文字、聲音與圖像等廣播類業(yè)務(wù)進(jìn)行接收與解析，帶有存儲(chǔ)雙向交互能力，含終端操作顯示系統(tǒng)。構(gòu)成模塊為ESG、音頻廣播、雙向互動(dòng)、操作模塊等內(nèi)容。

2.3 平臺(tái)功能

該平臺(tái)在原有業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上不斷擴(kuò)展，使系統(tǒng)功能日益豐富，與新一代用戶需求更加貼合，具體如下。

2.3.1 交互式廣播

CDR頻道帶寬大于3Mbps，在播出關(guān)鍵節(jié)目時(shí)，可利用ESG與專門(mén)拓展的數(shù)據(jù)廣播通道傳遞眾多節(jié)目關(guān)聯(lián)信息。例如展示節(jié)目主持人基本信息，便于用戶在終端中獲取信息，用戶還可結(jié)合自身喜好接收不同類型的節(jié)目，由此獲得全新的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)人與終端之間的完美交互；CDR技術(shù)特色為5.1環(huán)繞音頻。在播放音樂(lè)節(jié)目時(shí)可使觀眾產(chǎn)生身臨其境之感，由此吸引聽(tīng)眾。CDR誕生可將廣播與汽車企業(yè)聯(lián)系起來(lái)，生產(chǎn)出車載CDR終端，借助5.1環(huán)繞音頻增強(qiáng)交互式體驗(yàn)，廣播還可利用汽車銷量增加CDR受眾量，不斷提高CDR廣播節(jié)目的影響力。

2.3.2 交通導(dǎo)航

當(dāng)前城市交通日益發(fā)達(dá)，人們出行與出游頻率增加，交通導(dǎo)航不但可為人們外出帶來(lái)很多便利，還可及時(shí)將最新信息傳遞給用戶。CDR系統(tǒng)可提供優(yōu)質(zhì)的寬帶數(shù)據(jù)通道，運(yùn)營(yíng)商可借助這一通道開(kāi)展與交通導(dǎo)航相關(guān)的活動(dòng)，從中獲得收益。在CDR組網(wǎng)期間還可設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)與發(fā)射機(jī)標(biāo)識(shí)，便于用戶精準(zhǔn)定位；也可在導(dǎo)航內(nèi)將當(dāng)?shù)夭惋?、娛?lè)等場(chǎng)所信息展示出來(lái)，為人們出行與休閑提供更多參考。

2.3.3 漫游收聽(tīng)

以往模擬廣播傳播范圍狹窄，一般只能對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行覆蓋，無(wú)法實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)傳播。在CDR系統(tǒng)誕生后，可組建單頻網(wǎng)，使傳播范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，使跨區(qū)跨省傳播成為可能，由此實(shí)現(xiàn)漫游收聽(tīng)的目標(biāo)。與傳統(tǒng)模擬廣播相比，CDR系統(tǒng)的傳播能力更強(qiáng)，如高速移動(dòng)接收，在移動(dòng)載體中仍可收聽(tīng)到優(yōu)質(zhì)廣播，使高鐵、動(dòng)車等快速交通工具中的收聽(tīng)問(wèn)題得到妥善解決[4]。

3 數(shù)字音頻廣播CDR業(yè)務(wù)平臺(tái)的應(yīng)用測(cè)試

3.1 項(xiàng)目概述

以某省CDR數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)為例，該省份共計(jì)創(chuàng)建13個(gè)骨干高山發(fā)射臺(tái)，可承擔(dān)中央廣播節(jié)目無(wú)線數(shù)字化任務(wù)，通過(guò)模數(shù)同播的方式播出4套廣播節(jié)目，包括模擬調(diào)頻廣播FM一套，數(shù)字廣播三套。CDR系統(tǒng)采用頻譜模式，數(shù)字帶寬設(shè)置為100kHz、傳輸模式為Ⅰ，調(diào)制方式為OFDM，編碼方式為L(zhǎng)DPC3/4，數(shù)字廣播與模擬廣播信號(hào)功率比值為-14dB。CDR發(fā)射設(shè)備支持?jǐn)?shù)模同播要求，激勵(lì)器可對(duì)前端復(fù)用器傳輸?shù)腡S進(jìn)行信道編碼，并與模擬調(diào)頻廣播一同發(fā)射，確保調(diào)頻廣播功率固定不變，數(shù)字功率可結(jié)合技術(shù)要求對(duì)數(shù)字與模擬信號(hào)的功率比進(jìn)行調(diào)整。

3.2 技術(shù)方案

3.2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

臺(tái)站采用總局統(tǒng)一配置的數(shù)字廣播衛(wèi)星接收解碼器，對(duì)中星6B與亞太6號(hào)衛(wèi)星傳輸?shù)墓?jié)目復(fù)用流進(jìn)行接收，節(jié)目流透?jìng)鬟fASI-1輸出到發(fā)射機(jī)激勵(lì)器中，通過(guò)數(shù)字信號(hào)接口發(fā)射出去，模擬廣播信號(hào)也可利用衛(wèi)星接收器解碼后，經(jīng)過(guò)模擬音頻端口直接傳遞到激勵(lì)器中，由模擬左右聲道輸入。利用中星6B垂直C波段信號(hào)進(jìn)行信號(hào)設(shè)置，主要參數(shù)如下。本振頻率5150Hz、下行頻率為4175Hz、符號(hào)率為27500Bd/s，選用DVB-S，極化方式垂直。采用亞太6C垂直Ku波段信號(hào)，將參數(shù)設(shè)定為：本振頻率11300Hz、下行頻率12265Hz、符號(hào)率為18000Bd/s、選用DVB-S，極化方式為垂直。在CDR測(cè)試平臺(tái)搭建方面，發(fā)射機(jī)選用模數(shù)同播模式，數(shù)字與模擬廣播的發(fā)射功率值可靈活調(diào)整，結(jié)合測(cè)試需求將模數(shù)功率比調(diào)整到合理值。該系統(tǒng)利用LDPC3/4編碼方式、QPSK調(diào)制方式。測(cè)試設(shè)備含有CDR接收機(jī)、車載吸頂天線以及頻譜分析儀等，測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示[5]。

圖2 測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.2.2 具體操作

設(shè)備外部連接方面，輸入接口采用RF-IN衛(wèi)星信號(hào)，輸出接口采用ASI-OUT1口，通過(guò)控制網(wǎng)口的方式對(duì)筆記本參數(shù)進(jìn)行配置。CDR衛(wèi)生接收設(shè)備通過(guò)網(wǎng)頁(yè)網(wǎng)關(guān)的形式對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修正與操作，具體如下。首先，登陸網(wǎng)管液面，將本機(jī)IP調(diào)整成與設(shè)備網(wǎng)管相同的網(wǎng)段，將設(shè)備出廠默認(rèn)IP地址調(diào)整為192.168.1.100，根據(jù)實(shí)際情況還可使用其他地址，如果設(shè)備前面板按鍵可在其他地址中找到系統(tǒng)設(shè)置，可控制網(wǎng)口，對(duì)網(wǎng)管地址參數(shù)進(jìn)行明確；然后，將計(jì)算機(jī)IP調(diào)整為192.168.1.x，值得強(qiáng)調(diào)的是，x值不可為1，將輸入設(shè)備IP地址輸入網(wǎng)頁(yè)地址欄內(nèi)，便可進(jìn)入網(wǎng)管界面。最后，對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行配置，在輸入設(shè)置方面，采用中星6B信號(hào)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，即本振頻率為5150Hz、下行頻率為4175Hz、符號(hào)率設(shè)定為18000Bd/s、選用DVB-S，采用垂直型極化方式。在輸出設(shè)置方面，將中科融入激勵(lì)器內(nèi)，可對(duì)CDR輸出TS流進(jìn)行直接識(shí)別，再將ASI輸入源設(shè)定為DVB-S；在輸出模式方面，采用透?jìng)髂Ｊ?。模擬調(diào)頻廣播內(nèi)的音頻信號(hào)可直接從綜合接收解碼器中采集。在解碼設(shè)置中，選擇DVB-S/S2節(jié)目源，選出最佳節(jié)目模式。

3.2.3 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

本次系統(tǒng)測(cè)試主要檢測(cè)當(dāng)?shù)?個(gè)區(qū)的廣播信號(hào)覆蓋情況，為使測(cè)試結(jié)果客觀公正，將評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為2種，一種為客觀評(píng)價(jià)，另一種為主觀評(píng)價(jià)。前者重點(diǎn)檢測(cè)覆蓋范圍較大的廣播，發(fā)射機(jī)場(chǎng)強(qiáng)對(duì)廣播收聽(tīng)質(zhì)量具有直接影響。場(chǎng)強(qiáng)代表的是特定長(zhǎng)度的天線在空中某處感應(yīng)到電信號(hào)的數(shù)值。與調(diào)頻廣播覆蓋網(wǎng)技術(shù)規(guī)程相對(duì)比，并結(jié)合實(shí)際接收情況，可將測(cè)試儀的接收?qǐng)龇殖刹煌瑱n位，具體如下。深藍(lán)等級(jí)的場(chǎng)強(qiáng)為80dB～150dB，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為“質(zhì)量十分好，非常滿意”；淡藍(lán)等級(jí)的場(chǎng)強(qiáng)范圍為70dB～80dB，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為“質(zhì)量好，較為滿意”；深綠等級(jí)的場(chǎng)強(qiáng)范圍為60dB～70dB，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為“質(zhì)量良好，基本能接受”；淡綠等級(jí)的場(chǎng)強(qiáng)范圍為50dB～60dB，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為“質(zhì)量一般，勉強(qiáng)能用”；橙色等級(jí)的場(chǎng)強(qiáng)范圍為42 dB～50 dB，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為“質(zhì)量差，無(wú)法忍受”；紅色等級(jí)的場(chǎng)強(qiáng)低于42 dB，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為“噪聲，無(wú)法辨別”。

在主觀評(píng)價(jià)方面，根據(jù)廣播聲音質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可引導(dǎo)評(píng)價(jià)者根據(jù)自身主觀感受，采用專用詞匯將自己聽(tīng)后感覺(jué)清楚表達(dá)出來(lái)，并通過(guò)數(shù)字量化后得出最終結(jié)論。一般情況下，針對(duì)節(jié)目的明亮度、清晰度、豐滿度以及總體音質(zhì)等進(jìn)行評(píng)判，并采取5級(jí)計(jì)分制，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下。一級(jí)分值為5分，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為“質(zhì)量十分好，非常滿意”；二級(jí)分值為4分，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為“質(zhì)量好，較為滿意”；三級(jí)分值為3分，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為“質(zhì)量良好，基本能接受”；四級(jí)分值為2分，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為“質(zhì)量一般，勉強(qiáng)能用”；五級(jí)分值為1分，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為“質(zhì)量差，無(wú)法忍受”。

3.3 測(cè)試結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試情況可知，A區(qū)、B區(qū)與C區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)值相對(duì)較高，處于優(yōu)秀水平，說(shuō)明廣播信號(hào)的覆蓋效果良好；C區(qū)與D區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)值處于良好水平，覆蓋質(zhì)量好，較為滿意；D區(qū)和E區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)值勉強(qiáng)合格，基本能夠接受；F區(qū)和G區(qū)的覆蓋效果不理想，場(chǎng)強(qiáng)值相對(duì)較低，信號(hào)傳播質(zhì)量較差，如表1所示。

表1 CDR覆蓋場(chǎng)強(qiáng)評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)主觀評(píng)價(jià)結(jié)果可知，音樂(lè)廣播FM9.5在當(dāng)?shù)谹區(qū)、B區(qū)與C區(qū)的覆蓋效果良好，車載聽(tīng)眾的主觀評(píng)價(jià)超過(guò)4.5分，場(chǎng)強(qiáng)值超過(guò)60dB，不存在覆蓋盲區(qū)。在D區(qū)和E區(qū)的覆蓋效果相對(duì)較低，車載聽(tīng)眾的主觀評(píng)分在3.5～4.5分，場(chǎng)強(qiáng)值位于42dB～60dB。在F區(qū)和G區(qū)的收聽(tīng)信號(hào)較弱，存在較大的背景噪聲，車載主觀評(píng)分低于3分，場(chǎng)強(qiáng)不超過(guò)42dB，究其原因，主要是F和G區(qū)為D區(qū)下轄鄉(xiāng)鎮(zhèn)，且有河流經(jīng)過(guò)影響信號(hào)強(qiáng)度，因此主觀評(píng)分較低，定點(diǎn)聽(tīng)眾的主觀評(píng)價(jià)如下表2所示。

表2 定點(diǎn)聽(tīng)眾主觀評(píng)價(jià)

4 結(jié)論

綜上所述，在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代下，雖然音頻廣播并非用戶獲取信息的首選渠道，但與其他主流媒體相比來(lái)看，仍然具有獨(dú)特的魅力與價(jià)值，并積極憑借著數(shù)字化技術(shù)的“東風(fēng)”迎來(lái)發(fā)展的“春天”。在實(shí)際應(yīng)用中，CDR技術(shù)可在不影響原本頻率的同時(shí)，引導(dǎo)模擬廣播朝著數(shù)字化方向轉(zhuǎn)型，為整個(gè)廣播行業(yè)升級(jí)提供極大助力。同時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)作為我國(guó)自主研發(fā)的技術(shù)之一，技術(shù)人員應(yīng)牢牢把握技術(shù)發(fā)展的機(jī)遇，結(jié)合實(shí)際需求做好信道編碼與調(diào)制、平臺(tái)設(shè)計(jì)等工作，通過(guò)不斷創(chuàng)新技術(shù)推動(dòng)廣播事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。