漆 軍，白瑪措珍，肖 鑫

（1.重慶廣播電視技術中心，重慶 401147；2.西藏自治區(qū)廣播電視局丁青中波轉播臺，西藏 昌都 855700；3.湖北省廣播電視局潛江中波轉播臺，湖北 潛江 433100）

1 數字音頻廣播技術的發(fā)展歷程

1.1 發(fā)展歷程

數字聲音廣播（Digital Sound Broadcasting，DSB）是第三代聲音廣播技術，以數字音頻編碼技術為基礎，完成廣播信號的全面數字化升級。數字聲音廣播移動接收性能強，頻譜的利用效率更高，能夠滿足多方面業(yè)務的需求[1]?！兜孛鏀底蛛娨晱V播單頻網技術要求》（GB/T 28433—2012）中，數字聲音廣播通過單頻網（Single Frequency Network，SFN）技術能夠實現特定區(qū)域的可靠覆蓋。當前，DSB主要有三種類型。第一是數字音頻廣播（Digital Audio Broadcasting，DAB）。1995年，歐洲電信標準協(xié)會發(fā)布DAB系統(tǒng)標準。DAB具備碼率高、占用頻帶寬、傳輸能力強、移動接收能力強、支持多種業(yè)務模式等優(yōu)勢。第二是30 MHz以下AM波段數字聲音廣播，主要有世界數字廣播聯盟（Digital Radio Mondiale，DRM）標準和美國發(fā)布的帶內同頻道（in band onchannel，IBOC）。第三是30 MHz以上FM波段的數字聲音廣播。美國采用基于IBOC的高清晰度廣播（HD Radio），世界數字廣播聯盟采用DRM+標準，我國自主研發(fā)了中國數字化廣播（China Digital Radio，CDR）系統(tǒng)[2]。

1.2 中國數字聲音廣播標準化進程

受各種因素影響，DAB、DRM、HD Radio等標準在我國并未大規(guī)模發(fā)展?！丁笆濉睆V播影視科技發(fā)展規(guī)劃》明確提出推進我國聲音廣播數字化進程。2007年，中國數字音頻廣播系統(tǒng)CDR研發(fā)實驗開展。2013年，調頻頻段數字音頻廣播信道行業(yè)標準與調頻頻段數字音頻廣播信道復用行業(yè)標準發(fā)布。2015年，《中央廣電節(jié)目無線數字化覆蓋工程》開始實施。2018年，我國CDR數字音頻廣播（Convergent Digital Radio）系統(tǒng)正式獲批成為國際電聯ITU-R標準。2020年，《30 MHz～3 000 MHz地面數字音頻廣播系統(tǒng)技術規(guī)范》（GY/T 214—2006）發(fā)布實施。2021年，《數字電視衛(wèi)星傳輸信道編碼和調制規(guī)范》（GY/T 338—2020）發(fā)布。2022年，《廣播電視無線傳輸覆蓋網管理辦法》發(fā)布實施。我國CDR系統(tǒng)核心專利與相關專利數量大幅度提升，推動了我國數字音頻廣播行業(yè)的快速發(fā)展[3]。

2 數字音頻廣播CDR技術

2.1 系統(tǒng)介紹

CDR系統(tǒng)是國家廣播電視總局科技司自主研發(fā)的中國數字聲音廣播系統(tǒng)，在系統(tǒng)整體設計、信道傳輸技術、數字發(fā)射機、接收終端等領域不斷完善。CDR系統(tǒng)通過增強編碼工具有效降低比特率，不影響現有頻率規(guī)劃，支持調頻廣播同臺、同頻、同發(fā)射機廣播，將單一廣播業(yè)務拓展至音頻廣播、數據廣播、視頻廣播，支持單頻點多業(yè)務組合與多頻點協(xié)同工作。CDR系統(tǒng)是建立在我國廣播發(fā)展現狀基礎上的數字廣播系統(tǒng)。與其他國家數字音頻廣播相比，CDR系統(tǒng)的覆蓋范圍、抗干擾能力更強，并且實現數模同播，有助于推動數字廣播的進一步發(fā)展[4]。

2.2 技術特點

CDR系統(tǒng)采用正交頻分復用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技術。作為多載波傳輸技術，OFDM具有高速率傳輸、抗干擾能力強等優(yōu)勢。OFDM技術早期被應用于軍事通信領域。隨著技術的發(fā)展，OFDM快速調制解調得以實現，標志著OFDM技術實際應用的開始。1990年以后，超大規(guī)模集成電路技術發(fā)展迅速，這為OFDM技術的發(fā)展提供了技術與設備支持，OFDM、COFDM（信道編碼OFDM）等技術逐漸在信息、通信領域有重要的應用。COFDM實現信道編碼技術與多載波技術的融合應用，解決了寬帶高速傳輸問題，編碼糾錯、抗多徑衰落、抗碼間干擾、多普勒頻移等方面能力大幅度提升。COFDM技術也被應用于數字音頻廣播領域。1995年，DAB標準第一次應用COFDM技術。此后，DVB標準、DRM標準、HD Radio標準也都使用COFDM技術。另外，COFDM技術還被應用于第五代移動通信系統(tǒng)中。CDR系統(tǒng)包括電子業(yè)務指南（Electronic Services Guide，ESG），能夠為用戶提供全面的數字音頻廣播節(jié)目信息，包括聲音、圖片、視頻及文字等形式[5]。數字音頻廣播CDR系統(tǒng)結構如圖1所示。

圖1 數字音頻廣播CDR系統(tǒng)結構圖

2.3 傳輸機制

數字音頻廣播CDR系統(tǒng)主要有三種傳輸模式，如表1所示。廣播電視臺在具體應用中可根據實際需求選擇合適的傳輸模式。三種傳輸模式適應不同的廣播場景，如大范圍組網覆蓋、高移動接收、高數據傳輸等。

表1 CDR系統(tǒng)的三種傳輸模式的傳輸參數

2.4 信源編碼

CDR系統(tǒng)的信源編碼主要采用DRA+音頻編碼技術。DRA+主要有三種音頻編碼形式，如DRA+低碼率編碼、DRA+分層編碼、DRA+低碼率分層編碼等。DRA+音頻編碼技術使用頻帶復制（SBR）、參數立體聲（PS）、分層模塊等技術，輸出碼率范圍可從 16 kb·s-1到 384 kb·s-1，支持立體聲與多聲道環(huán)繞聲數字音頻編碼解碼，DRA+音頻編碼技術不同碼率下的主觀音質體驗也有明顯提升。以DRA+低碼率編碼為例，其主要有單聲道與立體聲編碼，根據單聲道與立體聲、環(huán)繞聲等不同場景選擇對應的編碼處理模式。DRA+分層編碼包括基本層數據和增強層數據?；緦犹幚碜笥衣暤繢RA編碼，增強層處理中央聲道DRA編碼。DRA+低碼率分層編碼包括參數立體聲編碼、寬帶擴展編碼、殘差信號、基本層與增強層、單聲道和立體聲編碼碼流等[6]。

2.5 信道編碼與調制

數字音頻廣播CDR系統(tǒng)信道編碼與調制系統(tǒng)功能主要分為三大方面。第一是物理層輸入，包括主業(yè)務數據、業(yè)務描述信息、系統(tǒng)信息三類上層數據流。第二是信道編碼與調制，通過信道編碼與調制子系統(tǒng)完成三類上層數據的信道編碼，具體流程包括擾碼、LDPC編碼、卷積編碼、位交織及星座映射等，通過OFDM調制構成邏輯幀。第三是通過子幀、基帶、射頻轉換、射頻發(fā)射完成信號發(fā)射。

2.6 實踐應用

經過多年技術研發(fā)與實踐積累，數字音頻廣播CDR技術的應用已經十分成熟，在北京、重慶、廣東、上海等地DAB系統(tǒng)建設過程中有廣泛的應用。重慶在2015年實施中央節(jié)目數字化工程時，就建設了16個CDR站點，以不改變原有頻率的方式播出數字音頻廣播，最大功率3 kW，最小功率300 W，播出4套中央廣播數字節(jié)目和一套中國之聲模擬節(jié)目，實現了在不影響原有收聽方式的情況下進行數字化改造的目標。以廣東省越秀山電視調頻發(fā)射臺為例，其結合自身發(fā)射臺現狀，積極推進CDR節(jié)目播出平臺建設，已建設成為我國第一個省級頻率CDR數模同播發(fā)射臺。

3 結 語

數字化技術的發(fā)展，使得數字音頻廣播在網絡時代依舊有廣闊的發(fā)展空間。CDR系統(tǒng)作為我國自主研發(fā)的數字音頻廣播體系，通過科技創(chuàng)新驅動，不斷提升CDR系統(tǒng)的科技水平，有助于廣播事業(yè)的進一步發(fā)展。