黃杰偉

（廣東省惠州中波轉(zhuǎn)播臺，廣東 惠州 516007）

0 引 言

傳統(tǒng)的中波廣播工作在526.5 ～1 605.5 kHz頻段，采用幅度調(diào)制（Amplitude Modulation，AM）方式，統(tǒng)稱為調(diào)幅廣播。調(diào)幅廣播的頻率特性及傳輸方式?jīng)Q定了其覆蓋范圍廣，傳輸、接收成本低等諸多優(yōu)點，從而到了廣泛的應(yīng)用[1]。但調(diào)幅廣播也因帶寬較窄，存在著業(yè)務(wù)單一、收聽音質(zhì)差、容易受干擾以及占用頻率資源等缺點。隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，人們接收資訊的平臺選擇逐漸多樣化，模擬廣播的聽眾日益減少。因此，改變模擬中波廣播的現(xiàn)狀尤為迫切。隨著世界數(shù)字廣播聯(lián)盟（Digital Radio Mondiale，DRM）提出并制定了DRM 數(shù)字調(diào)幅廣播標準，已有許多個國家使用DRM 模式開展中波數(shù)字廣播業(yè)務(wù)。DRM 數(shù)字廣播既能保留傳統(tǒng)模擬調(diào)幅廣播優(yōu)點，又能提升收聽音質(zhì)，還能提供數(shù)據(jù)、圖文等信息傳輸服務(wù)[2]。為了驗證DRM 廣播的播出效果及模擬發(fā)射機數(shù)字化的可行性，廣東省惠州中波轉(zhuǎn)播臺開展了本次試驗。

1 DRM 數(shù)字廣播技術(shù)簡介

DRM 數(shù)字廣播系統(tǒng)采用編碼正交頻分復用（Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing，COFDM）技術(shù)。COFDM 是OFDM 與信道編碼技術(shù)的結(jié)合，可以有效降低誤碼率。DRM 系統(tǒng)主要由源編碼模塊、復用模塊、信道編碼模塊及正交頻分復用模塊等4 大模塊組成，原理如圖1 所示。

圖1 DRM 系統(tǒng)原理圖

通過圖1 所示技術(shù)手段的處理，DRM 技術(shù)能夠在中波調(diào)幅廣播中實現(xiàn)數(shù)字信號的傳輸和廣播?？傊珼RM 技術(shù)是一種基于數(shù)字信號的調(diào)幅廣播技術(shù)，通過采樣、壓縮、編碼和調(diào)制等處理后將信號送入發(fā)射機系統(tǒng)發(fā)射出去，實現(xiàn)了音頻信號的高效傳輸和優(yōu)質(zhì)廣播[3]。

2 本次DRM 數(shù)字廣播試驗系統(tǒng)

本次試驗主要完成發(fā)射機DRM 數(shù)字鏈路開通和外場信號覆蓋測試，采用同一發(fā)射機、同一頻率開展DRM 數(shù)字音頻廣播，與傳統(tǒng)調(diào)幅廣播進行收聽效果及覆蓋范圍的對比測試。DRM 發(fā)端采用中國傳媒大學自主研發(fā)的編碼軟件及調(diào)制器，發(fā)射機采用廣東省惠州中波轉(zhuǎn)播臺現(xiàn)有的哈爾濱廣播器材有限公司生產(chǎn)的GZ-G10K 型中波廣播發(fā)射機，配合原有的調(diào)配網(wǎng)絡(luò)、天饋線組成DRM 數(shù)字廣播試驗系統(tǒng)。系統(tǒng)的數(shù)字發(fā)射功率為3.5 kW，模擬發(fā)射功率為10 kW，鐵塔高度120 m。試驗系統(tǒng)連接如圖2 所示。

圖2 DRM 廣播試驗系統(tǒng)簡圖

2.1 發(fā)射機系統(tǒng)的選擇

DRM 數(shù)字廣播對發(fā)射機的性能有一定的要求。發(fā)射機需要滿足一些指標，如群時延、噪聲、帶寬等，并且還要具備寬頻帶的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)[4]。本次試驗選擇的哈爾濱廣播器材有限公司GZ-G10K 型發(fā)射機具備以上條件。該發(fā)射機還自帶了一塊DRM 適配器板，取代了傳統(tǒng)發(fā)射機中的模擬輸入板、A/D轉(zhuǎn)換板和頻率合成器。適配器板能夠?qū)崿F(xiàn)模擬調(diào)幅廣播、DRM 數(shù)字廣播以及數(shù)模同播。切換至DRM數(shù)字音頻廣播模式時，只需配備DRM 信道編碼系統(tǒng)和音頻前端增加信源編碼及復用器系統(tǒng)，即可從模擬廣播轉(zhuǎn)換為數(shù)字廣播。試驗前測試了發(fā)射機的各項指標均達到甲級標準，完全滿足此次試驗要求。

2.2 調(diào)配網(wǎng)絡(luò)改造

相比傳統(tǒng)的模擬中波調(diào)幅廣播，DRM 數(shù)字廣播對天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)要求更高。如通頻帶和帶內(nèi)平坦度這兩個指標，對信號的覆蓋和接收效果影響尤其明顯[5]?；葜葜胁ㄞD(zhuǎn)播臺是新建的臺站，地網(wǎng)及周邊電磁環(huán)境相對比較好。試驗前，技術(shù)人員對原有天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進行測量，天線阻抗、網(wǎng)絡(luò)帶寬、帶內(nèi)平坦度等指標都符合需求，但回波損耗和駐波比指標還是沒達到DRM 數(shù)字廣播的最佳要求，通過改造調(diào)整后測得網(wǎng)絡(luò)阻抗值為50 Ω±2 Ω，帶通特性方面，在±5 kHz 以內(nèi)，天饋線駐波比小于等于1.15，±10 kHz 以內(nèi)，駐波比小于等于1.25；回波損耗方面，±5 kHz 以內(nèi)不高于23.1 dB，±10 kHz 以內(nèi)不高于19.1 dB。整個調(diào)配網(wǎng)絡(luò)運行穩(wěn)定、通頻帶寬，可以良好地適配數(shù)字中波發(fā)射的需求。

2.3 DRM 廣播發(fā)端系統(tǒng)

DRM 發(fā)端系統(tǒng)由具體內(nèi)容服務(wù)器和DRM 調(diào)制器構(gòu)成。系統(tǒng)由中國傳媒大學提供，發(fā)端平臺是基于DRM 規(guī)范標準，在微軟操作系統(tǒng)軟件平臺支持下的通用性應(yīng)用系統(tǒng)。發(fā)端系統(tǒng)內(nèi)嵌各作用模塊的軟件編碼，分成編碼復用模塊、信道編碼模塊和OFDM 轉(zhuǎn)化模塊，最后送出DRM 基帶數(shù)據(jù)信號給發(fā)射機。該發(fā)端軟件界面整潔，在改變傳送方式主要參數(shù)及調(diào)節(jié)編碼配備時操作簡易快捷。本次實驗中，DRM 方式下傳送的工作主要參數(shù)如下：健壯方式為A 保護方式；SDC 星座圖為16QAM，MSC 星座圖為64QAM_SM，系統(tǒng)帶寬9 kHz，發(fā)送輸出功率3.5 kW，QAM 交織方式為2 s 長交織。

2.4 接收設(shè)備

本次DRM 數(shù)字廣播接收設(shè)備主要采用中國傳媒大學提供的接收機和DRM 解碼軟件。接收機的主要任務(wù)是將射頻信號轉(zhuǎn)為12 kHz 中頻信號，DRM 解碼軟件Dream 安裝在微軟操作系統(tǒng)的筆記本計算機上。接收機輸出的中頻信號送入筆記本計算機，DRM 解碼軟件負責解碼并解調(diào)出音頻。覆蓋場強測試方面，使用寶盈科技MA969B 路測儀及附帶的環(huán)形天線進行場強收測；AM 模擬收聽效果測試使用德生普通調(diào)幅收音機，進行主觀聽覺評價。

3 場外覆蓋收測

3.1 收測方案

為全面測試DRM 中波數(shù)字廣播的播出覆蓋效果并與模擬AM 廣播進行數(shù)據(jù)比對，本次試驗主要以定點接收的方式進行收測。根據(jù)惠州中波轉(zhuǎn)播臺的地理位置及實際情況，技術(shù)人員以發(fā)射臺為中心，按照東西南北4 個方向提前規(guī)劃4 條收測路線以及多個固定收測點。收測記錄的數(shù)據(jù)包含客觀收測數(shù)據(jù)和主觀評測數(shù)據(jù)兩大類。其中客觀收測數(shù)據(jù)由儀器實際測試得出，主要數(shù)據(jù)是AM 廣播模式下的場強值和DRM 模式下的場強值與信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）值；主觀評測數(shù)據(jù)是收測人員根據(jù)收音機或者解調(diào)設(shè)備接收到的信號進行收聽后，對收聽音質(zhì)及效果做出的主觀評價打分。

3.2 收測內(nèi)容

實際收測以發(fā)射臺為中心，分別在東、南、西、北4 個方向直線距離5 km、10 km、15 km、20 km、25 km、30 km 處進行收測。接收并測量模擬AM、DRM 兩種模式下的試驗頻率廣播信號，記錄模擬AM、DRM 兩種模式下的場強數(shù)據(jù)及試驗頻率關(guān)機后的背景噪聲場強數(shù)據(jù)，測量并分析記錄模擬AM、DRM 兩種模式下的信號頻譜及試驗頻率關(guān)機后的背景噪聲頻譜，記錄模擬AM 收聽質(zhì)量、DRM 接收信噪比以及解調(diào)收聽質(zhì)量。

3.3 收測結(jié)果

本次場外收測任務(wù)用4 天時間，累計行程1 200 km，共收集記錄了測試數(shù)據(jù)200 多組，收測范圍包括惠州市區(qū)、縣區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)等。對收測數(shù)據(jù)及現(xiàn)場收測情況進行分析，從覆蓋效果看，發(fā)射機工作在DRM 廣播模式平均功率3.5 kW 的狀態(tài)下，信號覆蓋范圍可以達到10 kW 的模擬AM 調(diào)幅廣播的覆蓋范圍。DRM 廣播的這一優(yōu)點在實際運行中可以大幅度降低臺站的能耗。從收聽質(zhì)量來看，同樣在良好接收情況下，DRM 數(shù)字廣播的音質(zhì)效果不亞于調(diào)頻廣播，接近光盤（Compact Disk，CD）的音質(zhì)，而模擬AM 廣播的音質(zhì)效果較差，伴有雜音。在無法接收信號時，DRM 數(shù)字廣播背景干凈，沒有雜音，傳統(tǒng)AM 模擬廣播在這種情況下有很刺耳的雜音。發(fā)射臺其他頻率的中波發(fā)射機分別開機正常播出的情況下對DRM 數(shù)字廣播沒有產(chǎn)生影響。

4 試驗結(jié)論

通過本次試驗，可得出以下結(jié)論：

（1）采用國產(chǎn)傳統(tǒng)模擬中波發(fā)射機進行改造后搭載DRM 編碼系統(tǒng)的方案開展數(shù)字廣播簡單可行；

（2）相同的場強覆蓋范圍下，DRM 廣播模式的發(fā)射功率比模擬AM 調(diào)幅廣播減少至少一半，大大節(jié)約能耗和臺站運維成本；

（3）DRM 數(shù)字廣播的收聽音質(zhì)比傳統(tǒng)的AM模擬廣播好，可以媲美CD 音質(zhì)；

（4）在DRM 模式下用AM 模擬收音機收聽DRM 廣播時，會收到強烈的雜音，可以利用這個特點來壓制對象臺；

（5）山丘、高樓建筑物等對模擬AM 信號接收造成一定影響，同樣對DRM 廣播造成影響。

5 結(jié) 語

本次試驗利用現(xiàn)有模擬中波發(fā)射機進行改造，發(fā)射出DRM 信號，進行DRM 廣播試驗，取得了圓滿成功。試驗進一步明確了DRM 數(shù)字廣播的優(yōu)勢以及模擬發(fā)射機改DRM 的可行性，能為同行進行DRM 改造提供技術(shù)基礎(chǔ)和支撐數(shù)據(jù)。