數(shù)字音頻廣播的特點分析

常健

摘要：在科學技術不斷發(fā)展的過程中，數(shù)字技術也獲得了很大的進步，應用范圍越來越廣。數(shù)字音頻廣播指的是工作頻段在330～3000兆赫范圍內(nèi)的廣播，憑借其特有的性質在廣播行業(yè)發(fā)揮著極其重要的作用，Eureka147/DAB和帶內(nèi)共信道廣播是構成數(shù)字音頻廣播的兩大基本形式。文章主要從這兩大形式入手，對數(shù)字音頻廣播的特點進行了論述。

關鍵詞：數(shù)字音頻廣播；Eureka147/DAB；帶內(nèi)共信道；工作頻段；廣播技術 文獻標識碼：A

中圖分類號：TN934 文章編號：1009-2374（2016）02-0081-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.040

廣播技術具有較長的發(fā)展歷史，早在20世紀80年代就已經(jīng)研制出了基于脈沖編碼調制處理器基礎上的WGBH-FM，能夠通過一種同電視信號編碼相仿的途徑完成立體聲數(shù)字信號編碼工作，同時還實現(xiàn)電視聯(lián)播功能，自此掀開了數(shù)字音頻廣播的發(fā)展史，形成了數(shù)字音頻無線電技術。數(shù)字音頻廣播（DAB）發(fā)展日益完善，截止到目前已經(jīng)成為廣播業(yè)不可缺少的一個部分，利用數(shù)字傳輸方式來對音頻信號進行高效的傳輸，能夠使信號輸出、輸入的形似性達到

CD的程度，但經(jīng)過多年的發(fā)展仍沒有形成相對統(tǒng)一的標準。

1 帶內(nèi)共信道的數(shù)字音頻廣播概述及特點

1.1 帶內(nèi)共信道的數(shù)字音頻廣播概述

帶內(nèi)共信道廣播（IBOC）能夠傳輸不同形式的調頻，初期形成的帶內(nèi)共信道系統(tǒng)是美國研制的，而后期形成則統(tǒng)稱為FM-IBOC，也被叫做頻譜擴展系統(tǒng)。編碼正交頻分復用（COFDM）是FM-IBOC形成數(shù)字載波的主要途徑，載波之間的相互影響作用不大。帶內(nèi)共信數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的比特流方式為并行，同原有的速度相比，明顯有降低的趨勢，還可以在載波上加載和調制比特流，借助編碼正交頻分復用技術，從而達到降低載波間的相互影響和作用，在滿足美國聯(lián)邦通信認證的基礎上，消除干擾因素。帶內(nèi)共信道廣播借助兩邊編碼正交頻分復用的方式進行頻率分離，接收效果更加良好，當前頻率分別在88～108兆赫及510～1710千赫的FM及AM頻帶是帶內(nèi)共信道廣播的主要傳輸方式。帶內(nèi)共信道廣播不僅能夠對數(shù)字信號進行傳輸，還具有傳輸模擬信號的功能，也被叫做混合系統(tǒng)，應用相對廣泛。在之后的過渡發(fā)展過程中，帶內(nèi)共信道廣播的傳輸方式主要為全數(shù)字模式，廣播接收用戶相對固定，依托原有的頻譜空間和相關設備，因此能夠為廣播商創(chuàng)造較大的經(jīng)濟效益。

1.2 帶內(nèi)共信道數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的工作原理

帶內(nèi)共信道的數(shù)字音頻廣播均能夠對數(shù)字、模擬節(jié)目進行傳播，但其中數(shù)字信號很容易對接收模擬信號的設備產(chǎn)生影響，干擾作用極大，而數(shù)字信號接收設備就不會因為模擬接收機而出現(xiàn)干擾，所以為了保證數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)能夠同時接收兩種不同的信號，必須要對數(shù)字信號進行相應的處理，適當降低功率，確保其不會影響模擬信號的接收。帶內(nèi)共信道數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)DAR信號在原有兩種傳播頻率的基礎上進行進一步的融合。美國廣播電臺在對數(shù)字音頻廣播信號頻率進行處理時，針對FM信號的寬帶頻率約為400千赫，標準的頻譜間距為200千赫，而在電臺進行傳播的過程中設置的保護頻帶是400千赫，有效地消除了干擾因素。在FM頻帶下的帶內(nèi)共信道的數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的中間頻率為200千赫，同100千赫的兩邊帶相比，頻率均高出25分貝。而針對AM信號的寬帶來說，間距為10千赫茲，同5千赫的兩邊帶相比，頻率高出25分貝。

1.3 帶內(nèi)共信道的數(shù)字音頻廣播特點

應用帶內(nèi)共信道數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的過程中，當前保留的FM、AM兩種接收機無需進行進一步的調整，數(shù)字及模擬兩種不同形式的信號則可以被DAR所接收，最后將信號廣播出來。這種廣播系統(tǒng)的運行費用不高，能夠自動對相應的頻率進行調整，排出外界其他噪音的干擾，能夠在數(shù)字和模擬兩種不同信號之間進行靈活的轉化。

國際無線電咨詢委員會專門針對應用帶內(nèi)共信道系統(tǒng)進行限定，許多國家均將Eureka147作為數(shù)字音頻廣播的標準，但美國作為研究發(fā)展較為先進的國家，則對這一決策進行了否決。在美國看來，L頻帶是當前數(shù)字音頻AM、FM兩種廣播系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，但帶內(nèi)共信道系統(tǒng)并不同這一發(fā)展趨勢相迎合，而只是單純地對以上兩種系統(tǒng)進行一定程度的改善，所以在數(shù)字音頻廣播標準方面還不能完全明確。要想發(fā)揮帶內(nèi)共信道數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的作用，應確保數(shù)字廣播技術標準同帶內(nèi)共信道系統(tǒng)相適應，同時允許接收數(shù)字和模擬兩種不同形式的信號，還需要從傳輸、測試標準和選擇系統(tǒng)、時間表等方面入手，構建相應的規(guī)劃。實時性的移動接收是數(shù)字音頻廣播最明顯的特征，不僅可以確保信號接收的效率和質量，還擁有良好的音質，對發(fā)射功率的要求不高，利用效率大大提升，在多種環(huán)境下均適用。

2 Eureka147/DAB概述及特點

2.1 Eureka147/DAB概述

Eureka技術是由多個機構和組織共同研發(fā)出來的，制定147項目的核心就是加快數(shù)字音頻廣播技術的發(fā)展，并構建相應的數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)。于20世紀90年代成功研發(fā)的數(shù)字音頻廣播技術被定義為Eureka147/DAB，成為通用的廣播標準，適用于廣大的用戶。在有限應用及陸地等方面，該技術有著廣泛的應用，在歐洲國家得到了普遍推廣應用。建立在數(shù)字技術前提上的數(shù)字音頻廣播應用到多種技術，例如數(shù)字調制技術、糾錯編碼技術、數(shù)據(jù)壓縮技術等，可以高效地完成廣播信號的處理任務。信號在數(shù)字壓縮技術的作用下，能夠以一種數(shù)字碼的方式表達出來，這種數(shù)字碼為二進制形式，可以構成數(shù)字信道，實現(xiàn)信號的傳輸。

從本質上來看，Eureka147屬于寬帶系統(tǒng)，能夠在頻率為3吉赫的條件下工作，在通信接收相對固定的情況下，工作頻率有所提升。數(shù)字音頻廣播應用商業(yè)廣播頻率二者區(qū)別開來，要求頻譜分布不能發(fā)生重疊。幾乎所有的廣播寬帶均涵蓋的Eureka147在配置方面，大多數(shù)情況下都需要較寬的寬帶，可在最低的要求為六路立體聲信號（均在1.5兆赫茲）的頻率下進行傳輸。受多方面條件的影響，處于30兆赫和3吉赫的范圍內(nèi)，Eureka147均能進行正常的工作，最佳的條件為100～1700兆赫，但在具體的國家應用過程中也會存在一定的差異。

2.2 Eureka147/DAB工作原理分析

在實際工作過程中，Eureka147作為一種綜合式的運行方式，能夠將信號進行合并處理，所以在時間、頻率等方面相互重疊，有效地彌補了原有信息傳輸通道的弊端，能夠更加高效地接收不同信號，不會存在遺漏的狀況。Eureka147數(shù)字音頻廣播的編碼相對獨立，在包括音頻在內(nèi)的多方面數(shù)據(jù)內(nèi)都具有這一特征。就其工作原理來看，數(shù)字音頻廣播中的復用器具有整合服務的作用，在主要的服務信道上存在多種相對重疊的輸出頻率，同時還擁有同步碼字作用，數(shù)字音頻廣播信號的產(chǎn)生是在編碼正交頻分復用編碼、正交相移鍵控調制的共同作用下形成的。在數(shù)字音頻廣播集的特定化選取過程中，需要通過模擬調諧器來對信號進行接收處理，并以數(shù)字形式表達出來，同時還能夠在濾波、轉換等形勢下進行工作。數(shù)字音頻廣播信號在完成數(shù)字換轉操作后，可以繼續(xù)進行快速傅氏變換、自適應差分脈沖編碼調制，對信號的頻率、時間進行處理，完成相應的解碼工作。

編碼正交頻分復用在對數(shù)字音頻廣播信號進行處理時，需要將其分解為比特流，這個處理過程相對繁瑣，需要分別進行操作進而在正交載波中體現(xiàn)出來。調制比特率處于較低的水平，信道延遲擴展應遠遠小于碼間間隔?？焖俑凳献儞Q是形成數(shù)字音頻廣播載波的主要途徑，結合傳輸模型可以得出相應的載波數(shù)量，在傳輸過程中會受到多徑干擾，干擾的程度也各不相同。因為數(shù)字音頻廣播的載波頻譜存在重疊的問題，在頻率選擇性衰落的干擾下，必然會對取樣產(chǎn)生作用，這種情況下移動接受會為時間接受的實現(xiàn)奠定基礎?？梢愿鶕?jù)1/比特時間間隔的標準來對載波頻率進行劃分，并調制到相應的頻譜空間中，有利于多徑效應的形成，排除影響因素。

2.3 Eureka147/DAB的工作模式及特點

數(shù)字音頻廣播標準涵蓋了三種模式：接收的頻率可達3吉赫，陸地甚高頻無線電電波同樣也適用于一種模式，幀間時間是96ms，載波標準頻率在375赫茲以下；而另一種選擇模式也可以應用到本地無線、高頻無線電波中，幀間時間是24ms，其中載波標準頻率在1.5吉赫以下；最后一種模式則能夠適用到有線衛(wèi)星和其他多種混合領域中，幀間時間是24ms，載波標準頻率在3吉赫以下。幀結構在數(shù)字音頻廣播傳輸信號中的固定碼排列方式為特定的順序，在1.54兆赫寬帶情況下，服務信道容量是2.3兆比特每秒。

原有無線廣播工作模式下，節(jié)目都是利用相同的載波來進行傳播，載頻同無線電臺都一一對應，工作時不會產(chǎn)生相互干擾，如果頻帶不寬，就很容易形成多徑效應，要想避免產(chǎn)生干擾作用，需要設置相應的安全帶。Eureka147數(shù)字音頻廣播則有效地彌補了這一弊端，在頻率分隔的作用下，能夠達到提高數(shù)字音頻廣播的頻譜效率，解決了信號接收衰落的問題，保證了信號的接收準確性，整體提升了數(shù)字音頻廣播的傳輸效率，覆蓋率明顯提升。Eureka147/DAB之所以優(yōu)于其他的廣播工作模式，是因為多種節(jié)目信號都可以利用相同的接收機來獲取，頻率相對固定。

3 結語

綜上所述，經(jīng)過了多年的發(fā)展，數(shù)字音頻廣播已經(jīng)發(fā)展到相對完善的程度。數(shù)字音頻系統(tǒng)性能強大，能夠支持圖像、圖形和文本等多種形式的傳輸，最關鍵的作用就是傳輸音頻數(shù)據(jù)，但在制定標準方面仍未形成一個統(tǒng)一的規(guī)范，不同國家的規(guī)定具有很大的差異，仍需要進行進一步的研究和分析。

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（責任編輯：秦遜玉）