淺談DAB數(shù)字音頻廣播

郭新民

天津廣播電視臺傳輸發(fā)射部

淺談DAB數(shù)字音頻廣播

郭新民

天津廣播電視臺傳輸發(fā)射部

現(xiàn)今模擬FM廣播和模擬AM廣播技術(shù)，在世界范圍內(nèi)遲早都要向數(shù)字聲音廣播技術(shù)轉(zhuǎn)換，是科技發(fā)展的必然趨勢。其原因，一是數(shù)字聲音廣播無論是對廣大聽眾還是對廣播機構(gòu)自身，都會帶來極大的利益；二是由于數(shù)據(jù)率壓縮技術(shù)的進步，由模擬向數(shù)字過渡的最大障礙已經(jīng)排除。

DAB數(shù)字音頻廣播；AM廣播；覆蓋

一、數(shù)字廣播的優(yōu)勢

對廣播聽眾來說，數(shù)字聲音廣播可以消除模擬廣播中經(jīng)常出現(xiàn)的干擾和衰落帶來的影響，得到高的聲音信號質(zhì)量，最高可達到CD質(zhì)量水平。同時，數(shù)字聲音廣播是多媒體，除了帶給聽眾豐富多彩的聲音廣播節(jié)目外，還有五彩繽紛的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，充分滿足廣大聽眾的不同需要。廣播電視是一個國家和地區(qū)文明進步的標志性窗口，是當今世各個國家和地區(qū)普遍重視的一項事業(yè)。

對廣播機構(gòu)來說帶來的效益可能比帶給聽眾的還要大。一是節(jié)約發(fā)射功率，二是節(jié)約頻譜。如果現(xiàn)今的模擬FM廣播覆蓋用數(shù)字音頻廣播(DAB)替代，發(fā)射功率可降低為原來的1/30，而頻譜利用率起碼可為FM廣播的3倍(節(jié)約的頻譜可以用來開辦新的節(jié)目)。在演播室，模擬音頻信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號早就已經(jīng)實現(xiàn)了。但是將數(shù)字音頻信號由演播室傳送到聽眾那里，最大的障礙是數(shù)字信號的數(shù)據(jù)率大高，傳輸時需要的射頻帶寬寬到人們不能接受的程度。

二、地面數(shù)字聲音廣播覆蓋的主要形式

需要指出的是，DAB不僅僅是FM廣播的替代者，它是全新的數(shù)字多媒體廣播系統(tǒng)。中、短波調(diào)幅廣播數(shù)字化的開發(fā)也有大約10年的歷史。到1998年為止，在全世界范圍內(nèi)曾經(jīng)提出了五種制式，有的已經(jīng)過了充分的試驗，達到了實用的程度。在“必須采用統(tǒng)一的制式”的共識下，1998年3月在我國廣州成立了數(shù)字AM廣播的國際性組織DRM(Digital Radio Mondiale)，承擔統(tǒng)一制式、制定標準的任務(wù)。經(jīng)過幾年的努力和多次大規(guī)模嚴厲的開路實驗，數(shù)字AM廣播技術(shù)也已經(jīng)成熟，繼ITU 2000年公布了DRM提出的數(shù)字AM 系統(tǒng)建議之后，2001年7月，以歐洲電信標準的形式，公布了DRM系統(tǒng)規(guī)范，2001年9月公布了該標準的的第二版本(ETSI 101 980 VI.1.1 2001-09)。數(shù)字AM廣播保留了模擬AM廣播的優(yōu)點(服務(wù)范圍大，固定、便攜和移動接受都有相同的質(zhì)量)，克服了模擬AM廣播的缺點(傳輸質(zhì)量差)。在保持與模擬AM廣播相同的帶寬(9KHz或10KHz)的情況下，可達到FM單聲道廣播的質(zhì)量。因此，現(xiàn)在人們稱數(shù)字AM廣播是調(diào)幅廣播的覆蓋范圍、調(diào)頻廣播的質(zhì)量的數(shù)字聲音廣播。

三、DAB與數(shù)字AM的比較

1工作頻段

粗略地分，DAB是30MHz以上的廣播，數(shù)字AM是30MHz以下的廣播。它們使用不同頻段的頻率資源，發(fā)展與應(yīng)用沒有任何沖突。

具體來說，DAB的工作頻率范圍是47MHz-3GHz，地面廣播最佳的工作頻段是現(xiàn)今已被FM廣播占用的87-108 MHz頻段?，F(xiàn)今的DAB的工作頻率分為四個頻段，即VHF(375MHz以下)、UHF(750MHz以下)、1.5GHz和3GHz，前兩者用于地面較大范圍的覆蓋，1.5GHz用于地面小范圍的覆蓋以及地面與衛(wèi)星的混合覆蓋，3GHz主要用于通過衛(wèi)星的DAB覆蓋。數(shù)字AM的工作頻段與現(xiàn)今的模擬AM長、中、短波廣播完全相同。

2帶寬、傳輸能力(數(shù)據(jù)率)與頻譜利用率

DAB是應(yīng)用COFDM技術(shù)、帶寬為1.536MHz(與工作頻段無關(guān))的寬帶系統(tǒng)，在這樣寬的頻率范圍內(nèi)，可以傳輸?shù)目倲?shù)據(jù)率為2432kb/s，很容易計算出頻譜利用率為 1.583(b/s)/Hz，在總數(shù)據(jù)率中，用于傳送主業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)率為2304 kb/s。如果每套立體聲節(jié)目經(jīng)信源編碼后的數(shù)據(jù)率按2 X 96 kb/s計(可達到CD質(zhì)量)，信道平均編碼率按1/2計，可同時傳送6套CD質(zhì)量的立體聲節(jié)目。

數(shù)字AM雖然也應(yīng)用COFDM技術(shù)，但帶寬仍然保持模擬AM的帶寬(9KHz或10KHz)。在這樣的帶寬內(nèi)可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率與所選擇的工作模式及調(diào)制方法有關(guān)。

3信道編碼方法

在DAB中使用的信道編碼方法是約束長度為7的可刪除型卷積編碼，可實施等差錯保護和不等差錯保護，可提供8/9、8/10、、、、8/31、8/32共24種不同的信道編碼率。

數(shù)字AM使用的信道編碼方法與刪除矢量與DAB完全相同。需要說明的是，在五種制式并存的試驗階段，法國CCETT/TDF提出的數(shù)字系統(tǒng)的信道編碼方法選用了Turbo方法，法國Thomcast公司提出了將編碼與調(diào)制作為一個整體考慮的TCM編碼(特殊的卷積編碼)方法，但在制定數(shù)字AM技術(shù)規(guī)范時，并沒有被選用，而是選用了與DAB相同的信道編碼方法。筆者認為，在其它方法沒有特別顯著的優(yōu)點的情況下，選用通用的方法(在DVB中也是應(yīng)用約束長度為7的卷積編碼)對生產(chǎn)和產(chǎn)品的廉價有利。

4調(diào)制方法

DAB是多載波寬帶系統(tǒng)，采用COFDM(編碼正交頻分復(fù)用)技術(shù)，將經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)分配在每個載波上。為了能有較強的抗干擾能力，每個載波采用數(shù)據(jù)率較低的4DPSK調(diào)制。

在數(shù)字AM系統(tǒng)中雖然也使用COFDM技術(shù)，但根據(jù)傳輸條件和播送的節(jié)目的不同，可選擇使用QPSK(=4QAM)、16QAM或64QAM等不同的調(diào)制方式，接收機能自適應(yīng)解調(diào)。

5同步網(wǎng)運行能力

數(shù)字AM采用了與DAB相同的技術(shù)，因此，也有同步網(wǎng)運行的能力。

6由模擬向數(shù)字過渡的問題

DAB是全新的技術(shù)系統(tǒng)，發(fā)射與接收必須使用新的設(shè)備。實施DAB必須首先解決頻率分配問題。等DAB發(fā)展到一定的程度之后，模擬FM廣播就要推出歷史舞臺，被DAB 替代。

新技術(shù)不是自動運轉(zhuǎn)機，需要人們慢慢地啟動，但是，沒有一個明確的DAB發(fā)展與實施戰(zhàn)略，不可能實現(xiàn)有效的市場滲透。

作為DAB廣泛推廣有成效的因素，市場研究者提出了三點：網(wǎng)絡(luò)覆蓋起碼達到60%、可提供使用的DAB接收機和市場競爭。

DAB地面廣播應(yīng)從大城市和經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)開始，以移動接收為切入點。

數(shù)字AM系統(tǒng)不需要重新進行頻率規(guī)劃，很容易實現(xiàn)從模擬到數(shù)字的平穩(wěn)過渡。數(shù)字AM系統(tǒng)還有一個最大的優(yōu)點，那就是原有的現(xiàn)代發(fā)射機(PDM、PSM、DX系列、M2W等)都可以繼續(xù)使用，只須增加數(shù)字調(diào)制器和部分改動。

在由模擬AM向數(shù)字AM過渡期間，同一部發(fā)射機可以同時播出模擬與數(shù)字節(jié)目，這就兼容了已有模擬AM接收機用戶。世界范圍數(shù)字AM廣播的潛在市場是巨大的。