數(shù)字音頻廣播中的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)研究

褚秀春

摘要：數(shù)字音頻廣播的最早出現(xiàn)始于90年代，在當(dāng)時(shí)得到了ITU的權(quán)威認(rèn)可，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展成熟之后，被廣泛應(yīng)用于我們的生活日常。數(shù)字音頻廣播在我們的生活中隨處可見(jiàn)，主要是其相比于傳統(tǒng)廣播有抗干擾，便于操作，能有效保證音質(zhì)，節(jié)約資源等優(yōu)勢(shì)。本文中主要闡述數(shù)字音頻廣播的優(yōu)點(diǎn)，研發(fā)過(guò)程中因頻率占用方式不同而產(chǎn)生的不同制式以及幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字音頻廣播 制式 關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN934 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）07-0106-01

1 數(shù)字音頻廣播的優(yōu)點(diǎn)

（1）有效的減少其他路徑的干擾。DAB具有激光唱盤(pán)的特色音質(zhì)，對(duì)于數(shù)字信號(hào)傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的噪音，以及變聲等問(wèn)題都能自動(dòng)消除，修正。（2）便于操作。DAB的接收機(jī)的工作原理路徑與發(fā)射機(jī)相反，其操作較為便捷，用戶(hù)只需要在接收機(jī)中選擇“節(jié)目號(hào)數(shù)”就可以接收無(wú)線信號(hào)，徹底摒棄了以往復(fù)雜機(jī)械的搜索節(jié)目。（3）能保證音質(zhì)。DAB在接收信號(hào)的過(guò)程中，能對(duì)無(wú)線信號(hào)傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的噪音自動(dòng)消除，保證全程CD音質(zhì)，而且具有先進(jìn)的前向糾錯(cuò)編碼及交織技術(shù)，IBOCDAB中采用的是碼率兼容刪除型卷積碼即RCPC，它能對(duì)不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)實(shí)行分類(lèi)保護(hù)主要是利用了信道干擾的非均勻性。（4）節(jié)約資源。DAB系統(tǒng)繼續(xù)使用現(xiàn)有的發(fā)射塔，因此幾乎不需要再選用新的發(fā)射區(qū)，重建新的發(fā)射塔，在一定程度上節(jié)約了很大一筆資金。

2 DAB研發(fā)中因頻率資源占用的方式不同而產(chǎn)生的兩種制式

（1）Eureka—147DAB專(zhuān)用頻率制式。Eureka—147DAB起源于上個(gè)世紀(jì)80年代，是一種典型的寬帶數(shù)字聲音廣播系統(tǒng)，至今發(fā)展的程度已經(jīng)非常可觀。雖然以Eureka—147DAB為代表的專(zhuān)用頻率制式已經(jīng)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家試用成功并正式投入使用，但是由于其昂貴的接收機(jī)價(jià)格，以及與現(xiàn)有的模擬廣播不兼容等客觀因素限制，使得Eureka—147DAB在全球的廣泛使用變得步履維艱。（2）IBOCDAB帶內(nèi)同頻道制式。以美國(guó)IBOCDAB為代表的帶內(nèi)同頻道制式具有一個(gè)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，就是可以與原來(lái)的廣播模擬系統(tǒng)達(dá)到很好的兼容效果，這樣一來(lái)就可以繼續(xù)沿用以前的發(fā)射塔和天線，IBOCDAB系統(tǒng)就是在已有的模擬廣播發(fā)射設(shè)備的支撐下適當(dāng)?shù)脑黾釉O(shè)備和資源就可以實(shí)現(xiàn)在原來(lái)的模擬廣播信號(hào)通道上傳輸數(shù)字音頻信號(hào)。

3 DAB研發(fā)中的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 音頻壓縮編碼技術(shù)

音頻信號(hào)在經(jīng)過(guò)PCM數(shù)字化時(shí)的碼率約為700kbit/s，這也就意味著在這一過(guò)程中需要足夠?qū)挼念l帶，以及大量存儲(chǔ)空間，這將對(duì)數(shù)字化音頻廣播的發(fā)展產(chǎn)生非常大的阻礙作用，使數(shù)字化音頻廣播的普及寸步難行，為了有效地解決這一問(wèn)題，就必須將過(guò)大的音頻進(jìn)行壓縮然后再進(jìn)行后續(xù)處理，當(dāng)然壓縮的前提是音頻不失真，不產(chǎn)生噪音。音頻壓縮編碼技術(shù)在數(shù)字音頻廣播中的應(yīng)用方法不止一種，但是無(wú)論是哪種方法都是利用人體感官的弊端來(lái)降低轉(zhuǎn)化碼率，如果有兩個(gè)頻率接近但強(qiáng)度差別較大的信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，人耳只能接收到強(qiáng)度較高的信號(hào)；同樣，當(dāng)較弱的信號(hào)與較強(qiáng)的信號(hào)不同時(shí)出現(xiàn)但在它附近一個(gè)特定的時(shí)域內(nèi)時(shí)，在人耳的接收范圍內(nèi)，較弱的信號(hào)將被較強(qiáng)的信號(hào)遮蔽掉。這樣一來(lái)，那些不能被人耳接收的信號(hào)將不被傳輸，從而在一定程度上降低了轉(zhuǎn)化碼率，又不會(huì)使音頻失真，整個(gè)過(guò)程中音頻始終接近CD音效。目前MPEG-1/2中的Layer||和MPEG AAC等音頻壓縮編碼技術(shù)被廣泛應(yīng)用于數(shù)字音頻廣播中。

3.2 COFDM調(diào)制技術(shù)

一般而言，音頻主要是通過(guò)無(wú)線電磁波傳輸，但是其性能遠(yuǎn)不如光纖等有線信道，尤其是在高樓林立的大都市，無(wú)線信號(hào)總會(huì)被建筑物擋住使得無(wú)線信號(hào)不穩(wěn)定或者信號(hào)強(qiáng)度大打折扣。為了保證無(wú)線信號(hào)接收質(zhì)量，則必須研究開(kāi)發(fā)出一項(xiàng)可以還原被建筑物遮擋掉的部分信號(hào)，以及由于移動(dòng)設(shè)備接收時(shí)損失掉的部分信號(hào)的調(diào)制器。信道編碼與OFDM調(diào)制器便合理的解決了這一難題，OFDM調(diào)制器是保證數(shù)據(jù)在嚴(yán)重的外界干擾下完整且穩(wěn)定傳輸?shù)募夹g(shù)保障，其原理主要是通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)變換將高速信號(hào)流轉(zhuǎn)換成低速并行的多條信號(hào)流信道，增加每個(gè)信道的符號(hào)周期，有效的降低了信號(hào)流信道多徑時(shí)擴(kuò)展產(chǎn)生的碼間干擾。此外，保護(hù)間隔的存在可以大量的減少多徑引起的符號(hào)間相互干擾以及信道間相互干擾。OFDM調(diào)制器的優(yōu)點(diǎn)大致有：有效削弱對(duì)抗信號(hào)波形產(chǎn)生的干擾作用，提高高速信號(hào)流的傳輸效率；由于各分載波的混合編碼使得抗衰落能力加強(qiáng)；利用離散傅里葉變換和離散傅里葉反變換可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)低速信號(hào)流的正交調(diào)制與解調(diào)。總之，OFDM調(diào)制器能有效抵制衰落現(xiàn)象，使無(wú)線信號(hào)全部被接收。

3.3 消除第一鄰頻道的干擾技術(shù)

經(jīng)過(guò)大量的模擬實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)字邊帶DAB信號(hào)對(duì)于模擬主FM性能的影響總是不同程度的存在，當(dāng)數(shù)字邊帶DAB信號(hào)的信號(hào)頻率達(dá)到130HZ到195HZ之間，其影響效果最小。但是相鄰頻道間始終存在著干擾，理論上FM電臺(tái)的分布位置應(yīng)保證信號(hào)接收不被干擾，即干擾功率低于FM主電臺(tái)覆蓋范圍邊緣功率值的6dB，但是第一鄰頻道對(duì)于主頻道的干擾作用是非常大的，那么要想削弱第一鄰頻道產(chǎn)生的干擾，首先應(yīng)該考慮的是雙邊帶傳送技術(shù)，但是它在消除干擾的同時(shí)也會(huì)有負(fù)面影響，比如減少一次性傳輸?shù)娜萘浚档蛡鬏斝省Ｈ绻覀兡茏畲蟪潭鹊膬?yōu)化電臺(tái)布局，并使頻道達(dá)到黃金分割，那么就不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)兩種對(duì)稱(chēng)頻率的第一鄰頻道干擾，也就是說(shuō)在雙邊帶傳送中至少有一邊不受其干擾，能夠正常傳送數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字音頻廣播作為繼FM、AM之后的第三代廣播，是一個(gè)全新的數(shù)字化音頻廣播，集音頻與通信于一體。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)是一項(xiàng)前景非常廣闊的現(xiàn)代科技，目前為止，包括我國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家都在積極投身于數(shù)字化的研究當(dāng)中，希望能夠做出更大的突破，從而打開(kāi)世界市場(chǎng)。

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