數(shù)字音頻廣播CDR技術(shù)的應(yīng)用前景探索

張涵宇

（作者單位：河南省廣播電視發(fā)射臺(tái)）

隨著信息傳播技術(shù)不斷向數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，我國廣播行業(yè)也邁入了數(shù)字化發(fā)展進(jìn)程，尤其是在近年來三網(wǎng)融合的推進(jìn)驅(qū)使下，我國傳統(tǒng)廣播行業(yè)迎來了巨大的發(fā)展機(jī)遇，也面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在如今電視媒體、新媒體的沖擊下，廣播媒體的市場地位一度被邊緣化，而隨著近年來車載收音機(jī)、網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)等全新廣播形式的誕生，也讓廣播獲得了一線生機(jī)。所以，廣播發(fā)展一定要緊跟時(shí)代潮流，通過數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用去實(shí)現(xiàn)內(nèi)容與形式的突破創(chuàng)新，響應(yīng)廣電總局要求推動(dòng)我國數(shù)字音頻廣播技術(shù)的發(fā)展。

1 數(shù)字音頻廣播CDR的技術(shù)特點(diǎn)

我國音頻廣播的發(fā)展經(jīng)歷了二十多年的發(fā)展，在此期間曾嘗試DAB、DRM以及CMMB等標(biāo)準(zhǔn)，但由于各種原因均未在全國推行。而隨著“十二五”廣播影視科技發(fā)展規(guī)劃的出臺(tái)，構(gòu)建適合我國國情且完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字音頻廣播體系則迎來了發(fā)展契機(jī)，從2007年開始我國便展開了針對數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)CDR的研發(fā)，并相繼在北京、廣東等地啟動(dòng)了CDR技術(shù)數(shù)字音頻廣播的試運(yùn)行，未來將逐步覆蓋全國地級以上城市[1]。

1.1 信源編碼算法

CDR體系采用的是DRA+信源編碼算法，因此，在很大程度上確保了這套體系的自主知識產(chǎn)權(quán)。其中，DRA技術(shù)的顯著特點(diǎn)在于其解碼復(fù)雜程度低而壓縮效率高，所以，在數(shù)字音頻廣播領(lǐng)域中極為適用，其數(shù)字音頻編解碼能夠同時(shí)支持立體聲與多聲道環(huán)繞聲。此外，DRA技術(shù)編碼過程中的信道有24bit容量，所以，能夠保證良好音質(zhì)，達(dá)到了EBU定義中的“不能識別損傷”的音頻質(zhì)量，這一成績尤為可觀。

1.2 信道編碼算法

數(shù)字音頻廣播CDR的調(diào)頻頻段中所采用的信道編碼算法為高效的LDPC算法，在這一算法中的碼長與準(zhǔn)循環(huán)結(jié)構(gòu)都與CMMB系統(tǒng)相同，同時(shí)在新算法的加持下進(jìn)一步提升了編碼增益，主要提供1/4，1/3，1/2，3/4四種碼率。實(shí)踐表明，采用更高效的LDPC信道編碼算法，能夠有效降低50%的發(fā)射機(jī)功率。

1.3 系統(tǒng)傳輸方案

CDR系統(tǒng)傳輸方案主要針對調(diào)頻與中波調(diào)幅進(jìn)行優(yōu)化，并且結(jié)合運(yùn)營場景的差異設(shè)置了三種傳輸模式：（1）高速移動(dòng)接收，比如，能夠在時(shí)速超過300 km的高鐵上有效接收；（2）大面積單頻網(wǎng)覆蓋，半徑幾十公里的范圍內(nèi)只需一個(gè)發(fā)射機(jī)便可實(shí)現(xiàn)覆蓋；（3）高數(shù)據(jù)率傳輸，單個(gè)頻點(diǎn)可傳輸更多數(shù)據(jù)。因此，可結(jié)合實(shí)際情況對QPSK、16QAM以及64QAM調(diào)制進(jìn)行選擇，并且CDR在調(diào)頻頻段中能夠支持多頻點(diǎn)的協(xié)同運(yùn)作，可大幅提升衰落信道傳輸質(zhì)量。

1.4 頻譜配置結(jié)構(gòu)

在HD Radio系統(tǒng)中，信號帶寬穩(wěn)定在400 kHz；在DRM中，信號帶寬則為4.5/5～18/20 kHz；在DRM+當(dāng)中，處于數(shù)字化播出模式下，信號帶寬穩(wěn)定在100 kHz。而在擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的CDR系統(tǒng)中，信號帶寬并非完全固定，能夠進(jìn)行靈活配置，有100～800 kHz的浮動(dòng)擴(kuò)展，中心頻率以100 kHz步進(jìn)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字廣播與模擬調(diào)頻廣播的同步播出[2]。

1.5 系統(tǒng)架構(gòu)

數(shù)字音頻廣播CDR系統(tǒng)的架構(gòu)支持逐步演進(jìn)，對于現(xiàn)階段較先進(jìn)的分層調(diào)制技術(shù)、多頻道頻率分集技術(shù)都提供支持。采取這種較靈活的系統(tǒng)架構(gòu)，目的在于將更多技術(shù)研究成果逐步運(yùn)用到CDR系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的逐步完善。

2 數(shù)字音頻廣播CDR技術(shù)的應(yīng)用前景

2.1 國外數(shù)字音頻廣播發(fā)展現(xiàn)狀

相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)表明，自2016年以來歐洲市場中的車載DAB設(shè)備銷量不斷攀升，同時(shí)許多國家都相繼宣布數(shù)字音頻廣播的發(fā)展技術(shù)。其中，挪威的模擬調(diào)頻廣播自2017年1月起邊全面關(guān)閉模擬調(diào)頻廣播，向數(shù)字廣播發(fā)展，同時(shí)所有國家和地區(qū)的FM電臺(tái)都會(huì)轉(zhuǎn)移至DAB，在1年時(shí)間內(nèi)完成所有轉(zhuǎn)移工作；瑞士則計(jì)劃在2020年實(shí)行相類似計(jì)劃；丹麥則考慮在DAB數(shù)字音頻廣播的收聽率達(dá)到50%之后便關(guān)閉調(diào)頻廣播；在北美地區(qū)，自從2011年加拿大宣布關(guān)閉DAB廣播之后，整個(gè)數(shù)字音頻廣播市場則呈現(xiàn)HD-Radio、SiriXm以及VuCast三分天下的局面。由此可見，數(shù)字廣播取代傳統(tǒng)FM已成時(shí)代發(fā)展趨勢。

2.2 我國數(shù)字音頻廣播CDR技術(shù)的應(yīng)用前景

我國音頻廣播數(shù)字化經(jīng)過十多年的發(fā)展，目前已逐漸形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，其中包含標(biāo)準(zhǔn)制定、芯片設(shè)計(jì)到終端產(chǎn)品制造，而這些都在CDR技術(shù)體系中得到了有效驗(yàn)證。從2007年底，我國財(cái)政部便已劃撥專項(xiàng)研究經(jīng)費(fèi)支持自主知識產(chǎn)權(quán)調(diào)頻數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的研發(fā)，已取得如下成果。第一，標(biāo)準(zhǔn)化。自2013年以來，陸續(xù)發(fā)布了兩項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與國家發(fā)明專利3項(xiàng)，并且有15項(xiàng)發(fā)明專利已進(jìn)入PCT國際階段，2015年已開展中波調(diào)幅頻段系統(tǒng)的研究。第二，產(chǎn)業(yè)化?，F(xiàn)階段已具備DRA解碼器、復(fù)用器、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)等全套解決方案，芯片研制也已取得突破性進(jìn)展。第三，試點(diǎn)應(yīng)用。2013年，我國首個(gè)CDR數(shù)字音樂頻率“動(dòng)聽102”在深圳開播，率先實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信號與模擬信號的同步發(fā)射，讓聽眾接收到了CD播放的音質(zhì)效果[3]。

縱觀國內(nèi)發(fā)展實(shí)情，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與5G網(wǎng)絡(luò)布局逐步發(fā)展，CDR技術(shù)還需要解決的最后也是最終的環(huán)節(jié)便是接收機(jī)推廣，不僅要大幅提升接收靈敏度，還需縮減造價(jià)投入，充分吸取L-Band DAB在加拿大的失敗教訓(xùn)，在保證前端節(jié)目質(zhì)量的同時(shí)，助力接收機(jī)的質(zhì)量與性價(jià)比能夠讓大眾接收，從而在合理的頻率規(guī)劃政策與企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)模式下，接收終端設(shè)備便能得到有效解決。可以預(yù)測到的是，CDR終端接收設(shè)備一旦普及化，便能借助地面廣播的優(yōu)勢與數(shù)字化技術(shù)的強(qiáng)大數(shù)據(jù)傳輸能力，更多豐富多元的節(jié)目與應(yīng)急廣播信息便能夠通過CDR傳遞給聽眾。與此同時(shí)，與DTS相類似的多聲道環(huán)繞音頻廣播將進(jìn)入到車載與家用場景中，搭載CDR技術(shù)的車載導(dǎo)航會(huì)替代現(xiàn)有產(chǎn)品，成為智慧城市構(gòu)建中的重要一環(huán)。

現(xiàn)如今，針對數(shù)字音頻廣播CDR技術(shù)的芯片研發(fā)已有海爾集成電路、國芯、泰合志恒這三家芯片設(shè)計(jì)廠家展開，并且2014年的3月由海爾集成電路在CCBN上發(fā)布了首款CDR解調(diào)芯片Hi3520，同時(shí)向大眾展示了搭載處理方案的終端接收設(shè)備，該設(shè)備的硬件成本已經(jīng)得到大幅縮減，后續(xù)CDR解調(diào)芯片將更多應(yīng)用于車載多媒體、電視、智能手機(jī)等領(lǐng)域，屆時(shí)我國的數(shù)字音頻廣播便會(huì)真正迎來質(zhì)的飛躍。

3 結(jié)語

綜上所述，聲音廣播有著其他傳媒形式不可取代的獨(dú)特魅力，在現(xiàn)如今成熟的數(shù)字化技術(shù)加持下迎來了良好的發(fā)展機(jī)遇。綜合我國國情來看，模擬廣播市場成熟度相當(dāng)高，所以，采取CDR技術(shù)在不改變現(xiàn)有頻率的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)向數(shù)字化的過度，可有效保證原有節(jié)目的正常播出，可見該項(xiàng)技術(shù)必定會(huì)迅猛發(fā)展，為音頻廣播行業(yè)帶來發(fā)展機(jī)遇。