ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ发射技术技术园地 ］ 数字广播技术发展现状 口徐燕辽宁省广播电视中心发射台 摘要：数字广播是一项不同于ＡＭ、ＦＭ的广播 技术，它通过地面发射站，以发射数字信号来达到 广播以及数据资讯传输目的，其具有很多优势。本 文介绍几种当前主流的数字广播技术系统。 关键词：数字广播ＤＡＢ ＤＲＭ与ＤＲＭ＋ ＨＤ Ｒａｄｉｏ １、数字广播的意义 １．１什么是数字广播 数字广播是以数字技术为基础，采用先进的音频 数字编码、数据压缩、纠错编码以及数字调制、传输技 术，对广播信号进行全面数字化处理的广播系统。 数字广播是一项有别于传统所熟知的ＡＭ、ＦＭ 的广播技术，它通过地面发射站，以发射数字信号来 达到广播以及数据资讯传输目的。随着技术的发展， 数字广播除了传统意义上仅传输音频信号外，还可 以传送包括音频、视频、数据、文字、图形等在内的多 媒体信号。 １．２模拟广播的劣势 随着广播改革进程的推进，节目内容的吸引力 和冲击力不断增强，可是广播业的传输和接收技术 却仍然停留“模拟”阶段——广播软实力的上升遭遇 “硬件”技术的滞后，这已大大影响到广播的收听率。 １＿３数字广播的优势 和ＡＭ、ＦＭ相比，数字广播具有以下几个优势： １、数字信号便于处理、存储和交换，便于和计算机等 连接２、音质纯净，可与ＣＤ媲美３、抗干扰能力强， 收听效果好。适合于固定、便携和移动收听，快速移 动时接收效果好４、除了音频节目，还可以提供数字 多媒体广播和数据服务５、频谱的利用更经济，在同 样的射频带宽内，可以传输更多套的节目，每套节目 的花费降低，提高社会效益与经济效益６、在相同的 覆盖范围下，发射功率会大大降低，减少电磁污染， 既节约电能又利于环保７、数字化产品体积小、重量 轻、功耗省、可靠性高、多功能化、智能化。 ２、当前主流数字广播技术系统 ２．１数字音频广播——ＤＡＢ ＤＡＢ是一种可靠的，用于移动、便携、固定接收 的多业务数字广播系统。ＤＡＢ使用了ＣＯＦＤＭ（编码 正交频分复用）传输方法。ＣＯＦＤＭ是一种宽带多载 波系统，由许多频谱成正交关系相距很近的负载波 构成一个宽带的系统，每个副载波被数据调制 （ＤＱＰＳＫ），形成一个窄带的子信道。整个宽带系统 占据１．５３６ＭＨＺ带宽。可同时传送６套以上、能达 ＣＤ质量的立体声节目及数据业务。该技术来源于欧 洲，是目前全球采用最广泛的数字广播标准。 ２．１．１ ＤＡＢ系统工作原理 在系统发射端，输入信号先经过若干ＭＵＳＩ— ＣＡＭ音频编码器进行信源编码，按照ＭＰＥＧ标准 降低数据率，然后由复用器复用已压缩的各路信号， 之后送至ＣＯＦＤＭ调制器，完成信道编码和调制，生 成中心频率为２．０４８ＭＨｚ、带宽为１．５３６ＭＨｚ的 ＣＯＦＤＭ基带信号。ＤＡＢ发射机再将低电平 ＣＯＦＤＭ基带信号变为高电平射频信号，对 ＣＯＦＤＭ 基带信号进行频率变换和功率放大，并将 其通过天线发射出去。ＤＡＢ发射系统如图１所示。 ］］ 。ＡＢ 信号 图１ ＤＡＢ发射系统 １ ３ 技术园地发射技术ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＤＡＢ数据接收须使用专用接收机， 接收机工作原理见图２。接收端对信号按 照与发射端形成的发射信号相反的顺序 解调处理，最后提供音频广播节目和数据 业务。接收机的高频部分首先是从分配给 ＤＡＢ使用的频段中，选择出所需的传送 声音节目和数据业务的频率块 （１．５３６ＭＨｚ带宽），然后进行频率变换， 将高频信号变为中频信号和基带信号；之 后，基带信号送入ＣＯＦＤＭ解调器，以获 得相应于发射端经复用器形成的传输复 用信号：然后经过接收机的同步、解复用 器、时间解交织和频率解交织、解码、解 扰、源解码器等后，再经Ｄ／Ａ转换，送出 模拟声音信号供使用。 高频部分 ＯＦＤＭ解码器 解复用器 解时间交织 ｌ ｌ 解时间交织 维比特解码 ｌ Ｉ维比特解码 解扰 ｌ Ｉ解扰 ＭＵＳＩＣＡＭ￣Ｊ Ｉ ＭＵＳＩＣＡＭ解码Ｊ 声音 数据 图２ ＤＡＢ接收机原理 ２＿２ 数字长中短波广播ＤＲＭ与 ＤＲＭ＋ ２．２．１ ＤＲＭ 传统的３０ＭＨＺ以下的长、中、短波模 拟广播，使用幅度调制（ＡＭ），抗干扰能力 很差。但是，它能实现远距离和大范围的 覆盖，是实现地区性、全国性、及国际性广 播覆盖的最好手段之一。因此，其它众多 嘴 媒体的数字化并不能代替ＡＭ广播的数字化。 ＤＲＭ系统，用于３０ＭＨＺ以下的长、中、短波，它可以使用 已有的频率和带宽，实现高声音质量与接收质量的可靠覆盖， 是对模拟ＡＭ广播的重大改善。ＤＲＭ系统充分考虑到了与 ＩＴＵ现有的边界条件相一致以及现有的模拟业务的兼容，并保 证了由模拟广播向数字广播平滑过渡。ＤＲＭ系统采用了与 ＤＡＢ相似的技术ＣＯＦＤＭ，ＤＲＭ提供调幅广播的覆盖范围、 调频广播的质量。 系统工作原理 ＤＲＭ系统结构如图３所示。源编码器和预编码器可将各 种输入音频数据流编码压缩成适用的数字传输格式；多路复用 ｊ，５－保护等级与所有数据和音频业务相结合；信道编码器增加冗 余信息，实现准确无误传输；映射单元定义数字化编码信息到 信一 ＱＡＭ单元的映射；交织单元将连续的ＯＡＭ单元展开为时域 和频域都分开的准随机单元序列，以便提供在时间一频率弥散 信道中的可靠传输；导频发生器提供在接收机中得到信道状态 的方法，估计信号的相关解调；ＯＦＤＭ单元映射器集中不同等 级的单元并把它们置于时频栅格；ＯＦＤＭ信号发生器使用相 同的时间标记体现时域信号，以传送每一组信元。至此，发射端 信号完成编码映射功能。传输时调制器将ＯＦＤＭ符号转换为 模拟形式，最后通过发射机发射出去。 音频 数据 ＦＡＣ 预编码 Ｉ Ｉ预编码 信道编码 ｌ ｌ信道编码 Ｉ映射６４１ ＡＭ 映射４ＱＡＭ ｆ ｆ映射４／１６ＱＡＭ Ｉ 交织 Ｉ Ｉ导引信号 ＯＦＤＭ基本单元映射 ＯＦＤＭ信 受生器ｂＩ信道调制 上变频 功放 图３ ＤＲＭ发射机原理 接收端的处理过程与发射端相反，信道出来的信号先经过 主载频解调、低通滤波、Ａ／Ｄ转换及串并变换后，再进行ＦＦＴ 得到一个符号的数据。均衡所得数据，以校正信道失真。然后进 行译码判决和并串变换，即可得到原始音频数据输出。 ＤＲＭ接收机原理如图４所示。 音频 数据 图４ ＤＲＭ接收机原理 ２．２．２ＤＲＭ＋ ２００５年３月，ＤＲＭ组织决定将ＤＲＭ标准扩 展到１ ２０ＭＨｚ的范围，包括４７～６８ＭＨｚ（波段ｌ，东 欧ＦＭ波段）。６５．８～７４ＭＨｚ（ＯＩ ＲＴ，世界广播电视组 织，ＦＭ波段）。７６～９０ＭＨｚ（ＦＭ波段，日本）和世界大 多数国家调频广播使用的８７．５～１０８ＭＨｚ（波段 ＩＪ）。ＤＲＭ＋不是ＤＲＭ的替代者，而是ＤＲＭ标；隹的 扩展。ＤＲＭ＋使用１００ｋＨｚ的带宽，与现有ＦＭ广播 频道间隔相～致。它可以充分利用现有模拟ＦＭ广 播的频率空隙进行数字广播。 ２．３ＨＤ Ｒａｄｉｏ ＨＤ Ｒａｄｉｏ技术于２００２年被美国ＦＣＣ批准为 美国ＡＭ与ＦＭ波段的数字广播标准。它在不影Ⅱ向 现有模拟广播的前提下，使用现有模拟广播的频谱 提供高清晰度的数字声音广播与数据业务。ＨＤ Ｒａｄｉｏ使用多载波ＯＦＤＭ传输方法，与ＤＡＢ、ＤＲＭ 是完全相同的，只是频谱的安排（带宽、载波间隔、幅 度、调制方法）不一样。 ２．３．１工作原理 ＨＤ Ｒａｄｉｏ的工作频率与当前分配给ＡＭ和 ＦＭ的频率相同。利用正交频分复用（ＯＦＤＭ）技术， ＨＤ Ｒａｄｉｏ新数字信号放置于现有ＡＭ和ＦＭ边带 中的任意一个之上。ＡＭ波段（频率为５３０～ ７０５ｋＨｚ）常用模式是同时联播，即将同一个节目以模 拟和数字两种格式发射。以前的广播将忽略数字信 号，而数字广播则接收数字信号。同时联播也是ＦＭ 波段（频率为８８～１ ０８ＭＨｚ）的初始工作模式。ＦＭ ＨＤ Ｒａｄｉｏ电台还具有多播能力，可以分割其数字 ＯＦＤＭ载波，并产生多达８个的附加广播信道。 具体为：首先，音频内容由ｉＢｉｑｕｉｔｙ公司出品的 编解码器数字化并压缩，以降低总的比特率和所需 传输带宽。然后，该信号与其它待发射数字数据一 起被多路传输。复用信号完成整个附加编码过程， 包括加扰、前向纠错（ＦＥＣ）编码和交错。加扰过程将 ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ发射技术技术园地 打乱或者“漂白”数据，以防止产生０或１的长字符 串。ＦＥＣ编码即Ｖｉｔｅｒｂｉ收缩卷积编码，增加了在噪 音和衰退情况下信号的可靠性。交错则提供了时间 和频率的多样性，从而有助于改善在信号损失情况 下对信号的接收。该步骤之后，成型的复用数字信 息包进行ＯＦＤＭ映射和生成。最后，该信号和标准 模拟信号一起被发射出去。出现在频谱上的数字信 息位于常规模拟边带值上下。发射系统图都可以用 图５所示。 延时 音频子系统 ～ 传输与业务复用予系统 ＲＦ发射子系统 主节目 业务 信道编码 音频 传输 调制 主节日业务数据 传输 预定应用业务数据 传输 放大 电台信息服务数据 传输 图５ ＨＤ Ｒａｄｉｏ发射系统结构 以上所介绍的数字广播技术，各有优势，很难能 相互取代。ＤＡＢ需要占用新频段，采用新发射设备和 特殊接收机。ＤＲＭ广播系统考虑到从模拟广播到数 字广播的过渡阶段的情况，直接利用现有的中短波 发射机和信道。ＦＭ ＨＤ Ｒａｄｉｏ最大的优点是投 资较少，无需新频率指配，可实现模拟／数字同播运 行，实现由模拟到数字的平滑过渡。ＦＭ ＨＤ Ｒａ— ｄｉｏ在ＦＭ波段中会导致现有ＦＭ接收不能容忍的 干扰，在欧洲与中国应用会受到较大。从移动接 收的性能看， ＦＭ ＨＤ Ｒａｄｉｏ与ＤＡＢ也是基本 是相当的。由于ＡＭ ＨＤ Ｒａｄｉｏ与ＤＲＭ工作频 率低，都不存在汽车移动接收问题。 ３、我国数字广播的发展展望 我国的数字音频广播首先要掌握核心技术，才 能得到国家的支持，相关部门才能有效的推动标；隹 的建立和实施。掌握自主知识产权，才能更好的鼓励 电子企业向市场推出价格低廉、种类多样的数字接 收设备。同时要加强宣传力度，普及广大听众对数字 音频广播的认识，有效促进和实现数字音频广播产 业化的形成和快速发展。 ５
