數字化廣播技術探究

周葉梅

（作者單位：浙江省云和縣廣播轉播臺）

數字化廣播技術探究

周葉梅

（作者單位：浙江省云和縣廣播轉播臺）

由于頻譜資源越來越緊張，傳輸環境越來越惡劣，聲音質量難以保證，覆蓋范圍受限，難以實現大范圍無縫覆蓋，業務形式受到互聯網沖擊，傳統的廣播形式、數量和質量已無法滿足聽眾需求。數字化廣播技術的進程已經遠遠落后于通信、電視技術。

1　數字化廣播技術的發展進程

數字化廣播技術的基礎是數字音頻廣播技術，其采用先進的數字音頻信源壓縮編碼、信道糾錯編碼，以及數字調制傳輸技術（正交頻分復用技術OFDM），對廣播信號進行全面數字化處理。數字音頻廣播研究始于20世紀70年代末，1995年9月英國BBC首先開始了DAB的正式廣播，目前在歐洲、亞洲、澳大利亞等地得到了廣泛地應用。

DAB聲音質量可達CD水平，具有極強的抗多徑傳播引起的衰落能力，可采用多種傳輸方式適用于固定和移動接收，并能方便地進行單頻網組網運行以節約頻譜；同時，可以實現多種多樣的數據業務，甚至包括視頻業務。我國目前僅北京、上海、廣東等五個城市和地區獲準進行DAB運營，目前分別播出6-16路音頻業務及5-6路多媒體業務。播出頻段采用L波段1.45GHz-1.5GHz。其中，1.45GHz-1.48GHz用于地面數字DAB廣播，1.48GHz-1.5GHz用于衛星數字DAB廣播。

在廣播數字化方面，美國采用的是HD Radio系統，也就是使基礎設施和頻率劃分保持不變，且盡量不干擾現有模擬廣播，數字音頻廣播基于現有模擬廣播頻道之間的空閑頻率資源運行，廣播提供商和用戶都可以使用數字廣播。HD Radio的數字傳輸技術，能夠消除各種突發噪聲對接收質量的影響，使產出更高級的數據和音頻業務成為可能（如環繞立體聲節目、音頻節目點播、音頻節目的存儲和重放等）。通過應用HD Radio技術，可以使FM廣播接近CD的音質，還可以使AM廣播的音質接近現有模擬FM立體聲的音質。。目前，HD Radio在美國已經覆蓋了90%的人口，接收機市場存量超過了1200萬臺，共2200個廣播臺站在播出HD Radio信號，1450個臺站在播出多路數字音頻業務。

HD Radio系統擁有3種關鍵技術。（1）模數切換（Blending），若數字廣播信號的誤碼率在接收門限以上，則輸出的數字音頻信號質量高，否則難以保證用戶收聽效果的連續性。（2）信源編碼算法——HDC，當音頻數碼率在36kps時，采用HDC壓縮算法的音樂節目就能接近CD質量；而語音類節目，則需達到56kps左右；（3）帶內同播技術（IBOC），不改變現有頻率規劃，選取多種工作模式增加模擬調頻廣播兩邊的數字信號。

廣播科學院對HD Radio系統進行過測試發現，同播方式下數字廣播信號對所寄生的模擬廣播信號有一定干擾，且在AM HD Radio對上下鄰頻干擾特別明顯，且同播時覆蓋減小，所以HD Radio系統也并不是十全十美的。此外，它也與我國廣播頻率規劃有一定的沖突。

我國多年來對國外多種技術方案進行了深入研究之后，積累了豐富的寶貴經驗。在國家鼓勵自主創新，地面數字電視等研究及產業化發展在積累成功經驗的基礎上，加之國內在音頻信源編碼方面取得的突破，迫于對頻譜資源需求緊張及產業界高漲的熱情，從2007年，我國開始研究自主知識產權的數字音頻廣播系統，即CDR項目。2011年，由廣播科學院牽頭完成科研項目《數字音頻廣播傳輸關鍵技術和系統研發及試驗》，同年由中國國際廣播電臺牽頭研究業務形式和復用技術。《數字音頻廣播關鍵技術研究和應用示范》項目，獲國家2012～2014年度國家科技支撐計劃課題。

目前，CDR項目信道傳輸標準已于2013年8月正式發布；復用標準已于2013年11月正式發布；2013年新申請國家發明專利3項；15項發明專利進入PCT（專利合作協定）國家階段。就產業化準備工作來說，已具備端到端的解決方案，生產出相應的發射傳輸系統及終端樣機。

2　數字化廣播技術的作用

2.1促進多媒體形式融合

圖像、聲音、文字等各種形式的信息，在數字化技術作用下，變成了由“0”和“1”兩個符號元素組成的碼流，在此基礎上實現了各種媒體的融合，如電視廣播、聲音廣播、電子雜志、數據廣播、因特網等的融合，也促使媒體之間、相近行業之間競爭更加激烈。

2.2實現雙向交互

數字化技術在提高媒體傳輸效率的同時，實現了數字化傳輸、存儲手段使用戶與發送者之間的雙向互動。廣播者和受眾者之間不再有明顯的界限，從節目創作、制作到播出，兩種基本融為一體。存儲技術使用戶與終端之間的互動成為用戶掌握節目選擇主動權的條件，用戶出于自己的審美需要，自動屏蔽那些重復制作的低品質節目，使它們在互聯網上再無存在價值。

2.3網絡化

廣播電視利用數字化技術吸收了信息技術革命的絕大部分成果，加之通信技術和計算機技術的飛速發展，廣播電視融入了網絡化大潮，打破了傳統制作、播出設備相互分散、隔絕的局面。另外，由于數字信號便于處理、存儲、交換，利用數字技術可以有效改善音頻廣播的聲音質量，提高頻譜利用效率，所以數字化已經成為廣播電視發展的必然趨勢。

3　數字化廣播技術的特點

3.1傳輸方式網絡化

數字化廣播技術是依靠網絡進行傳輸，數字化使各種形式的信息由數字元素組成碼流進行傳輸。

3.2傳輸速度快捷化

經過數字化如圖像、聲音、文字等傳輸速度與未數字化前比較，傳輸速度有顯著提高。

3.3互動方式雙向化

數字化使廣播者和受眾者之間的界限變得模糊，用戶與發送者之間雙向互動成為可能。

3.4存儲手段永久化

經過數字編碼、數據壓縮的廣播信息，可永久存儲于網絡及各種媒介中。