淺談DAB數字音頻廣播

郭新民

天津廣播電視臺傳輸發射部

淺談DAB數字音頻廣播

郭新民

天津廣播電視臺傳輸發射部

現今模擬FM廣播和模擬AM廣播技術，在世界范圍內遲早都要向數字聲音廣播技術轉換，是科技發展的必然趨勢。其原因，一是數字聲音廣播無論是對廣大聽眾還是對廣播機構自身，都會帶來極大的利益；二是由于數據率壓縮技術的進步，由模擬向數字過渡的最大障礙已經排除。

DAB數字音頻廣播；AM廣播；覆蓋

一、數字廣播的優勢

對廣播聽眾來說，數字聲音廣播可以消除模擬廣播中經常出現的干擾和衰落帶來的影響，得到高的聲音信號質量，最高可達到CD質量水平。同時，數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目外，還有五彩繽紛的數據業務，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文明進步的標志性窗口，是當今世各個國家和地區普遍重視的一項事業。

對廣播機構來說帶來的效益可能比帶給聽眾的還要大。一是節約發射功率，二是節約頻譜。如果現今的模擬FM廣播覆蓋用數字音頻廣播(DAB)替代，發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(節約的頻譜可以用來開辦新的節目)。在演播室，模擬音頻信號轉變為數字信號早就已經實現了。但是將數字音頻信號由演播室傳送到聽眾那里，最大的障礙是數字信號的數據率大高，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，它是全新的數字多媒體廣播系統。中、短波調幅廣播數字化的開發也有大約10年的歷史。到1998年為止，在全世界范圍內曾經提出了五種制式，有的已經過了充分的試驗，達到了實用的程度。在“必須采用統一的制式”的共識下，1998年3月在我國廣州成立了數字AM廣播的國際性組織DRM(Digital Radio Mondiale)，承擔統一制式、制定標準的任務。經過幾年的努力和多次大規模嚴厲的開路實驗，數字AM廣播技術也已經成熟，繼ITU 2000年公布了DRM提出的數字AM 系統建議之后，2001年7月，以歐洲電信標準的形式，公布了DRM系統規范，2001年9月公布了該標準的的第二版本(ETSI 101 980 VI.1.1 2001-09)。數字AM廣播保留了模擬AM廣播的優點(服務范圍大，固定、便攜和移動接受都有相同的質量)，克服了模擬AM廣播的缺點(傳輸質量差)。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單聲道廣播的質量。因此，現在人們稱數字AM廣播是調幅廣播的覆蓋范圍、調頻廣播的質量的數字聲音廣播。

三、DAB與數字AM的比較

1工作頻段

粗略地分，DAB是30MHz以上的廣播，數字AM是30MHz以下的廣播。它們使用不同頻段的頻率資源，發展與應用沒有任何沖突。

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今已被FM廣播占用的87-108 MHz頻段。現今的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星的混合覆蓋，3GHz主要用于通過衛星的DAB覆蓋。數字AM的工作頻段與現今的模擬AM長、中、短波廣播完全相同。

2帶寬、傳輸能力(數據率)與頻譜利用率

DAB是應用COFDM技術、帶寬為1.536MHz(與工作頻段無關)的寬帶系統，在這樣寬的頻率范圍內，可以傳輸的總數據率為2432kb/s，很容易計算出頻譜利用率為 1.583(b/s)/Hz，在總數據率中，用于傳送主業務的數據率為2304 kb/s。如果每套立體聲節目經信源編碼后的數據率按2 X 96 kb/s計(可達到CD質量)，信道平均編碼率按1/2計，可同時傳送6套CD質量的立體聲節目。

數字AM雖然也應用COFDM技術，但帶寬仍然保持模擬AM的帶寬(9KHz或10KHz)。在這樣的帶寬內可以傳輸的數據率與所選擇的工作模式及調制方法有關。

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提出的數字系統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，但在制定數字AM技術規范時，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點的情況下，選用通用的方法(在DVB中也是應用約束長度為7的卷積編碼)對生產和產品的廉價有利。

4調制方法

DAB是多載波寬帶系統，采用COFDM(編碼正交頻分復用)技術，將經過處理的數據分配在每個載波上。為了能有較強的抗干擾能力，每個載波采用數據率較低的4DPSK調制。

在數字AM系統中雖然也使用COFDM技術，但根據傳輸條件和播送的節目的不同，可選擇使用QPSK(=4QAM)、16QAM或64QAM等不同的調制方式，接收機能自適應解調。

5同步網運行能力

數字AM采用了與DAB相同的技術，因此，也有同步網運行的能力。

6由模擬向數字過渡的問題

DAB是全新的技術系統，發射與接收必須使用新的設備。實施DAB必須首先解決頻率分配問題。等DAB發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。

新技術不是自動運轉機，需要人們慢慢地啟動，但是，沒有一個明確的DAB發展與實施戰略，不可能實現有效的市場滲透。

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

DAB地面廣播應從大城市和經濟發達地區開始，以移動接收為切入點。

數字AM系統不需要重新進行頻率規劃，很容易實現從模擬到數字的平穩過渡。數字AM系統還有一個最大的優點，那就是原有的現代發射機(PDM、PSM、DX系列、M2W等)都可以繼續使用，只須增加數字調制器和部分改動。

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