數字音頻廣播CDR技術的應用前景探索

張涵宇

（作者單位：河南省廣播電視發射臺）

隨著信息傳播技術不斷向數字化與網絡化方向發展，我國廣播行業也邁入了數字化發展進程，尤其是在近年來三網融合的推進驅使下，我國傳統廣播行業迎來了巨大的發展機遇，也面臨著嚴峻挑戰。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、網絡電臺等全新廣播形式的誕生，也讓廣播獲得了一線生機。所以，廣播發展一定要緊跟時代潮流，通過數字化技術的應用去實現內容與形式的突破創新，響應廣電總局要求推動我國數字音頻廣播技術的發展。

1 數字音頻廣播CDR的技術特點

我國音頻廣播的發展經歷了二十多年的發展，在此期間曾嘗試DAB、DRM以及CMMB等標準，但由于各種原因均未在全國推行。而隨著“十二五”廣播影視科技發展規劃的出臺，構建適合我國國情且完全擁有自主知識產權的數字音頻廣播體系則迎來了發展契機，從2007年開始我國便展開了針對數字音頻廣播系統CDR的研發，并相繼在北京、廣東等地啟動了CDR技術數字音頻廣播的試運行，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權。其中，DRA技術的顯著特點在于其解碼復雜程度低而壓縮效率高，所以，在數字音頻廣播領域中極為適用，其數字音頻編解碼能夠同時支持立體聲與多聲道環繞聲。此外，DRA技術編碼過程中的信道有24bit容量，所以，能夠保證良好音質，達到了EBU定義中的“不能識別損傷”的音頻質量，這一成績尤為可觀。

1.2 信道編碼算法

數字音頻廣播CDR的調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循環結構都與CMMB系統相同，同時在新算法的加持下進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%的發射機功率。

1.3 系統傳輸方案

CDR系統傳輸方案主要針對調頻與中波調幅進行優化，并且結合運營場景的差異設置了三種傳輸模式：（1）高速移動接收，比如，能夠在時速超過300 km的高鐵上有效接收；（2）大面積單頻網覆蓋，半徑幾十公里的范圍內只需一個發射機便可實現覆蓋；（3）高數據率傳輸，單個頻點可傳輸更多數據。因此，可結合實際情況對QPSK、16QAM以及64QAM調制進行選擇，并且CDR在調頻頻段中能夠支持多頻點的協同運作，可大幅提升衰落信道傳輸質量。

1.4 頻譜配置結構

在HD Radio系統中，信號帶寬穩定在400 kHz；在DRM中，信號帶寬則為4.5/5～18/20 kHz；在DRM+當中，處于數字化播出模式下，信號帶寬穩定在100 kHz。而在擁有完全自主知識產權的CDR系統中，信號帶寬并非完全固定，能夠進行靈活配置，有100～800 kHz的浮動擴展，中心頻率以100 kHz步進，可實現數字廣播與模擬調頻廣播的同步播出[2]。

1.5 系統架構

數字音頻廣播CDR系統的架構支持逐步演進，對于現階段較先進的分層調制技術、多頻道頻率分集技術都提供支持。采取這種較靈活的系統架構，目的在于將更多技術研究成果逐步運用到CDR系統中，從而實現系統的逐步完善。

2 數字音頻廣播CDR技術的應用前景

2.1 國外數字音頻廣播發展現狀

相關資料統計表明，自2016年以來歐洲市場中的車載DAB設備銷量不斷攀升，同時許多國家都相繼宣布數字音頻廣播的發展技術。其中，挪威的模擬調頻廣播自2017年1月起邊全面關閉模擬調頻廣播，向數字廣播發展，同時所有國家和地區的FM電臺都會轉移至DAB，在1年時間內完成所有轉移工作；瑞士則計劃在2020年實行相類似計劃；丹麥則考慮在DAB數字音頻廣播的收聽率達到50%之后便關閉調頻廣播；在北美地區，自從2011年加拿大宣布關閉DAB廣播之后，整個數字音頻廣播市場則呈現HD-Radio、SiriXm以及VuCast三分天下的局面。由此可見，數字廣播取代傳統FM已成時代發展趨勢。

2.2 我國數字音頻廣播CDR技術的應用前景

我國音頻廣播數字化經過十多年的發展，目前已逐漸形成了完整的產業鏈，其中包含標準制定、芯片設計到終端產品制造，而這些都在CDR技術體系中得到了有效驗證。從2007年底，我國財政部便已劃撥專項研究經費支持自主知識產權調頻數字音頻廣播系統的研發，已取得如下成果。第一，標準化。自2013年以來，陸續發布了兩項行業標準與國家發明專利3項，并且有15項發明專利已進入PCT國際階段，2015年已開展中波調幅頻段系統的研究。第二，產業化。現階段已具備DRA解碼器、復用器、發射機、接收機等全套解決方案，芯片研制也已取得突破性進展。第三，試點應用。2013年，我國首個CDR數字音樂頻率“動聽102”在深圳開播，率先實現了數字信號與模擬信號的同步發射，讓聽眾接收到了CD播放的音質效果[3]。

縱觀國內發展實情，隨著移動互聯網與5G網絡布局逐步發展，CDR技術還需要解決的最后也是最終的環節便是接收機推廣，不僅要大幅提升接收靈敏度，還需縮減造價投入，充分吸取L-Band DAB在加拿大的失敗教訓，在保證前端節目質量的同時，助力接收機的質量與性價比能夠讓大眾接收，從而在合理的頻率規劃政策與企業開發生產模式下，接收終端設備便能得到有效解決。可以預測到的是，CDR終端接收設備一旦普及化，便能借助地面廣播的優勢與數字化技術的強大數據傳輸能力，更多豐富多元的節目與應急廣播信息便能夠通過CDR傳遞給聽眾。與此同時，與DTS相類似的多聲道環繞音頻廣播將進入到車載與家用場景中，搭載CDR技術的車載導航會替代現有產品，成為智慧城市構建中的重要一環。

現如今，針對數字音頻廣播CDR技術的芯片研發已有海爾集成電路、國芯、泰合志恒這三家芯片設計廠家展開，并且2014年的3月由海爾集成電路在CCBN上發布了首款CDR解調芯片Hi3520，同時向大眾展示了搭載處理方案的終端接收設備，該設備的硬件成本已經得到大幅縮減，后續CDR解調芯片將更多應用于車載多媒體、電視、智能手機等領域，屆時我國的數字音頻廣播便會真正迎來質的飛躍。

3 結語

綜上所述，聲音廣播有著其他傳媒形式不可取代的獨特魅力，在現如今成熟的數字化技術加持下迎來了良好的發展機遇。綜合我國國情來看，模擬廣播市場成熟度相當高，所以，采取CDR技術在不改變現有頻率的基礎上，實現向數字化的過度，可有效保證原有節目的正常播出，可見該項技術必定會迅猛發展，為音頻廣播行業帶來發展機遇。