從AM到DRM

王 立

（國家廣播電視總局572臺，北京 101109）

0 引言

目前，我國短波廣播大多仍然使用AM調制方式，雖然DRM廣播已經基本覆蓋全國，但仍然處于試驗階段。很多業內同事、維護人員熟悉的都是AM設備，初步接觸DRM時對眾多的技術術語很是頭疼，本文通過探討AM和DRM的差別，希望對大家的工作和學習能夠有所幫助。

1 AM廣播

1.1 輸入音頻

DF100A短波發射機是我國短波調幅發射使用的主力機型，原調制器控制器為模擬音頻輸入，如果對控制器進行了數字化調制器改造后，也可以使用數字音頻輸入，但這里數字音頻信號同樣會轉換成模擬音頻信號處理，到達調制器時變成與模擬音頻信號一樣的調制信號波形，最后搭乘載波，以調幅的調制形式到達用戶端。不管輸入模擬音頻還是數字音頻，在用戶端的接受方式是一樣的，接收到的都是調幅波。發射機指標、功率，傳輸衰落，噪聲等都會影響用戶收聽效果。

1.2 PSM短波發射機

DF100A短波發射機使用的是PSM調制方式，PSM調制使用48個低壓整流器循環通斷來產生音頻調制電壓，把低幅度的音頻信號在保證失真度前提下進行幅度放大。載波則是由頻率合成器產生一個相位連續的高頻信號。

圖1 PSM發射機框圖

模擬音頻通過調制器進行放大，載波通過前級放大，二者在末級進行疊加，即調制和功率放大，產生所需要的調幅波，然后經過發射天線發送出去。

2 DRM廣播

2.1 與AM對比

由于DRM廣播需要傳輸的內容增多，不止節目信息，還有附加信息，如電臺名稱，自動頻率切換和節目伴隨的文本信息等。這些信息都是以數字信號的形式進行疊加處理的。跟AM調制可以使用模擬音頻輸入相比，DRM改造則要求使用數字輸入，方便后續處理。

圖2 DRM改造后框圖

DRM廣播，首先需要一個服務器，也就是調制編碼器，把輸入的數字信號，疊加頻道信息等進行編碼，這里的數字信息可以是聲音，也可以是圖像，可以是一路，也可以是二路或多路。調制編碼器采用的調制方式就是OFDM調制。OFDM產生的基帶信號是模擬信號，但不同于模擬聲音信號，不能直接收聽，不能直接傳輸到用戶端，需要經過放大，在用戶端進行數字解調處理，才能還原出聲音或圖像。

這里，就可以看出，可以簡單地說，AM使用的是AM調制，DRM使用的是OFDM調制，二者調制方式不同。

但由于現有的DRM廣播發送設備是在AM短波發射機上改造而來，在調制放大部分仍然使用的是PSM調制。雖然都是PSM調制，但還是有所不同：相對比，AM調制是把模擬音頻波形和載波疊加，產生普通的調幅波；而DRM廣播則是先用OFDM調制把各種數字信號進行處理，產生基帶信號，然后對基帶信號進行分離，把頻率和相位送入數字頻率合成器，產生調相載波，基帶信號的包絡檢出送入調制器控制器，產生模擬被調波，最后進行疊加調制，產生數字調幅波。

AM廣播：

模擬音頻*普通載波→調幅波

DRM廣播：

數字音頻→OFDM基帶信號→包絡和調相載波

OFDM基帶信號的包絡*調相載波→數字調幅波

AM廣播的調幅波在接收端進行解調后，解調信號的包絡就可以直接輸出音頻信號。而DRM廣播的數字調幅波在接收端進行解調后，仍然需要特定的解碼器，將數字信號恢復出來，再轉變為音頻輸出。

2.2 DRM調制編碼器

改動最大、最復雜的就是調制編碼器這一部分：

數字音頻信號根據節目、來源，在保持高質量聲音信號和高效率傳輸的目的下，需要統一格式，這里就引入了MPEG/AAC等音頻編碼方式的概念，也就是需要進行信源編碼；為了對傳輸的數據流進行差錯保護，又需要進行卷積編碼，還要疊加頻道信息，快速訪問信息等，這一部分就是信道編碼。信源編碼著重于對信號的容量進行壓縮，提高傳輸效率；信道編碼針對多變的信道插入冗余信息，增加傳輸的穩定性。

數字音頻信號、各種附加信息經過信源編碼和信道編碼后，得到的仍然是數字信號，不能直接進行調幅調制，需要進行OFDM調制，產生基帶信號。并且在進行OFDM調制前，需要首先將數字信號通過QAM調制映射成模擬信號。

圖3 調制編碼器示意圖

為了同時兼顧可靠的傳輸率和抗干擾能力，在DRM系統中，對每一個子載波信號應用的調制方式是QAM調制。QAM調制是將比特流轉成了特定的波形進行傳輸，根據調制方式的不同，即可能是一個比特對應一個波形，也有可能是數個比特對應一個波形（高階調制）。在實際應用中，采用16QAM或者64QAM調制。

以16QAM為例，經過信道編碼的數據流每4比特組成1個符號，經過數據分離后，前2比特為I（同相）分量，后2比特為Q（正交）分量。I和Q各有4種幅度，即+3a、+a、-a、-3a，分別代表00、10、01和11，然后通過星座圖映射，得到16個星點，代表16種狀態，對應于傳輸0000，0001，……，1110，1111共16組數據序列。

同樣，也可以64QAM每個符號由6比特組成，共有64種不同的狀態。

3 OFDM調制

OFDM調制的基本原理是通過將串行數據與多個正交子載波并行調制，優點是可以增強頻譜利用率，提高抗干擾、抗衰落的能力。子載波雖然在頻域上重疊，但仍滿足奈奎斯特準則，在采樣分離時互不干擾。

理論中發送N個子載波容易，但硬件中實現電路會比較復雜。由于在一個OFDM數據單元的時長T內，用N個子載波各自發送一個信號F（k）（k∈[1，N]），理論上等效于直接在時域上連續發送fn（n∈[1，N]）N個信號，每個信號發送T/N的時長。因此可以簡化這一個疊加過程，前文中，數字編碼經過QAM調制，或者說QAM映射后，得到N個信號，每個信號發送T/N的時長，這樣就完成了OFDM調制。通過QAM調制映射后的信號就可以變為OFDM基帶信號，送入PSM發射機進行調制發送。

因為現階段DRM廣播在調制放大部分仍然采用的是PSM調制方式，所以在現有發射設備上，可以通過頻率合成器改造、加裝調制編碼器等實現DRM和AM的多模式并存，在兩種發送方式上根據需要進行自由切換，更加靈活地滿足發送和收聽需要。

4 結束語

由于篇幅所限，對于OFDM調制部分沒有過多描述。DRM廣播傳輸效率、音質和抗干擾能力方面都強于調幅廣播，有利于提升用戶體驗，增強用戶黏性，為短波廣播爭取生存空間。對于廣大廣播從業者來說，盡快接觸、學習新技術，更好地使用和維護DRM廣播，能夠為我國的廣播事業持續發展注入新的動力。