廣播電視工程中數(shù)字音頻廣播CDR技術(shù)的應(yīng)用分析

摘要：數(shù)字音頻廣播（DAB）在廣播電視工程中越來越受到重視，本文分析了CDR技術(shù)在數(shù)字音頻廣播中的具體應(yīng)用，探討了其在音頻傳輸、壓縮、多路傳輸及信號(hào)處理中的效果。CDR技術(shù)可通過對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理與壓縮，利用正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效的信號(hào)調(diào)制與同步，應(yīng)用誤碼檢測(cè)與糾錯(cuò)技術(shù)提升傳輸質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)多路傳輸與區(qū)域化廣播以擴(kuò)展服務(wù)范圍。

關(guān)鍵詞：廣播電視工程；數(shù)字音頻廣播CDR技術(shù)；正交頻分復(fù)用（OFDM）；多路傳輸

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.01.045

中圖分類號(hào)：TN 934.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編碼：1672-7274（2025）01-0-03

Application Analysis of Digital Audio Broadcasting CDR Technology

in Broadcasting and Television Engineering

MA Jie

（Shandong Shan County Integrated Media Center （Shan County Radio and Television Station）， Shan county 274300， China）

Abstract： Digital Audio Broadcasting （DAB） is receiving increasing attention in broadcasting and television engineering， and the application of CDR technology can provide significant performance improvements. The article analyzes the specific application of CDR technology in digital audio broadcasting， and explores its effects in audio transmission， compression， multiplexing， and signal processing. CDR technology can achieve efficient signal modulation and synchronization by digitizing and compressing audio signals， utilizing orthogonal frequency division multiplexing （OFDM） technology， improving transmission quality through error detection and correction techniques， and expanding service scope through multi-channel transmission and regional broadcasting.

Keywords： broadcasting and television engineering; digital audio broadcasting CDR technology; orthogonal frequency division multiplexing （OFDM）; multi channel transmission

在當(dāng)今數(shù)字化浪潮的推動(dòng)下，廣播電視工程正經(jīng)歷著前所未有的變革。數(shù)字音頻廣播CDR技術(shù)，作為廣播電視工程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在音頻傳輸領(lǐng)域占據(jù)了重要地位[1]。CDR技術(shù)通過數(shù)字化手段實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的高效、高質(zhì)量傳輸，不僅極大地提升了廣播音質(zhì)，還為實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的靈活調(diào)度和區(qū)域化廣播提供了可能[2]。正交頻分復(fù)用（OFDM）作為CDR技術(shù)中的核心調(diào)制方式，以其頻譜利用率高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，為多路音頻信號(hào)的同時(shí)傳輸提供了可靠保障[3]。因此，本文全面分析CDR技術(shù)在廣播電視工程中的應(yīng)用，從數(shù)字化音頻傳輸與壓縮、多路傳輸與區(qū)域化廣播、誤碼檢測(cè)信號(hào)調(diào)制等多個(gè)方面進(jìn)行深入探討，旨在揭示CDR技術(shù)的內(nèi)在機(jī)理和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，為廣播電視工程的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型提供有力支持[4]。

1 數(shù)字音頻傳輸與壓縮

在廣播電視工程中，將數(shù)字音頻廣播CDR技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字化音頻傳輸與壓縮不僅能提升音頻質(zhì)量，還能優(yōu)化帶寬利用，增強(qiáng)廣播的效率和可靠性[5]。為更直觀地了解該過程的整體工作，筆者繪制了數(shù)字化音頻傳輸與壓縮流程圖，如圖1所示。

CDR技術(shù)的核心內(nèi)容是數(shù)字化音頻傳輸。原始的模擬音頻信號(hào)首先經(jīng)過采樣和量化轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。采樣過程按照設(shè)定的44.1 kHz采樣率，將連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字樣本，而量化過程將這些樣本的幅度轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)值，確保音頻信號(hào)的準(zhǔn)確數(shù)字表示，為后續(xù)處理和壓縮奠定基礎(chǔ)。音頻壓縮技術(shù)可提高傳輸效率，按照MPEG-1 Layer II和AAC的音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)對(duì)音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，以減少冗余信息。MPEG-1 Layer II以其較高的壓縮效率和音質(zhì)保持能力廣泛應(yīng)用于數(shù)字廣播，而AAC則通過更加先進(jìn)的算法在更低的比特率下提供更高的音質(zhì)。壓縮后的音頻數(shù)據(jù)通過OFDM（正交頻分復(fù)用）進(jìn)行高效調(diào)制然后被發(fā)送到接收端，有效對(duì)抗多徑干擾和頻率選擇性衰落，確保了信號(hào)的高質(zhì)量傳輸。在接收端，解碼過程將壓縮的音頻數(shù)據(jù)恢復(fù)為原始的音頻信號(hào)。解碼器根據(jù)使用的MPEG-1 Layer II和AAC編碼標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，恢復(fù)出高質(zhì)量的音頻輸出，保證音頻信號(hào)的完整性，并確保廣播內(nèi)容的高保真度[6]。

2 多路傳輸

在廣播電視工程中，數(shù)字音頻廣播CDR技術(shù)在多路傳輸與區(qū)域化廣播方面具有重要意義。CDR技術(shù)通過多路傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在同一頻段內(nèi)同時(shí)廣播多個(gè)音頻頻道節(jié)目，這主要依賴于頻分復(fù)用（FDM）和時(shí)間分復(fù)用（TDM）技術(shù)。在具體的應(yīng)用中，CDR系統(tǒng)將不同的音頻信號(hào)劃分為多個(gè)子通道，每個(gè)子通道承載獨(dú)立的音頻節(jié)目，并通過編碼和調(diào)制技術(shù)將這些子通道合并成一個(gè)復(fù)合信號(hào)進(jìn)行廣播。該復(fù)合信號(hào)傳輸?shù)挠?jì)算公式如式（1）所示：

（1）

式中，是復(fù)合信號(hào)；表示時(shí)間變量；是第k個(gè)子信道的幅度；是子信道頻率；是相位；是子信道總數(shù)。接收端則通過解調(diào)技術(shù)將這些子通道分離，恢復(fù)出原始的多路音頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多頻道廣播和節(jié)目選擇的功能。

3 誤碼檢測(cè)

在廣播電視中，CDR技術(shù)中的循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）技術(shù)被廣泛用于誤碼檢測(cè)。如圖2所示。

圖2展示了數(shù)字音頻數(shù)據(jù)在傳輸過程中如何利用循環(huán)冗余檢驗(yàn)（CRC）和前向糾錯(cuò)（FEC）技術(shù)進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正的過程。音頻數(shù)據(jù)塊經(jīng)過CRC校驗(yàn)碼生成階段，使用生成多項(xiàng)式進(jìn)行二進(jìn)制除法計(jì)算出一個(gè)校驗(yàn)碼，用于驗(yàn)證數(shù)據(jù)完整性。生成的CRC校驗(yàn)碼與原始數(shù)據(jù)塊組合在一起，隨后通過傳輸通道發(fā)送到接收端。在傳輸過程中，數(shù)據(jù)包可能會(huì)遭遇各種干擾和錯(cuò)誤，接收端重新使用CRC生成多項(xiàng)式對(duì)接收到的數(shù)據(jù)包迅速且準(zhǔn)確地檢測(cè)并進(jìn)行余數(shù)計(jì)算。若通過CRC校驗(yàn)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)生了錯(cuò)誤，接收端將啟動(dòng)FEC（前向糾錯(cuò)）處理，利用冗余數(shù)據(jù)嘗試糾正錯(cuò)誤，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴３晒m錯(cuò)后，接收端會(huì)輸出恢復(fù)后的數(shù)字音頻數(shù)據(jù)。此過程通過結(jié)合CRC和FEC技術(shù)，提供了有效的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)與糾正機(jī)制，確保了數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量，降低因傳輸錯(cuò)誤而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)損壞或丟失的風(fēng)險(xiǎn)。

4 信號(hào)調(diào)制

信號(hào)調(diào)制是將數(shù)字音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合廣播頻段傳輸?shù)纳漕l信號(hào)的關(guān)鍵過程。為了有效應(yīng)對(duì)復(fù)雜的傳輸環(huán)境，如多徑干擾和頻率選擇性衰落，正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)被廣泛應(yīng)用于數(shù)字音頻廣播中。OFDM技術(shù)通過將音頻信號(hào)分解為多個(gè)子載波并行傳輸，可顯著提升抗干擾能力和頻譜利用率。在OFDM系統(tǒng)中，將數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行分組處理，每個(gè)數(shù)據(jù)塊將被映射到多個(gè)子載波上。對(duì)這些子載波進(jìn)行正交調(diào)制，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)子載波之間的頻譜互不干擾。在接收端進(jìn)行OFDM解調(diào)，首先通過快速傅里葉變換（FFT）將接收到的復(fù)合信號(hào)分離成多個(gè)子載波。FFT的主要功能是將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，以便對(duì)各個(gè)子載波進(jìn)行獨(dú)立處理。解調(diào)后的子載波信號(hào)可以用式（2）表示：

（2）

式中，為接收到的復(fù)合信號(hào)樣本；表示信號(hào)樣本的第n個(gè)時(shí)間點(diǎn)；表示間域樣本的數(shù)量；表示離散傅里葉變換后頻率分量的第k個(gè)頻率分量。每個(gè)子載波上承載了部分音頻數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將被進(jìn)一步處理以恢復(fù)原始音頻信號(hào)。采用Texas Instruments （TI） TMS320DRI型號(hào)的解調(diào)器對(duì)每個(gè)子載波進(jìn)行解碼和解調(diào)，可以恢復(fù)出每個(gè)子載波的數(shù)字音頻信號(hào)。在解調(diào)過程中，對(duì)子載波進(jìn)行去卷積處理，以糾正因傳輸路徑導(dǎo)致的卷積失真。去卷積處理可以通過逆卷積濾波器來實(shí)現(xiàn)，去卷積處理后的信號(hào)計(jì)算公式如式（3）所示：

（3）

式中，為去卷積后的信號(hào)；為接收到的信號(hào)；為信道的逆響應(yīng)。

5 廣播數(shù)據(jù)附加服務(wù)

數(shù)字音頻廣播CDR技術(shù)除了提供高質(zhì)量音頻傳輸外，還支持多種附加服務(wù)，這大幅提升了廣播內(nèi)容的豐富性和用戶體驗(yàn)。如CDR技術(shù)通過在音頻廣播信號(hào)中嵌入附加數(shù)據(jù)流，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)新聞、天氣預(yù)報(bào)、交通信息等服務(wù)的同步傳輸。這種集成方式不僅增強(qiáng)了廣播內(nèi)容的實(shí)用性，還提升了用戶的便利性和滿意度。為具體了解CDR技術(shù)在附加服務(wù)中的應(yīng)用，本文將從音頻編碼格式、數(shù)據(jù)帶寬、交互式服務(wù)這3個(gè)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析。具體應(yīng)用情況如表1所示。

表1展示了CDR（Call Detail Record）技術(shù)在附加服務(wù)中的典型應(yīng)用數(shù)據(jù)，包括VoIP通話、音樂流媒體、視頻會(huì)議和語音識(shí)別服務(wù)四個(gè)場(chǎng)景，還分析了音頻編碼格式、數(shù)據(jù)帶寬要求和交互式服務(wù)特點(diǎn)。不同應(yīng)用場(chǎng)景采用各自適應(yīng)的音頻編碼格式。在這些應(yīng)用場(chǎng)景中，CDR技術(shù)扮演了至關(guān)重要的角色，其通過記錄和分析音頻編碼格式、帶寬占用、響應(yīng)時(shí)間等技術(shù)參數(shù)，幫助服務(wù)提供商優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源配置，提升服務(wù)質(zhì)量。CDR數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析不僅能夠識(shí)別和解決網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題，還能為服務(wù)提供商提供關(guān)于用戶體驗(yàn)的寶貴洞見，從而確保服務(wù)的高效運(yùn)行和持續(xù)改進(jìn)。無論是在帶寬有限的VoIP通話方面，還是在需要高帶寬保障音質(zhì)的音樂流媒體和視頻會(huì)議方面，CDR技術(shù)的應(yīng)用都能夠?yàn)榉?wù)質(zhì)量的提升提供強(qiáng)有力的支持和保障。

6 結(jié)束語

廣播電視工程中數(shù)字音頻廣播CDR技術(shù)進(jìn)行研究具有重要意義，能夠顯著提升音頻傳輸和廣播內(nèi)容的質(zhì)量。CDR技術(shù)的數(shù)字化音頻傳輸與壓縮，可實(shí)現(xiàn)高效的音頻編碼與解碼，保證廣播內(nèi)容的清晰和穩(wěn)定。結(jié)合信源編碼和信道編碼，CDR技術(shù)可在有限帶寬下能夠保持高質(zhì)量傳輸，并降低存儲(chǔ)需求。CRC和FEC技術(shù)的結(jié)合還能提升誤碼檢測(cè)與修正的能力，而OFDM調(diào)制技術(shù)則增強(qiáng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力和抗干擾性能。另外CDR技術(shù)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和附加服務(wù)的應(yīng)用中，還能豐富廣播內(nèi)容形式和功能，為觀眾提供更多的信息和互動(dòng)體驗(yàn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用的擴(kuò)展，未來的廣播系統(tǒng)有望更高效地服務(wù)廣大用戶，并在社會(huì)文化傳播中發(fā)揮更大作用。

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作者簡(jiǎn)介：馬 杰（1987—），男，漢族，山東單縣人，廣電工程師，本科，研究方向?yàn)閺V播覆蓋工程。