數(shù)字音頻廣播技術(shù)探析

張永強(qiáng)+范曉東

摘 要：本文根據(jù)目前數(shù)字廣播的現(xiàn)狀，分析其未來的發(fā)展趨勢(shì)，并且綜合實(shí)際情況，找到適合數(shù)字廣播發(fā)展的方向，從而有力推動(dòng)數(shù)字廣播技術(shù)更加完善的向前發(fā)展。

關(guān)鍵詞：數(shù)字廣播；數(shù)字信號(hào)；CDR

數(shù)字廣播是以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的，運(yùn)用先進(jìn)的音頻數(shù)字編碼、先進(jìn)的數(shù)據(jù)壓縮、先進(jìn)的糾錯(cuò)編碼以及數(shù)字的調(diào)制方式和新傳輸技術(shù)，是廣播信號(hào)數(shù)字化處理的重要體系。

1 數(shù)字化廣播是新時(shí)代發(fā)展主流

數(shù)字廣播技術(shù)的成熟與資源的局限性。電子技術(shù)的不斷成熟，尤其對(duì)廣播電視技術(shù)的數(shù)字信號(hào)處理日趨成熟，在硬件方面，大量集成電路研制、生產(chǎn)和規(guī)?；瘧?yīng)用，在技術(shù)方面，傳輸、編碼、調(diào)制、壓縮等在不同領(lǐng)域普遍采用。例如：音頻碼率在不影響收聽質(zhì)量的前提下，可以壓縮10倍左右的技術(shù)，這樣就為我們?cè)趥鬏敽褪褂弥?，大大?jié)省寶貴資源。再例如：調(diào)頻廣播因?yàn)轭l率資源的局限性，頻率越來越多，其頻率間隔越來越近，很容易在相鄰頻率之間，由于頻率太近而引起同頻干擾的現(xiàn)象，而數(shù)字廣播技術(shù)的出現(xiàn)，我們就解決了這一難題。

2 數(shù)字廣播與數(shù)字信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)

數(shù)字信號(hào)就是信號(hào)的數(shù)字化，其幅度是離散的信號(hào)（數(shù)字信號(hào)）。特點(diǎn)是幅值被限制在一個(gè)峰值內(nèi)離散的，而不是連續(xù)的信號(hào)，它的每一個(gè)碼元只有兩個(gè)峰值（0，1）。數(shù)字化信號(hào)經(jīng)過三個(gè)步驟：抽樣、量化和編碼。

1、抽樣：用信號(hào)樣值的序列來代替原來相同時(shí)間上的信號(hào)。也可以說是相同時(shí)間內(nèi)離散化的模擬信號(hào)；

2、量化：指用有限幅度值類同以前連續(xù)變化的幅度值。相當(dāng)于模擬信號(hào)幅度的連續(xù)變成數(shù)量可以計(jì)算的、間隔的離散值。

3、編碼：就是按照一定規(guī)律把量化后的值變化成二進(jìn)制數(shù)字來表示，可以轉(zhuǎn)換成二值或者多值的數(shù)字信號(hào)流。

最后，再把這些數(shù)字信號(hào)通過光纖、微波、衛(wèi)星通道等線路傳輸?shù)秸{(diào)頻發(fā)射機(jī)接收端。數(shù)字廣播與模擬調(diào)頻廣播系統(tǒng)相比，優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）、音質(zhì)好。例如激光唱片CD與信噪比、保真度、頻率特性以及立體聲像評(píng)價(jià)主觀的參數(shù)相同，而需傳輸?shù)臄?shù)碼率僅是CD的1/6，并能移動(dòng)接收，在高速行駛的汽車?yán)镆材苁盏礁哔|(zhì)量的廣播節(jié)目。

（2）、具有傳送靈活的、多種節(jié)目的能力。在傳送音頻數(shù)字化廣播節(jié)目的同時(shí)，可以傳送多種附加信息內(nèi)容，與節(jié)目?jī)?nèi)容息息相關(guān)，例如廣播的傳呼、交通天氣信息、金融方面數(shù)據(jù)、靜止的圖像和低比特率音頻附加廣播信息。

（3）、覆蓋面廣。覆蓋邊緣地帶接收可靠性達(dá)95%以上。

（4）、頻譜利用率高。即7MHz的帶寬能容納目前在87～108MHz調(diào)頻段播出的21MHz帶寬的節(jié)目。

3 數(shù)字信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)

1、數(shù)字信號(hào)幅值是離散值，采取兩個(gè)有限度的幅值，在數(shù)字信號(hào)傳輸過程中有糾錯(cuò)再生技術(shù)，保證受到干擾時(shí)的信噪比和原發(fā)數(shù)字信號(hào)一樣，可以實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)摹?/p>

2、數(shù)字信號(hào)的傳輸是通過時(shí)間上、頻率上的交織數(shù)據(jù)符號(hào)，相互插入分散的多載波之間保護(hù)間隔，對(duì)多徑傳播具有很強(qiáng)的抗干擾能力，解決了城市中密集的高層建筑所引起的多徑傳播干擾。

3、數(shù)字信號(hào)方便加密、儲(chǔ)存、處理和數(shù)字交換。數(shù)字信號(hào)在儲(chǔ)存、傳輸、和信號(hào)處理都是二進(jìn)制代碼，數(shù)字信號(hào)在傳輸過程中可以通過數(shù)字邏輯運(yùn)算進(jìn)行加密處理，在接收端進(jìn)行解密，以保證傳輸過程中信號(hào)安全。數(shù)字信號(hào)等同于計(jì)算機(jī)所使用的數(shù)字信號(hào)一直，系統(tǒng)設(shè)計(jì)與頻道內(nèi)延遲展寬相吻合越好，廣播的多徑反射信號(hào)越有利于信號(hào)接收。

因此，可以按照計(jì)算機(jī)處理信息的方式對(duì)數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行處理，處理方式為：對(duì)數(shù)字音頻信號(hào)的編輯、儲(chǔ)存、信息交換、通信管理以及維護(hù)，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的全智能化。

4 數(shù)字廣播的發(fā)展應(yīng)用（音頻廣播CDR）

CDR廣播具有不用立桿架線、覆蓋范圍廣泛、擴(kuò)容性強(qiáng)、方便安裝維護(hù)、投資較少、音質(zhì)清晰的無線發(fā)射的廣播設(shè)備。從根本改變傳統(tǒng)有線廣播布線比較困難、安裝相當(dāng)復(fù)雜、很難再擴(kuò)容和環(huán)境等問題?，F(xiàn)在大規(guī)模、廣地域的情況來說，傳統(tǒng)的有線廣播與CDR廣播是無法相媲美的。

CDR能找到很好的頻點(diǎn)，與調(diào)頻和中波調(diào)幅優(yōu)化相比較系統(tǒng)傳輸相當(dāng)靈活，還有更高效率的信源編碼算法LDPC，這是一種高效率的信源編碼算法，對(duì)發(fā)射機(jī)來講，發(fā)射機(jī)功率相當(dāng)于下降二分之一。針對(duì)不同的運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景，針對(duì)單頻網(wǎng)的大面積覆蓋，每個(gè)發(fā)射機(jī)都能覆蓋好幾十公里，還可以實(shí)現(xiàn)高速移動(dòng)接收，像我們的高速列車，在300公里/小時(shí)時(shí)速都能接收，具有較高數(shù)據(jù)率傳輸，大范圍的增加頻點(diǎn)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。CDR廣播優(yōu)點(diǎn)如下：

1、在以前的FM模擬臺(tái)的保護(hù)頻帶內(nèi)工作，不會(huì)影響新的頻率規(guī)劃；

2、支持與FM模擬臺(tái)相同的臺(tái)、共同的頻、一樣的發(fā)射機(jī)廣播；

3、可通過子帶捆綁實(shí)現(xiàn)傳輸容量擴(kuò)展（理想可達(dá)3Mbit/s）；

4、可支持多媒體數(shù)據(jù)廣播等。

CDR廣播信源編碼采用DRA/DRA+，目前已開發(fā)復(fù)用、信道的傳輸和組織網(wǎng)絡(luò)、終端接收等重要技術(shù)，制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，研發(fā)的信源編碼器、調(diào)制器（激勵(lì)器）、發(fā)射機(jī)和終端接收機(jī)系統(tǒng)等重點(diǎn)關(guān)鍵設(shè)備，并進(jìn)行開路試驗(yàn)合格，效果非常好，具備大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣的條件，只要完善發(fā)射傳輸系統(tǒng)，就能實(shí)現(xiàn)數(shù)字廣播覆蓋網(wǎng)的普及。

5 結(jié)束語

廣播業(yè)適應(yīng)新時(shí)發(fā)展代潮流，成為數(shù)字化發(fā)展方向已是一個(gè)必然的趨勢(shì)，在廣播的同時(shí)還能夠帶動(dòng)其它行業(yè)的發(fā)展。但是，要想發(fā)展的又快又穩(wěn)，除了做好創(chuàng)新技術(shù)方面，同時(shí)還需要改掉傳統(tǒng)觀念，在新思路方面要跟上創(chuàng)新步伐，按照我國(guó)數(shù)字化、信息化發(fā)展的需求，利用今天的無線電技術(shù)，通過數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)CDR，希望能夠開展規(guī)?；瘧?yīng)用，推進(jìn)我國(guó)聲音廣播數(shù)字化進(jìn)程。

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