数字化广播技术探究

周叶梅

（作者单位：浙江省云和县广播转播台）

数字化广播技术探究

周叶梅

（作者单位：浙江省云和县广播转播台）

由于频谱资源越来越紧张，传输环境越来越恶劣，声音质量难以保证，覆盖范围受限，难以实现大范围无缝覆盖，业务形式受到互联网冲击，传统的广播形式、数量和质量已无法满足听众需求。数字化广播技术的进程已经远远落后于通信、电视技术。

1　数字化广播技术的发展进程

数字化广播技术的基础是数字音频广播技术，其采用先进的数字音频信源压缩编码、信道纠错编码，以及数字调制传输技术（正交频分复用技术OFDM），对广播信号进行全面数字化处理。数字音频广播研究始于20世纪70年代末，1995年9月英国BBC首先开始了DAB的正式广播，目前在欧洲、亚洲、澳大利亚等地得到了广泛地应用。

DAB声音质量可达CD水平，具有极强的抗多径传播引起的衰落能力，可采用多种传输方式适用于固定和移动接收，并能方便地进行单频网组网运行以节约频谱；同时，可以实现多种多样的数据业务，甚至包括视频业务。我国目前仅北京、上海、广东等五个城市和地区获准进行DAB运营，目前分别播出6-16路音频业务及5-6路多媒体业务。播出频段采用L波段1.45GHz-1.5GHz。其中，1.45GHz-1.48GHz用于地面数字DAB广播，1.48GHz-1.5GHz用于卫星数字DAB广播。

在广播数字化方面，美国采用的是HD Radio系统，也就是使基础设施和频率划分保持不变，且尽量不干扰现有模拟广播，数字音频广播基于现有模拟广播频道之间的空闲频率资源运行，广播提供商和用户都可以使用数字广播。HD Radio的数字传输技术，能够消除各种突发噪声对接收质量的影响，使产出更高级的数据和音频业务成为可能（如环绕立体声节目、音频节目点播、音频节目的存储和重放等）。通过应用HD Radio技术，可以使FM广播接近CD的音质，还可以使AM广播的音质接近现有模拟FM立体声的音质。。目前，HD Radio在美国已经覆盖了90%的人口，接收机市场存量超过了1200万台，共2200个广播台站在播出HD Radio信号，1450个台站在播出多路数字音频业务。

HD Radio系统拥有3种关键技术。（1）模数切换（Blending），若数字广播信号的误码率在接收门限以上，则输出的数字音频信号质量高，否则难以保证用户收听效果的连续性。（2）信源编码算法——HDC，当音频数码率在36kps时，采用HDC压缩算法的音乐节目就能接近CD质量；而语音类节目，则需达到56kps左右；（3）带内同播技术（IBOC），不改变现有频率规划，选取多种工作模式增加模拟调频广播两边的数字信号。

广播科学院对HD Radio系统进行过测试发现，同播方式下数字广播信号对所寄生的模拟广播信号有一定干扰，且在AM HD Radio对上下邻频干扰特别明显，且同播时覆盖减小，所以HD Radio系统也并不是十全十美的。此外，它也与我国广播频率规划有一定的冲突。

我国多年来对国外多种技术方案进行了深入研究之后，积累了丰富的宝贵经验。在国家鼓励自主创新，地面数字电视等研究及产业化发展在积累成功经验的基础上，加之国内在音频信源编码方面取得的突破，迫于对频谱资源需求紧张及产业界高涨的热情，从2007年，我国开始研究自主知识产权的数字音频广播系统，即CDR项目。2011年，由广播科学院牵头完成科研项目《数字音频广播传输关键技术和系统研发及试验》，同年由中国国际广播电台牵头研究业务形式和复用技术。《数字音频广播关键技术研究和应用示范》项目，获国家2012～2014年度国家科技支撑计划课题。

目前，CDR项目信道传输标准已于2013年8月正式发布；复用标准已于2013年11月正式发布；2013年新申请国家发明专利3项；15项发明专利进入PCT（专利合作协定）国家阶段。就产业化准备工作来说，已具备端到端的解决方案，生产出相应的发射传输系统及终端样机。

2　数字化广播技术的作用

2.1促进多媒体形式融合

图像、声音、文字等各种形式的信息，在数字化技术作用下，变成了由“0”和“1”两个符号元素组成的码流，在此基础上实现了各种媒体的融合，如电视广播、声音广播、电子杂志、数据广播、因特网等的融合，也促使媒体之间、相近行业之间竞争更加激烈。

2.2实现双向交互

数字化技术在提高媒体传输效率的同时，实现了数字化传输、存储手段使用户与发送者之间的双向互动。广播者和受众者之间不再有明显的界限，从节目创作、制作到播出，两种基本融为一体。存储技术使用户与终端之间的互动成为用户掌握节目选择主动权的条件，用户出于自己的审美需要，自动屏蔽那些重复制作的低品质节目，使它们在互联网上再无存在价值。

2.3网络化

广播电视利用数字化技术吸收了信息技术革命的绝大部分成果，加之通信技术和计算机技术的飞速发展，广播电视融入了网络化大潮，打破了传统制作、播出设备相互分散、隔绝的局面。另外，由于数字信号便于处理、存储、交换，利用数字技术可以有效改善音频广播的声音质量，提高频谱利用效率，所以数字化已经成为广播电视发展的必然趋势。

3　数字化广播技术的特点

3.1传输方式网络化

数字化广播技术是依靠网络进行传输，数字化使各种形式的信息由数字元素组成码流进行传输。

3.2传输速度快捷化

经过数字化如图像、声音、文字等传输速度与未数字化前比较，传输速度有显著提高。

3.3互动方式双向化

数字化使广播者和受众者之间的界限变得模糊，用户与发送者之间双向互动成为可能。

3.4存储手段永久化

经过数字编码、数据压缩的广播信息，可永久存储于网络及各种媒介中。