数字音频广播的特点分析

常健

摘要：在科学技术不断发展的过程中，数字技术也获得了很大的进步，应用范围越来越广。数字音频广播指的是工作频段在330～3000兆赫范围内的广播，凭借其特有的性质在广播行业发挥着极其重要的作用，Eureka147/DAB和带内共信道广播是构成数字音频广播的两大基本形式。文章主要从这两大形式入手，对数字音频广播的特点进行了论述。

关键词：数字音频广播；Eureka147/DAB；带内共信道；工作频段；广播技术 文献标识码：A

中图分类号：TN934 文章编号：1009-2374（2016）02-0081-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.040

广播技术具有较长的发展历史，早在20世纪80年代就已经研制出了基于脉冲编码调制处理器基础上的WGBH-FM，能够通过一种同电视信号编码相仿的途径完成立体声数字信号编码工作，同时还实现电视联播功能，自此掀开了数字音频广播的发展史，形成了数字音频无线电技术。数字音频广播（DAB）发展日益完善，截止到目前已经成为广播业不可缺少的一个部分，利用数字传输方式来对音频信号进行高效的传输，能够使信号输出、输入的形似性达到

CD的程度，但经过多年的发展仍没有形成相对统一的标准。

1 带内共信道的数字音频广播概述及特点

1.1 带内共信道的数字音频广播概述

带内共信道广播（IBOC）能够传输不同形式的调频，初期形成的带内共信道系统是美国研制的，而后期形成则统称为FM-IBOC，也被叫做频谱扩展系统。编码正交频分复用（COFDM）是FM-IBOC形成数字载波的主要途径，载波之间的相互影响作用不大。带内共信数字音频广播系统的比特流方式为并行，同原有的速度相比，明显有降低的趋势，还可以在载波上加载和调制比特流，借助编码正交频分复用技术，从而达到降低载波间的相互影响和作用，在满足美国联邦通信认证的基础上，消除干扰因素。带内共信道广播借助两边编码正交频分复用的方式进行频率分离，接收效果更加良好，当前频率分别在88～108兆赫及510～1710千赫的FM及AM频带是带内共信道广播的主要传输方式。带内共信道广播不仅能够对数字信号进行传输，还具有传输模拟信号的功能，也被叫做混合系统，应用相对广泛。在之后的过渡发展过程中，带内共信道广播的传输方式主要为全数字模式，广播接收用户相对固定，依托原有的频谱空间和相关设备，因此能够为广播商创造较大的经济效益。

1.2 帶内共信道数字音频广播系统的工作原理

带内共信道的数字音频广播均能够对数字、模拟节目进行传播，但其中数字信号很容易对接收模拟信号的设备产生影响，干扰作用极大，而数字信号接收设备就不会因为模拟接收机而出现干扰，所以为了保证数字音频广播系统能够同时接收两种不同的信号，必须要对数字信号进行相应的处理，适当降低功率，确保其不会影响模拟信号的接收。带内共信道数字音频广播系统DAR信号在原有两种传播频率的基础上进行进一步的融合。美国广播电台在对数字音频广播信号频率进行处理时，针对FM信号的宽带频率约为400千赫，标准的频谱间距为200千赫，而在电台进行传播的过程中设置的保护频带是400千赫，有效地消除了干扰因素。在FM频带下的带内共信道的数字音频广播系统的中间频率为200千赫，同100千赫的两边带相比，频率均高出25分贝。而针对AM信号的宽带来说，间距为10千赫兹，同5千赫的两边带相比，频率高出25分贝。

1.3 带内共信道的数字音频广播特点

应用带内共信道数字音频广播系统的过程中，当前保留的FM、AM两种接收机无需进行进一步的调整，数字及模拟两种不同形式的信号则可以被DAR所接收，最后将信号广播出来。这种广播系统的运行费用不高，能够自动对相应的频率进行调整，排出外界其他噪音的干扰，能够在数字和模拟两种不同信号之间进行灵活的转化。

国际无线电咨询委员会专门针对应用带内共信道系统进行限定，许多国家均将Eureka147作为数字音频广播的标准，但美国作为研究发展较为先进的国家，则对这一决策进行了否决。在美国看来，L频带是当前数字音频AM、FM两种广播系统的发展趋势，但带内共信道系统并不同这一发展趋势相迎合，而只是单纯地对以上两种系统进行一定程度的改善，所以在数字音频广播标准方面还不能完全明确。要想发挥带内共信道数字音频广播系统的作用，应确保数字广播技术标准同带内共信道系统相适应，同时允许接收数字和模拟两种不同形式的信号，还需要从传输、测试标准和选择系统、时间表等方面入手，构建相应的规划。实时性的移动接收是数字音频广播最明显的特征，不仅可以确保信号接收的效率和质量，还拥有良好的音质，对发射功率的要求不高，利用效率大大提升，在多种环境下均适用。

2 Eureka147/DAB概述及特点

2.1 Eureka147/DAB概述

Eureka技术是由多个机构和组织共同研发出来的，制定147项目的核心就是加快数字音频广播技术的发展，并构建相应的数字音频广播系统。于20世纪90年代成功研发的数字音频广播技术被定义为Eureka147/DAB，成为通用的广播标准，适用于广大的用户。在有限应用及陆地等方面，该技术有着广泛的应用，在欧洲国家得到了普遍推广应用。建立在数字技术前提上的数字音频广播应用到多种技术，例如数字调制技术、纠错编码技术、数据压缩技术等，可以高效地完成广播信号的处理任务。信号在数字压缩技术的作用下，能够以一种数字码的方式表达出来，这种数字码为二进制形式，可以构成数字信道，实现信号的传输。

从本质上来看，Eureka147属于宽带系统，能够在频率为3吉赫的条件下工作，在通信接收相对固定的情况下，工作频率有所提升。数字音频广播应用商业广播频率二者区别开来，要求频谱分布不能发生重叠。几乎所有的广播宽带均涵盖的Eureka147在配置方面，大多数情况下都需要较宽的宽带，可在最低的要求为六路立体声信号（均在1.5兆赫兹）的频率下进行传输。受多方面条件的影响，处于30兆赫和3吉赫的范围内，Eureka147均能进行正常的工作，最佳的条件为100～1700兆赫，但在具体的国家应用过程中也会存在一定的差异。

2.2 Eureka147/DAB工作原理分析

在实际工作过程中，Eureka147作为一种综合式的运行方式，能够将信号进行合并处理，所以在时间、频率等方面相互重叠，有效地弥补了原有信息传输通道的弊端，能够更加高效地接收不同信号，不会存在遗漏的状况。Eureka147数字音频广播的编码相对独立，在包括音频在内的多方面数据内都具有这一特征。就其工作原理来看，数字音频广播中的复用器具有整合服务的作用，在主要的服务信道上存在多种相对重叠的输出频率，同时还拥有同步码字作用，数字音频广播信号的产生是在编码正交频分复用编码、正交相移键控调制的共同作用下形成的。在数字音频广播集的特定化选取过程中，需要通过模拟调谐器来对信号进行接收处理，并以数字形式表达出来，同时还能够在滤波、转换等形势下进行工作。数字音频广播信号在完成数字换转操作后，可以继续进行快速傅氏变换、自适应差分脉冲编码调制，对信号的频率、时间进行处理，完成相应的解码工作。

编码正交频分复用在对数字音频广播信号进行处理时，需要将其分解为比特流，这个处理过程相对繁琐，需要分别进行操作进而在正交载波中体现出来。调制比特率处于较低的水平，信道延迟扩展应远远小于码间间隔。快速傅氏变换是形成数字音频广播载波的主要途径，结合传输模型可以得出相应的载波数量，在传输过程中会受到多径干扰，干扰的程度也各不相同。因为数字音频广播的载波频谱存在重叠的问题，在频率选择性衰落的干扰下，必然会对取样产生作用，这种情况下移动接受会为时间接受的实现奠定基础。可以根据1/比特时间间隔的标准来对载波频率进行划分，并调制到相应的频谱空间中，有利于多径效应的形成，排除影响因素。

2.3 Eureka147/DAB的工作模式及特點

数字音频广播标准涵盖了三种模式：接收的频率可达3吉赫，陆地甚高频无线电电波同样也适用于一种模式，帧间时间是96ms，载波标准频率在375赫兹以下；而另一种选择模式也可以应用到本地无线、高频无线电波中，帧间时间是24ms，其中载波标准频率在1.5吉赫以下；最后一种模式则能够适用到有线卫星和其他多种混合领域中，帧间时间是24ms，载波标准频率在3吉赫以下。帧结构在数字音频广播传输信号中的固定码排列方式为特定的顺序，在1.54兆赫宽带情况下，服务信道容量是2.3兆比特每秒。

原有无线广播工作模式下，节目都是利用相同的载波来进行传播，载频同无线电台都一一对应，工作时不会产生相互干扰，如果频带不宽，就很容易形成多径效应，要想避免产生干扰作用，需要设置相应的安全带。Eureka147数字音频广播则有效地弥补了这一弊端，在频率分隔的作用下，能够达到提高数字音频广播的频谱效率，解决了信号接收衰落的问题，保证了信号的接收准确性，整体提升了数字音频广播的传输效率，覆盖率明显提升。Eureka147/DAB之所以优于其他的广播工作模式，是因为多种节目信号都可以利用相同的接收机来获取，频率相对固定。

3 结语

综上所述，经过了多年的发展，数字音频广播已经发展到相对完善的程度。数字音频系统性能强大，能够支持图像、图形和文本等多种形式的传输，最关键的作用就是传输音频数据，但在制定标准方面仍未形成一个统一的规范，不同国家的规定具有很大的差异，仍需要进行进一步的研究和分析。

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（责任编辑：秦逊玉）