数字中波广播发展状况及探讨

吴良通，吴 边

（浙江省中波发射管理中心，浙江 杭州 310012）

1 数字中波的发展进程与现状

中波广播已有近200年的发展历史，主要特征在于波长较长、发射成本低。早期中波广播采用电子管发射机，并且在发射机末端设置栅极调幅，借助屏帘同调和自动调频技术实现信息传输，由于技术限制导致发射机发射效率不高，加之设备体积庞大、成本较高导致没有得到普遍推广。20世纪70-80年代，利用晶体管和陶瓷管发射机让发射器体积大大减小，并且发射效能有所提升，随后陆续研制出的PDM、PSM、DAM 中波广播发射机，中波发射的稳定性与效能日益改善，我国中波事业也进入了高速发展期。20世纪90年代后，美国研发了高清广播系统，2003年正式运行的DRM 标准和美国的IBOC/HDRadio 系统开始广泛用于短波、中波和长波发射当中，我国现已经研制出DRM10kW 发射机，实现了模拟广播信号转换数字广播信号的过程，通过一系列调整达到中波广播的数字模拟同播可能，拓展了传输手段、提升了信号传输稳定性，中波广播已迎来数字广播时代[1]。

2 数字中波广播特征与优势

现有数字中波广播规范中如使用较为广泛的DRM标准，对中波频点内进行了信道划分，利用数字技术进行信源编码、信道编码、多载波调制后产生复合基带信号，再经由线性放大输出，或经幅度、相位同步后由传统发射机末级放大输出。

其显著特征为抗干扰能力强传输内容质量得到保障，在国内各地开展的数字中波实验数据表明，使用16QAM 编码收测点场强63dB 环境信噪比高于20dB 情况下可流畅解码高质量音频信号，场强60dB 仍能正常解码文字信息，且受多普勒效应的影响明显优于传统中波，传统中波在当今电磁环境下63dB 收测点可听度基本为3分以下，用户使用体验差距极大[2]。

工作于纯数字模式下的64QAM 编码的数字中波信号，最大有效数据带宽约达到20kb/s，能够满足AAC+SBR 高清音频传输，同时可广泛用于公共信息发布等服务业务，如欧洲及北美一些国家的交通公共信息发布就使用了HDradio、DRM 系统。数字中波发射机体积较小，使用的线性放大器整体效能较传统中波提升巨大，对供电等的要求也更低，结合城市化进程对中波广播的布点选择提供了更大的空间。

信道带宽与信息率的可参数定义性，使得数字中波广播的传输效率与抗噪声、抗多径干扰、多普勒效应等之间存在折中调整可能。则针对不同属性的业务，可配置不同等级的通道参数，来达成高可靠性、高保真、高速移动等不同应用场景的落地方案，在泛用性上较传统中波有较大提升[3]。

3 数字中波发射机的工作原理

数字中波发射机在信源处理上与传统中波完全不同，（上图）以我国使用的DRM/9kHz 为例，其频点带宽内被划分为3 个信道：主业务信道（SMC），包含数字广播中所传输的业务，至多可以进行4种业务的复用，且每一种业务既可以是音频也可以是数据，区别仅为信源的预编码方式不同；快速访问信道（FAC），用于与接收机进行快速检索的信息，包含解复用的信道参数信息；业务描述信道（SDC），包含主信道解码参数、节目信息、替换频率等。

各信道的音频流、数据流经信源编码与多路复用后进行信道编码，在实际应用中综合考虑有效性、通用性及设备造价经济问题，DAB、DRM 等均采用约束长度7既26=64状态的积卷码进行信道编码。然后根据各信道重要度选择不同的符号映射及对应的交织编码，如常用的SMC-16QAM/FAC-4QAM/SDC-4QAM，对应的交织深度为SMC-192/FAC-96/SDC-96。最终各信道已调载波经由OFDM（正交频分复用多载波调制）单元映射后生成COFDM（编码正交频分复用）复合基带信号。

新型的数字发射机可直接使用线性放大器，将COFDM 基带信号转换为模拟信号经末级放大输出发射（图右上）。现有数字中波实验及改造等多使用原有PDM、DAM 发射机，对信源及激励部分进行改造实现，在获得DRM 信号（COFDM 复合基带）后，需将此信号的幅度分量A（t）作为调制信号、相位分量Φ（t）作为激励信号输入至发射机。因二者机内通道不同寄生延迟存在差异，处理后的信号需插入延时同步设备对齐时间后进入末级调制放大输出（图右下）[3]。

4 数字中波的发展方向

4.1 政策扶持与技术储备

从国家的角度讲，需要完善管理体系，加快信息化建设模式建设，这是推动我国广电行业发展的重要保证。数字广播在近20年来得到较快发展，并且管理体系不断完善，不过整体上还与发达国家存在一定差距，所以我国政府需要建立健全相关机制、不断加强技术创新、推动系统升级，提升中波广播性能。这一过程中需要吸收国外先进经验，同时也需要加强应用型人才的培养，目前我国在数字中波的人才培养方面较为欠缺，普遍缺乏应用型人才，所以国家需要切实加强相关专业设置与人才培养，促进高校与行业联动。

数字中波的发展空间，目前最大的制约在于接收设备工艺复杂造价较高，用户端难以得到普及，急需相关产业的协同提升。结合时代发展需求，努力推动自主编解码、基带芯片产业升级，提供廉价可靠的接收设备促进业务落地形成良性闭环。

4.2 提升体验扩大受众

数字中波发展中，在语音编码时通过SBR 技术可以提升窄带语音编解码系统性能，提供给广播者12KHz 解说音频带宽，用于例如多语言广播。由于多语音编解码系统都是窄带的，SBR 的重要作用不仅在于提高语音质量，而且可以用于提升语音的清晰度和语音的可懂度。在实验测试中DRM 广播的音频质量显著优于传统中波、调频广播，而且接近CD 音质，即使采用16QAM 模式，音频质量也明显优于传统中波，而等同于调频广播，覆盖更是超过同等模拟功率的覆盖范围，广播接收用户可实现移动接收高清音频信号，且受地形和范围影响与传统中波相比更加宽阔，体验度可显著提升。广播同步模式的构建还可方便用户跨区域连续接听广播，不用切换区域所在频段信号频率，提升用户体验感，受众群体也必将有所扩大。

4.3 公共服务数据传输

广播公共服务体系是公共文化服务体系的重要组成部分，是一个国家和地区、社会发展的重要标志。我国国土面积辽阔，地形复杂，地质形态多样，气候复杂多变，因而，自然灾害频发多发，给广大人民群众和国家造成了严重的生命和财产损失，因此建立覆盖全国各地的广播公共服务体系实现公共服务数据传输的有效性可靠性，是人民群众防灾、减灾、避灾和政府组织抗灾、救灾的重要信息平台，如国接入国家或地方应急广播平台。多业务模块发展，在未来社会发展趋势中可提供区域范围内公共热点播报，用户可通过公共服务频道及时接收感兴趣信息。中波广播就覆盖而言远大于调频，且不受地形影响，数字中波的发展对数据传输有明显的提升，这也将大大改善收听问题，实现公共信息的及时性和有效性。

5 结束语

综上所述，数字中波广播发射系统凭借其抗干扰强、传输质量高、业务能力丰富、后续成本低等诸多优势，对我国广播事业发展有着积极意义。针对当前数字中波广播发射系统的问题，迫切需要切实提升业务应用面、推动综合产业升级、优化公务服务数据、提升用户体验以谋求长远发展。