DAB与DRM数字广播关键技术及发展 RWC2010C

技術(shù)方案

/Technical Scheme

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一、引言

       傳統(tǒng)模擬廣播作為信息傳播的一種手段,以方便快捷的特性為大眾服務(wù)。隨著科技的不斷進步,人們對廣播服務(wù)提出了更高的要求,如服務(wù)內(nèi)容形式單一、音質(zhì)有待改善等,為此,便開展了對廣播的數(shù)字革命。

       數(shù)字廣播是廣播技術(shù)發(fā)展的必然趨勢,它將傳統(tǒng)模擬廣播的單一聲音業(yè)務(wù)拓展為能同時傳遞各種諸如圖像、文字、數(shù)據(jù)、圖片及活動影像等數(shù)字業(yè)務(wù),為傳統(tǒng)廣播業(yè)務(wù)的發(fā)展開辟了嶄新的應(yīng)用空間。數(shù)字音頻廣播DAB (Digital Audio Broadcasting)與數(shù)字調(diào)幅廣播DRM (Digital Radio Mondiale)是數(shù)字廣播進展中的先鋒,分別代表了數(shù)字廣播體制中的寬帶和窄帶兩種,其中DAB是人們初對數(shù)字廣播進行嘗試的成功范例已在歐洲成功運行多年,而DRM便是對數(shù)字廣播的再次探索,他們的發(fā)展對廣播技術(shù)的改進提高有巨大的推進作用。

二、DAB系統(tǒng)概述

2.1 國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)

       DAB系統(tǒng)的出現(xiàn)標志著廣播系統(tǒng)由模擬向數(shù)字過渡,它以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ),采用先進的音頻數(shù)字編碼、數(shù)據(jù)壓縮、糾錯編碼及數(shù)字調(diào)制技術(shù),在接收端可獲得與原始發(fā)送信息相同質(zhì)量的節(jié)目內(nèi)容。

       該項技術(shù)是歐洲開發(fā)的,其發(fā)展起源于1980年德國廣播技術(shù)研究所,以 Eureka-147系統(tǒng)針對地面音訊廣播技術(shù)進行研究,并制定Eureka-147 DAB標準,在歐洲地區(qū)得到了很好的發(fā)展。在中國,1996年廣州-佛山-中山DAB先導網(wǎng)開通,于1999年北京-廊坊-天津同步網(wǎng)建成,并于2000年正式開通,目前國內(nèi)也已經(jīng)有多家電臺開始采用多元化的 DAB 廣播技術(shù)。

2.2 DAB系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)FM廣播的優(yōu)點

       (1) 可工作在30MHz~3GHz的頻率范圍內(nèi),抗多徑傳播引起的衰落能力比較強;

       (2) 可利用地面、電纜和衛(wèi)星進行覆蓋,聲音質(zhì)量可達到CD水平,很適合于固定便攜和移動接收;

       (3) DAB工作于不同的頻段(VHF、UEE、L波段)單頻網(wǎng)同步運行節(jié)約了頻譜資源,而且同步網(wǎng)中不需大功率發(fā)射機;

       (4) 它可以是一種多媒體廣播,能同時傳送多套聲音節(jié)目和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),也可用來傳送活動圖像節(jié)目。

2.3 DAB關(guān)鍵技術(shù)

       第1個關(guān)鍵技術(shù)是信源編碼,在DAB中應(yīng)用的是MUSICAM 方法,即 MPEG1聲音標準的第二層,適用于32 kHz44.1kHz、48kHz的取樣頻率。

       第2個關(guān)鍵技術(shù)是信道編碼與調(diào)制,采用COEDM(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex編碼正交頻分復用)技術(shù),在DAB中,信道編碼采用可刪除型的卷積編碼,編碼率可變,根據(jù)數(shù)據(jù)的重要性和應(yīng)用條件不同,實施不同的差錯保護,對同一種信息,實施相同的差錯保護。采用OFDM調(diào)制方法,由許多頻譜成正交關(guān)系相距很近的副載波構(gòu)成一個寬帶系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行傳輸。

       第 3個關(guān)鍵技術(shù)是同步網(wǎng)技術(shù),即處在不同地點的許多電臺可以使用相同的頻率塊,頻率和時間同步地傳送相同的節(jié)目,可以顯著地提高頻譜利用率并僅需小功率發(fā)射機。

三、DRM系統(tǒng)概述

3.1 國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)

       在覆蓋范圍更為廣泛和有效的模擬調(diào)幅廣播領(lǐng)域,其原有缺點的存在,影響著其推廣和使用。所以,應(yīng)對這些領(lǐng)域進行技術(shù)改進和更新,使用數(shù)字技術(shù)等手段更好地利用原有的資源,DRM系統(tǒng)便應(yīng)運而生。

       DRM是一個非官方的國際組織的名稱,由其開發(fā)的30MHz以下的長、中、短波數(shù)字聲音廣播系統(tǒng)稱為DRM系統(tǒng)。世界范圍內(nèi)共提出了5種不同的數(shù)字調(diào)幅系統(tǒng)建議,分別是:法國天波2000系統(tǒng)、法國CCETT/TDF系統(tǒng)、美國中波IBOC DSB系統(tǒng)、德國數(shù)字音樂之波 DMW系統(tǒng)和美國 VOA/JPL數(shù)字短波系統(tǒng)。其中前3種系統(tǒng)屬于OFDM多載波并行傳輸方式,而后2種是屬于單載波串行傳輸方式。

       在以上5種不同的數(shù)字調(diào)幅系統(tǒng)中,試驗最充分成熟的是德國的數(shù)字音樂之波DM W系統(tǒng)和法國的天波2000系統(tǒng)。前者是基于單載波的串行傳輸系統(tǒng),接收機稍復雜,但發(fā)射機效率高;后者是基于COFDM的多載波并行傳輸系統(tǒng),實施靈活性強,但發(fā)射機效率比單載波低。二者雖有各自的優(yōu)點和缺點,但都已達到實用程度,具有相近的傳輸質(zhì)量和能力。

3.2  DRM系統(tǒng)相比于模擬AM廣播的優(yōu)點

       (1) DRM 系統(tǒng)工作于30 MHz以下的頻段,可以充分利用現(xiàn)有中短波頻譜資源,穿透能力和繞射能力很強,覆蓋范圍大,適合于移動接收和便攜式接收;

       (2) 在保持相同覆蓋的情況下,數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機比模擬調(diào)幅發(fā)射機的功率低,提高了發(fā)射機效率和經(jīng)濟效益;

       (3) 在保持現(xiàn)有帶寬9 kHz 10 kHz的情況下利用音頻數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù),提高調(diào)幅波段信號傳送的可靠性,增強抗干擾能力,消除短波的衰落,顯著提高調(diào)幅波段信號傳送的音質(zhì);

       (4) 在所規(guī)定的帶寬內(nèi),可以同時傳送一路模擬信號和一路數(shù)字信號,便于逐步向全數(shù)字廣播過渡;

       (5) 它也能夠提供附加業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)傳輸。

3.3 DRM關(guān)鍵技術(shù)

       DRM使用MPEG4 AAC(高級音頻編碼)作為其音頻壓縮方法,并將其與SBR(頻帶復制編碼技術(shù)相結(jié)合,構(gòu)成能力很強的壓縮方法。復用情況比較復雜包括信道復用、幀復用、業(yè)務(wù)復用、數(shù)字復用等。

       在信道編碼方面,在DRM中使用的方法與DAB完全相同,使用約束長度為7的可刪除型卷積編碼,對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流實施等差錯保護或不等差錯保護。數(shù)字調(diào)制方式采用 OFDMQAM調(diào)制相結(jié)合的方法。