DAB与DRM数字广播关键技术及发展 RWC2010C

技術方案

/Technical Scheme

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一、引言

       傳統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。隨著科技的不斷進步,人們對廣播服務提出了更高的要求,如服務內容形式單一、音質有待改善等,為此,便開展了對廣播的數字革命。

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

二、DAB系統概述

2.1 國內外發展動態

       DAB系統的出現標志著廣播系統由模擬向數字過渡,它以數字技術為基礎,采用先進的音頻數字編碼、數據壓縮、糾錯編碼及數字調制技術,在接收端可獲得與原始發送信息相同質量的節目內容。

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

2.2 DAB系統相比于傳統FM廣播的優點

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

       (2) 可利用地面、電纜和衛星進行覆蓋,聲音質量可達到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(VHFUEEL波段)單頻網同步運行節約了頻譜資源,而且同步網中不需大功率發射機;

       (4) 它可以是一種多媒體廣播,能同時傳送多套聲音節目和數據業務,也可用來傳送活動圖像節目。

2.3 DAB關鍵技術

       第1個關鍵技術是信源編碼,在DAB中應用的是MUSICAM 方法,即 MPEG1聲音標準的第二層,適用于32 kHz44.1kHz48kHz的取樣頻率。

       第2個關鍵技術是信道編碼與調制,采用COEDM(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex編碼正交頻分復用)技術,在DAB中,信道編碼采用可刪除型的卷積編碼,編碼率可變,根據數據的重要性和應用條件不同,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調制方法,由許多頻譜成正交關系相距很近的副載波構成一個寬帶系統對數據進行傳輸。

       第 3個關鍵技術是同步網技術,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目,可以顯著地提高頻譜利用率并僅需小功率發射機。

三、DRM系統概述

3.1 國內外發展動態

       在覆蓋范圍更為廣泛和有效的模擬調幅廣播領域,其原有缺點的存在,影響著其推廣和使用。所以,應對這些領域進行技術改進和更新,使用數字技術等手段更好地利用原有的資源,DRM系統便應運而生。

       DRM是一個非官方的國際組織的名稱,由其開發的30MHz以下的長、中、短波數字聲音廣播系統稱為DRM系統。世界范圍內共提出了5種不同的數字調幅系統建議,分別是:法國天波2000系統、法國CCETT/TDF系統、美國中波IBOC DSB系統、德國數字音樂之波 DMW系統和美國 VOA/JPL數字短波系統。其中前3種系統屬于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種不同的數字調幅系統中,試驗最充分成熟的是德國的數字音樂之波DM W系統和法國的天波2000系統。前者是基于單載波的串行傳輸系統,接收機稍復雜,但發射機效率高;后者是基于COFDM的多載波并行傳輸系統,實施靈活性強,但發射機效率比單載波低。二者雖有各自的優點和缺點,但都已達到實用程度,具有相近的傳輸質量和能力。

3.2  DRM系統相比于模擬AM廣播的優點

       (1) DRM 系統工作于30 MHz以下的頻段,可以充分利用現有中短波頻譜資源,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,數字調幅發射機比模擬調幅發射機的功率低,提高了發射機效率和經濟效益;

       (3) 在保持現有帶寬9 kHz 10 kHz的情況下利用音頻數據壓縮技術和數字信號處理技術,提高調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,顯著提高調幅波段信號傳送的音質;

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

       (5) 它也能夠提供附加業務和數據傳輸。

3.3 DRM關鍵技術

       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(頻帶復制編碼技術相結合,構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、業務復用、數字復用等。

       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,對傳輸的數據流實施等差錯保護或不等差錯保護。數字調制方式采用 OFDMQAM調制相結合的方法。