廣播數(shù)字化的兩種途徑與比較

楊慧榮

隨著中短波廣播發(fā)射臺的增多和發(fā)射功率的增大,模擬廣播在傳輸過程中受到的干擾也逐漸增大,其傳播效果已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代廣播事業(yè)發(fā)展的要求,于是模擬廣播的數(shù)字化就成了廣播技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。模擬廣播的數(shù)字化是指將時間和幅度變化都是連續(xù)的模擬音頻信號進行采樣和量化,得到一系列離散值即數(shù)字音頻信號的過程。數(shù)字信號在接收端還原為原來的音頻信號后能得到較好的聲音質(zhì)量。當前廣泛發(fā)展的兩種數(shù)字廣播是數(shù)字音頻廣播(DAB)和數(shù)字調(diào)幅廣播(DRM)。它們的原理、性能有何區(qū)別和聯(lián)系?發(fā)展前景如何?

數(shù)字音頻廣播(DAB)

數(shù)字音頻廣播是繼調(diào)幅、調(diào)頻模擬廣播之后的第三代廣播,其最大的特點是支持高速移動接收和提供能與CD相媲美的聲音保真度。由于DAB系統(tǒng)傳送的是數(shù)據(jù)流,除了音頻數(shù)據(jù),DAB系統(tǒng)還可以提供附加的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。繼上世紀八十年代初德國首先展開DAB的研究后,歐洲各國也紛紛開展相關(guān)研究。1987年,德國、英國、法國、荷蘭、丹麥等國政府及廣播機構(gòu)與電子產(chǎn)業(yè)界共同組成了Eureka(尤里卡)聯(lián)盟,并制定了Eureka-147標準,即數(shù)字音頻廣播(DAB)的系統(tǒng)標準。

數(shù)字調(diào)幅廣播(DRM)

傳統(tǒng)調(diào)幅中、短波廣播具有遠距離、大范圍覆蓋及接收設(shè)備價格低廉的優(yōu)點。同時,調(diào)幅廣播也具有易受噪聲干擾和易產(chǎn)生信號衰減的缺點。加之調(diào)幅廣播使用10kHz(9kHz)的射頻傳輸帶寬,而近幾十年來頻段資源的過度使用,使得頻道之間的干擾日趨嚴重,收聽效果已大不如前。調(diào)幅廣播的數(shù)字化則能有效彌補傳統(tǒng)調(diào)幅廣播的弱勢,發(fā)揮調(diào)幅廣播的特長,并拓寬調(diào)幅廣播有限的業(yè)務(wù)范圍,發(fā)射功率降低到原來的1/4,還能保持原有的覆蓋范圍。

數(shù)字音頻廣播與數(shù)字調(diào)幅廣播的比較

一、實現(xiàn)技術(shù)上的差異。廣播數(shù)字化過程中需要涉及到的技術(shù)主要有信源編碼、信道編碼和調(diào)制、發(fā)射和接收技術(shù)等。

信源編碼是將由模擬音頻信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號進行壓縮的過程,其意義是降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?從而降低傳輸時占用的信道。DAB系統(tǒng)采用國際上通用的標準ISO MPEG-1 LayerⅡ(即MUSICAM)進行信源編碼。DRM系統(tǒng)采用的信源編碼方法則可根據(jù)不同廣播節(jié)目的不同帶寬在MPEG-4 子集AAC(先進音頻編碼)、MPEG-4 子集CELP(碼本激勵線性預測)、MPEG-4 子集HVXC(諧波矢量激勵編碼)中選擇。另外,DRM系統(tǒng)還采用頻帶恢復技術(shù)(SBR)與AAC和CELP聯(lián)合應(yīng)用,構(gòu)成能力極強的壓縮方法。

信道編碼方面,DAB采用可刪除型卷積編碼,這種編碼方法使得不均勻差錯保護(UEP)可以根據(jù)數(shù)據(jù)的重要性和應(yīng)用的不同靈活變動。DRM采用與之相同的信道編碼方法。調(diào)制方面,由于DAB的多載波寬帶特性,采用COFDM(正交頻率復用編碼),將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)分配到每個載波上,同時每個載波采用4DPSK(四相差分相移鍵控)調(diào)制,以獲得較強的抗干擾能力。DRM系統(tǒng)也采用COFDM技術(shù),但調(diào)制方式可靈活選擇QPSK(四相移鍵控)、16QAM(正交幅度調(diào)制)等調(diào)制方式。

發(fā)射原理方面,DAB系統(tǒng)與DRM系統(tǒng)有很多相同之處。經(jīng)過對現(xiàn)有的中短波廣播發(fā)射機進行數(shù)字調(diào)幅技術(shù)改造后就可適用于DRM系統(tǒng)。相比于傳統(tǒng)調(diào)幅廣播,數(shù)字廣播可以在保持覆蓋范圍不變的情況下大大降低發(fā)射功率。接收方面,DAB系統(tǒng)能較好地適應(yīng)高速移動接收且保持良好音質(zhì),而調(diào)幅廣播原本就適合移動和便攜接收,數(shù)字化后的調(diào)幅廣播更是保留了此優(yōu)點。但傳統(tǒng)模擬接收設(shè)備不具備數(shù)字信號的解調(diào)和解碼功能,所以必須為兩種系統(tǒng)配備專門的接收設(shè)備。

二、應(yīng)用前景的比較。DAB系統(tǒng)是初次對數(shù)字廣播進行嘗試的成功范例,而DRM系統(tǒng)是對數(shù)字廣播再次探索的產(chǎn)物。兩者在各自的領(lǐng)域各有廣闊的發(fā)展前景。

DAB的優(yōu)勢在于移動、便攜和多媒體廣播。它為移動的接收機傳輸寬帶的數(shù)據(jù)流,并且傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流不受形式的限制,可以是圖像、音頻、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等,所以特別適合開展多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。DAB的覆蓋方式包括地面同步網(wǎng)覆蓋、本地電臺覆蓋和衛(wèi)星覆蓋。前兩種覆蓋方式可以完全取代FM調(diào)頻廣播在目前的覆蓋范圍,而衛(wèi)星覆蓋的大范圍大區(qū)域優(yōu)勢,能有效提高廣播在邊遠地區(qū)和人煙稀少地區(qū)的覆蓋率,三種方式的結(jié)合可為像我國這樣幅員遼闊、人口分布不均的國家提供經(jīng)濟、有效的覆蓋。在DAB基礎(chǔ)上發(fā)展起來的數(shù)字多媒體廣播(DMB)更是潛力無窮。DMB可以實現(xiàn)向手機、PDA和便攜電視等手持設(shè)備播送數(shù)字視音頻節(jié)目,而借助于DMB衛(wèi)星,可以將服務(wù)區(qū)域擴大到很廣的范圍,充分滿足廣大服務(wù)區(qū)的受眾需求。

DRM系統(tǒng)在繼承了傳統(tǒng)調(diào)幅廣播遠距離、大面積傳輸?shù)膬?yōu)點的同時,克服了調(diào)幅廣播傳輸質(zhì)量差、業(yè)務(wù)單一的缺點,符合新時期廣播發(fā)展要求。數(shù)字調(diào)幅廣播能有效降低模擬廣播的發(fā)射功率;提高聲音質(zhì)量至FM調(diào)頻立體聲廣播的水平,并可傳送多套節(jié)目;傳送除聲音信號外的文字、圖像等其他數(shù)據(jù)信息;不需要使用新的頻譜資源,在原有調(diào)幅廣播的頻率上即可實現(xiàn)廣播。諸多的優(yōu)點決定了數(shù)字調(diào)幅廣播必將取代傳統(tǒng)模擬廣播。而DRM使用的中短波長是實現(xiàn)遠距離廣播的主要波長,跨區(qū)域、跨國家的廣播將屬于DRM的業(yè)務(wù)范圍。雖然DRM系統(tǒng)的起步比DAB晚很多,但近年來世界各國對其的關(guān)注和投入絲毫不亞于DAB系統(tǒng),其發(fā)展前景良好。未來的數(shù)字廣播將呈現(xiàn)DAB與DRM相互輔助、共存共利的局面。 (作者單位:江西人民廣播電臺)

參考資料:

1.張毅,羅艷:《數(shù)字廣播的現(xiàn)狀和發(fā)展前景》,《廣播電視信息》,2007年第8期。

2.吳彝鼐,董年初:《數(shù)字音頻廣播的發(fā)展現(xiàn)狀與戰(zhàn)略思考》,《廣播與電視技術(shù)》,2002年第5期。

3.李棟:《DAB是能力強的數(shù)字多媒體廣播》,《北京廣播學院學報》,1997年第1期。

4.李棟:《DAB與數(shù)字AM比較》,《世界廣播電視》,2002年第12期。