數(shù)字廣播的創(chuàng)新方向和發(fā)射技術(shù)研究

楊勝杰

（深圳市廣播電視技術(shù)中心，廣東 深圳 518000）

0 引 言

數(shù)字廣播發(fā)射技術(shù)是在傳統(tǒng)廣播技術(shù)的基礎(chǔ)上通過一系列改革和創(chuàng)新后衍生出的一項(xiàng)新技術(shù)。新時(shí)代背景下，傳統(tǒng)廣播技術(shù)存在功能單一、安裝維護(hù)復(fù)雜、兼容性較差、音質(zhì)不純凈、易受干擾以及無法遠(yuǎn)程控制等問題，在一定程度上阻礙了廣播技術(shù)的發(fā)展。為了有效解決這些問題，數(shù)字廣播發(fā)射技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。如今，數(shù)字廣播發(fā)射技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并取得了比較大的進(jìn)步和成果。

1 數(shù)字廣播的概念

數(shù)字廣播一般是指基于數(shù)字狀態(tài)，對(duì)數(shù)字化了的視頻信號(hào)、音頻信號(hào)及各種數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行各種調(diào)制、編碼、傳輸?shù)忍幚怼?shí)際上，數(shù)字廣播有別于傳統(tǒng)意義上的幅度調(diào)制（Amplitude Modulation，AM）、頻率調(diào)制（Fequency Modulation，F(xiàn)M）廣播技術(shù)，其借助地面發(fā)射站，以發(fā)射數(shù)字信號(hào)的方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資訊的傳輸及廣播目的[1]。與FM、AM相比，數(shù)字廣播具有如下優(yōu)勢：

（1）音質(zhì)純凈，能夠與CD 的音質(zhì)相媲美；

（2）可用于便攜、固定和移動(dòng)收聽，即使在快速移動(dòng)狀態(tài)下也可以達(dá)到較好的收聽效果；

（3）具有較強(qiáng)的抗干擾能力和較好的收聽效果；

（4）具有發(fā)射帶寬使用充分、發(fā)射功率低等優(yōu)點(diǎn)；

（5）除了音頻節(jié)目，數(shù)字廣播還能夠提供數(shù)據(jù)服務(wù)和數(shù)字多媒體廣播服務(wù)。

2 數(shù)字廣播發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 數(shù)字廣播發(fā)展歷程

與傳統(tǒng)AM、FM 廣播技術(shù)進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，雖然數(shù)字廣播仍需要依靠地面發(fā)射站來完成信號(hào)發(fā)射工作，然而其是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行發(fā)射，以此實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資訊傳輸和廣播的目的[2]。德國廣播技術(shù)研究所于1980 年第一次提出數(shù)字廣播技術(shù)的概念，選擇了Eureka147 系統(tǒng)。該系統(tǒng)名稱最初是歐洲國家組建的研究合作團(tuán)體名稱。數(shù)字信號(hào)廣播起初是在該團(tuán)體技術(shù)開發(fā)過程中衍生而來的一項(xiàng)技術(shù)，人們習(xí)慣性地稱該項(xiàng)目為Eureka147 計(jì)劃。隨著近些年來的不斷發(fā)展，Eureka147 計(jì)劃開始日趨成熟，并頒布了一套系統(tǒng)、完善的數(shù)字廣播技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，被稱為Eureka147 標(biāo)準(zhǔn)，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。1994 年，國際電信聯(lián)盟將Eureka147 標(biāo)準(zhǔn)定義為國際標(biāo)準(zhǔn)。如今，世界上共有超過30 個(gè)地區(qū)和國家進(jìn)行了數(shù)字廣播節(jié)目的開播或試播，并達(dá)到了預(yù)期的播放效果。

2.2 數(shù)字廣播現(xiàn)狀

信息化時(shí)代的發(fā)展，為數(shù)字廣播技術(shù)的發(fā)展提供了保障。在Eureka147 標(biāo)準(zhǔn)下發(fā)展而來的數(shù)字多媒體廣播技術(shù)開始在越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。2006 年，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)研究所頒布了與數(shù)字廣播相對(duì)應(yīng)的多媒體視頻業(yè)務(wù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下，大眾可以借助電腦、手機(jī)、車載接收終端、便攜式接收終端等多種接收設(shè)備來隨時(shí)收看數(shù)字多媒體節(jié)目。如今，越來越多的國家和地區(qū)所出臺(tái)的政策并未允許數(shù)字廣播參與到視頻節(jié)目播出中，由于在人們?nèi)粘Ｊ褂弥?，傳統(tǒng)FM 廣播已打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，這就使得數(shù)字廣播技術(shù)在非實(shí)時(shí)推送式廣播中得到了廣泛應(yīng)用。

雖然數(shù)字廣播技術(shù)在我國起步比較晚，然而已經(jīng)取得了比較良好的發(fā)展效果，且技術(shù)日趨成熟。2009年，北京悅龍數(shù)字廣播傳媒科技有限公司自主研發(fā)了基于數(shù)字廣播技術(shù)發(fā)展而來的推送式廣播技術(shù)，將傳統(tǒng)實(shí)時(shí)廣播拓展為非實(shí)時(shí)和實(shí)時(shí)兼容的一項(xiàng)新型廣播服務(wù)，有效推動(dòng)了數(shù)字廣播技術(shù)的發(fā)展。

3 數(shù)字廣播常見發(fā)射技術(shù)

3.1 數(shù)字調(diào)幅廣播技術(shù)

隨著數(shù)字化時(shí)代的發(fā)展，數(shù)字調(diào)幅廣播技術(shù)成為提高廣播覆蓋范圍的關(guān)鍵技術(shù)。其具有高速移動(dòng)接收的優(yōu)勢，是其他數(shù)字傳播媒體所不具備的一項(xiàng)優(yōu)勢[3]。因此數(shù)字調(diào)幅廣播技術(shù)在數(shù)字廣播中得到了廣泛應(yīng)用。數(shù)字調(diào)幅廣播技術(shù)可使用已有的寬帶與頻率來完成數(shù)字廣播工作，具有如下特點(diǎn)：

（1）在覆蓋范圍相同的條件下，數(shù)字調(diào)幅廣播技術(shù)與其他數(shù)字傳播媒體相比，具有更好的發(fā)射效率和更低的輻射功率，既可以降低能源的消耗，而且可以避免電磁污染；

（2）具有較強(qiáng)的抗干擾能力，進(jìn)而提高數(shù)字廣播效率；

（3）在帶寬相同時(shí)，通過對(duì)數(shù)字信號(hào)處理、音頻數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的合理應(yīng)用，可以有效提高傳送音質(zhì)的質(zhì)量。同時(shí)，數(shù)字調(diào)幅波段信號(hào)傳輸具有較高的可靠性；

（4）支持模擬及數(shù)字信號(hào)的兼容傳輸，即所謂的同時(shí)播放；

（5）可以最大化利用現(xiàn)有頻譜資源；

（6）數(shù)字調(diào)幅廣播頻率小于30 MHz，使得其具有非常強(qiáng)的穿透能力和繞射能力，而且具有比較廣闊的覆蓋范圍，能夠支持移動(dòng)接收和便攜接收。

3.2 數(shù)字音頻廣播技術(shù)

歐洲各國合作開發(fā)了數(shù)字音頻廣播技術(shù)（Digital Audio Broadcasting，DAB），于1995 年正式投入使用。該技術(shù)是繼AM、FM 之后的第三代廣播技術(shù)，而DAB+是該標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)版本。經(jīng)過一系列的變革與創(chuàng)新后，數(shù)字音頻廣播技術(shù)過渡成數(shù)字多媒體廣播技術(shù)，并被廣泛應(yīng)用于全世界范圍內(nèi)。

與傳統(tǒng)廣播技術(shù)進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)字音頻廣播技術(shù)不管是在頻率、技術(shù)的先進(jìn)性方面，還是業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)方面，均具備比較突出的特點(diǎn)，而且在信道編碼、信源編碼和調(diào)試方式上，數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)也得到了廣泛應(yīng)用。數(shù)字音頻廣播技術(shù)的具體優(yōu)勢如下：

（1）數(shù)字音頻廣播技術(shù)具有比較好的接收效果，不會(huì)受到用戶所選接收方式的影響，無論是移動(dòng)接收、固定接收，還是便攜接收，均具有較高的接收質(zhì)量[4]，而且在實(shí)際運(yùn)行過程中不易受外界因素影響；

（2）數(shù)字音頻廣播技術(shù)可以滿足各頻段應(yīng)用要求，在缺少大功率發(fā)射機(jī)的情況下，可以應(yīng)用同步網(wǎng)，這樣既可以有效降低發(fā)射功率，而且可以避免電磁污染現(xiàn)象的發(fā)生；

（3）數(shù)字音頻廣播技術(shù)具有無干擾、無雜音的特點(diǎn)，不管是用于便攜收音機(jī)還是車載收音機(jī)，均可以實(shí)現(xiàn)無干擾和雜音影響，從而提高廣播效果；

（4）在應(yīng)用數(shù)字音頻廣播技術(shù)過程中，可以簡單地輸入“節(jié)目號(hào)數(shù)”就可以在接收機(jī)上獲取相應(yīng)的節(jié)目信息，無需煩瑣地尋找頻率，大大提高了用戶的體驗(yàn)感；

（5）數(shù)字音頻廣播技術(shù)能夠?qū)邮諜C(jī)開展動(dòng)態(tài)性操作，以確保接收機(jī)在各種地理位置和環(huán)境中均能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以期獲取最佳信號(hào)狀態(tài)，不僅操作簡單便利，而且具有較高的靈活性。

與數(shù)字音頻廣播技術(shù)相比，DAB+技術(shù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)質(zhì)性的突破，并衍生出一系列的新功能，進(jìn)一步提高了頻道利用效率。例如，在傳統(tǒng)頻道內(nèi)，DAB+技術(shù)支持MP3 格式文件的傳輸，是其獨(dú)有的功能，這就使得該技術(shù)在數(shù)字廣播中得到廣泛應(yīng)用。

3.3 HD-Radio

HD-Radio（FM）是 在 常 規(guī)FM 信 號(hào) 基 礎(chǔ)上衍生的一組新的數(shù)字邊帶，其是正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）系統(tǒng)。實(shí)際上，HD-Radio 有擴(kuò)展混合模式、混合模式以及全數(shù)字模式三種頻譜分配模式[5]。

在混合模式中，HD-Radio 模擬信號(hào)的上、下邊帶均按照要求分別增加了約70 kHz 的數(shù)字邊帶，以此提高數(shù)字信號(hào)傳輸效率；在擴(kuò)展混合模式中，數(shù)字邊帶可以有效擴(kuò)展至FM 模擬信號(hào)，并且在其上、下邊帶均多出28 kHz 的數(shù)字邊帶；全數(shù)字模式下基本上被數(shù)字信號(hào)所取代，而且所采用的頻譜分配方式未配備模擬信號(hào)，兩邊信道的傳輸功率比中間信道高很多。另外，HD-Radio 還包括無線數(shù)據(jù)+音頻業(yè)務(wù)，曲名、字母及頻道信息業(yè)務(wù)，體育、氣象、交通等增值數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。因此，HD-Radio 技術(shù)在數(shù)字廣播中得到了廣泛應(yīng)用。HD-Radio 技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)與FM 波段的同時(shí)聯(lián)播，不僅可以實(shí)現(xiàn)以更低成本投入來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的有效傳播，而且無需加入新的頻譜，就可以播放多種節(jié)目。因此，在數(shù)字廣播發(fā)展過程中，HD-Radio 具有多方面的優(yōu)勢，具體總結(jié)為下述3 個(gè)方面：

（1）投資成本更少，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)附加業(yè)務(wù)的有效拓展；

（2）在一定程度上有效降低工作頻率，進(jìn)而提高室內(nèi)接收效果；

（3）無需對(duì)新頻率進(jìn)行額外分配。

4 數(shù)字廣播技術(shù)的常見問題

隨著數(shù)字廣播的發(fā)展，數(shù)字調(diào)幅廣播技術(shù)和數(shù)字音頻廣播技術(shù)憑借自身優(yōu)勢，在數(shù)字廣播中發(fā)揮著越來越重要的作用，因此應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。隨著時(shí)代的發(fā)展和人們生活水平的提高，受眾對(duì)數(shù)字廣播的發(fā)展提出了全新的要求，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于各方面因素的影響，導(dǎo)致數(shù)字廣播發(fā)射技術(shù)暴露出一些問題。

4.1 聲道選擇不合理，調(diào)幅廣播信號(hào)差

與傳統(tǒng)廣播形式相比，數(shù)字廣播技術(shù)的聲音質(zhì)量有了很大的改善和提高，但是數(shù)字調(diào)幅廣播自身具有相對(duì)比較弱的信號(hào)，加之聲道選擇不合理，容易導(dǎo)致調(diào)幅廣播信號(hào)差，不利于數(shù)字廣播技術(shù)的發(fā)展。對(duì)數(shù)字音頻廣播技術(shù)系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，數(shù)字音頻廣播自身聲音具備比較寬泛的比特率，就有不同的聲音形式如單聲道、雙聲道及立體聲等，然而在對(duì)這些聲道進(jìn)行選擇時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“失靈”現(xiàn)象，導(dǎo)致許多聲道并未得到科學(xué)、合理的應(yīng)用。通常情況下，聲道的設(shè)置可以使用，然而在實(shí)際操作階段，并未達(dá)到預(yù)期的效果，不僅影響了聽眾的收聽效果，而且還會(huì)阻礙數(shù)字廣播技術(shù)的發(fā)展。

4.2 電臺(tái)彼此轉(zhuǎn)換速度較慢

在廣播電臺(tái)調(diào)整過程中，數(shù)字廣播技術(shù)可以為聽眾提供更多的可選擇范圍。人們可以從網(wǎng)絡(luò)中獲取更多地方的電臺(tái)信息，但是大多數(shù)受眾選擇了傳統(tǒng)的廣播形式，無法對(duì)廣播進(jìn)行有效接聽，即使可以收聽，但是由于電臺(tái)信號(hào)比較差，導(dǎo)致收聽效果不理想。在電臺(tái)之間轉(zhuǎn)換，會(huì)延長聽眾等待的時(shí)間，從而導(dǎo)致數(shù)字信號(hào)接收緩慢，不僅降低了頻率的資源使用率，而且在信號(hào)接收時(shí)，一些電臺(tái)會(huì)出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象，在一定程度上降低了聽眾的收聽效果。

4.3 數(shù)字廣播傳輸費(fèi)用較高

通常情況下，數(shù)字廣播發(fā)射臺(tái)建設(shè)需要投入比較高的成本。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查，一個(gè)數(shù)字廣播基礎(chǔ)網(wǎng)發(fā)射臺(tái)建設(shè)過程需要投資大約500 萬人民幣，而每一臺(tái)發(fā)射機(jī)每年所需要花費(fèi)的運(yùn)行費(fèi)用占到了投資費(fèi)用的20%左右，同時(shí)，一個(gè)中等的數(shù)字廣播同步網(wǎng)需要配備大約20 個(gè)基礎(chǔ)發(fā)射臺(tái)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)目數(shù)據(jù)信號(hào)的反饋和發(fā)射，還需要適當(dāng)?shù)卦黾映杀就度?。這樣就導(dǎo)致數(shù)字廣播傳輸費(fèi)用較高，但是在成本回收渠道方面相對(duì)比較窄，更多地依賴網(wǎng)絡(luò)廣告來回收成本。但是以這樣的狀態(tài)，要想回收全部成本，需要花費(fèi)比較長的時(shí)間，成本回收周期較長，不利于數(shù)字廣播技術(shù)的發(fā)展。

5 數(shù)字廣播技術(shù)未來的創(chuàng)新方向

為了更好地滿足信息化時(shí)代的發(fā)展需求，需要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)現(xiàn)有的數(shù)字廣播發(fā)射技術(shù)進(jìn)行改革和創(chuàng)新。

5.1 創(chuàng)新數(shù)字廣播發(fā)射關(guān)鍵技術(shù)

新時(shí)代背景下，為了更好地滿足數(shù)字廣播發(fā)射技術(shù)實(shí)際發(fā)展需求，需要結(jié)合實(shí)際情況做好關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新工作。通常，數(shù)字廣播發(fā)射要做好發(fā)送信息的數(shù)字化處理工作，并通過相應(yīng)調(diào)制信號(hào)來實(shí)現(xiàn)信息的有效發(fā)送。因此，在進(jìn)行數(shù)字廣播發(fā)射關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新過程中，最好從優(yōu)化信號(hào)調(diào)制效果、提升信號(hào)數(shù)字化處理效率、創(chuàng)新信號(hào)發(fā)射技術(shù)三方面來著手，具體如下。

（1）信號(hào)調(diào)制效果一般會(huì)受到調(diào)制算法和相關(guān)設(shè)備工作性能的影響。為了避免上述影響的發(fā)生，信號(hào)調(diào)制最好與信號(hào)數(shù)字化處理工作互相協(xié)同，同步開展。

（2）在提升信號(hào)數(shù)字化處理效率過程中，既要做好現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備升級(jí)工作，又要優(yōu)化現(xiàn)有算法，只有實(shí)現(xiàn)上述要求，才可以更好地推動(dòng)現(xiàn)有數(shù)字廣播技術(shù)的發(fā)展。

（3）改革信號(hào)發(fā)射技術(shù)的關(guān)鍵在于提升信號(hào)的覆蓋范圍，并在此基礎(chǔ)上確保高速狀態(tài)下的信號(hào)接收效率。

5.2 構(gòu)建數(shù)字廣播發(fā)射技術(shù)核心系統(tǒng)

為了確保數(shù)字廣播發(fā)射技術(shù)創(chuàng)新工作的順利進(jìn)行，需要相關(guān)設(shè)備和技術(shù)提供支撐，尤其是在信號(hào)數(shù)字化處理過程中，要不斷提高設(shè)備的性能。雖然現(xiàn)有數(shù)字廣播設(shè)備可以滿足信號(hào)數(shù)字化處理的基本需求，然而在進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理過程中，處理效果還有待提升。因此，為了有效改善上述問題，需要對(duì)現(xiàn)有數(shù)字廣播核心設(shè)備進(jìn)行改造和升級(jí)，及時(shí)更換那些無法滿足性能需求的設(shè)備。

在數(shù)字廣播核心設(shè)備升級(jí)和更換過程中，要加強(qiáng)對(duì)信息化系統(tǒng)的合理應(yīng)用。信息化系統(tǒng)主要以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，具有良好的數(shù)據(jù)交換能力和大數(shù)據(jù)智能分析處理能力，可以更好地發(fā)揮數(shù)字廣播核心設(shè)備的性能，為數(shù)字廣播的發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。同時(shí)，在信息化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建數(shù)字廣播發(fā)射技術(shù)核心系統(tǒng)，可以滿足數(shù)字廣播在信號(hào)調(diào)制和信號(hào)數(shù)字化處理方面的基本需求。此外，在構(gòu)建數(shù)字廣播發(fā)射技術(shù)核心系統(tǒng)過程中，還需要做好相關(guān)人員專業(yè)知識(shí)和技能培訓(xùn)工作，以此來提高他們的綜合素養(yǎng)和技術(shù)能力，以期更好地推動(dòng)數(shù)字廣播的發(fā)展。

6 結(jié) 語

在信息化時(shí)代背景下，數(shù)字廣播扮演著越來越多重要的角色。為了更好地推動(dòng)數(shù)字廣播技術(shù)的發(fā)展，需要對(duì)數(shù)字音頻廣播技術(shù)、數(shù)字調(diào)幅廣播技術(shù)、HD-Radio 等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，并明確未來的創(chuàng)新方向，使其更好地滿足時(shí)代發(fā)展需求。