广播数字化的两种途径与比较

杨慧荣

随着中短波广播发射台的增多和发射功率的增大,模拟广播在传输过程中受到的干扰也逐渐增大,其传播效果已经不能满足现代广播事业发展的要求,于是模拟广播的数字化就成了广播技术发展的必然趋势。模拟广播的数字化是指将时间和幅度变化都是连续的模拟音频信号进行采样和量化,得到一系列离散值即数字音频信号的过程。数字信号在接收端还原为原来的音频信号后能得到较好的声音质量。当前广泛发展的两种数字广播是数字音频广播(DAB)和数字调幅广播(DRM)。它们的原理、性能有何区别和联系?发展前景如何?

数字音频广播(DAB)

数字音频广播是继调幅、调频模拟广播之后的第三代广播,其最大的特点是支持高速移动接收和提供能与CD相媲美的声音保真度。由于DAB系统传送的是数据流,除了音频数据,DAB系统还可以提供附加的数据传输业务。继上世纪八十年代初德国首先展开DAB的研究后,欧洲各国也纷纷开展相关研究。1987年,德国、英国、法国、荷兰、丹麦等国政府及广播机构与电子产业界共同组成了Eureka(尤里卡)联盟,并制定了Eureka-147标准,即数字音频广播(DAB)的系统标准。

数字调幅广播(DRM)

传统调幅中、短波广播具有远距离、大范围覆盖及接收设备价格低廉的优点。同时,调幅广播也具有易受噪声干扰和易产生信号衰减的缺点。加之调幅广播使用10kHz(9kHz)的射频传输带宽,而近几十年来频段资源的过度使用,使得频道之间的干扰日趋严重,收听效果已大不如前。调幅广播的数字化则能有效弥补传统调幅广播的弱势,发挥调幅广播的特长,并拓宽调幅广播有限的业务范围,发射功率降低到原来的1/4,还能保持原有的覆盖范围。

数字音频广播与数字调幅广播的比较

一、实现技术上的差异。广播数字化过程中需要涉及到的技术主要有信源编码、信道编码和调制、发射和接收技术等。

信源编码是将由模拟音频信号经过模数转换后得到的数字信号进行压缩的过程,其意义是降低数据传输的速率,从而降低传输时占用的信道。DAB系统采用国际上通用的标准ISO MPEG-1 LayerⅡ(即MUSICAM)进行信源编码。DRM系统采用的信源编码方法则可根据不同广播节目的不同带宽在MPEG-4 子集AAC(先进音频编码)、MPEG-4 子集CELP(码本激励线性预测)、MPEG-4 子集HVXC(谐波矢量激励编码)中选择。另外,DRM系统还采用频带恢复技术(SBR)与AAC和CELP联合应用,构成能力极强的压缩方法。

信道编码方面,DAB采用可删除型卷积编码,这种编码方法使得不均匀差错保护(UEP)可以根据数据的重要性和应用的不同灵活变动。DRM采用与之相同的信道编码方法。调制方面,由于DAB的多载波宽带特性,采用COFDM(正交频率复用编码),将经处理的数据分配到每个载波上,同时每个载波采用4DPSK(四相差分相移键控)调制,以获得较强的抗干扰能力。DRM系统也采用COFDM技术,但调制方式可灵活选择QPSK(四相移键控)、16QAM(正交幅度调制)等调制方式。

发射原理方面,DAB系统与DRM系统有很多相同之处。经过对现有的中短波广播发射机进行数字调幅技术改造后就可适用于DRM系统。相比于传统调幅广播,数字广播可以在保持覆盖范围不变的情况下大大降低发射功率。接收方面,DAB系统能较好地适应高速移动接收且保持良好音质,而调幅广播原本就适合移动和便携接收,数字化后的调幅广播更是保留了此优点。但传统模拟接收设备不具备数字信号的解调和解码功能,所以必须为两种系统配备专门的接收设备。

二、应用前景的比较。DAB系统是初次对数字广播进行尝试的成功范例,而DRM系统是对数字广播再次探索的产物。两者在各自的领域各有广阔的发展前景。

DAB的优势在于移动、便携和多媒体广播。它为移动的接收机传输宽带的数据流,并且传输的数据流不受形式的限制,可以是图像、音频、数据业务等,所以特别适合开展多媒体数据业务。DAB的覆盖方式包括地面同步网覆盖、本地电台覆盖和卫星覆盖。前两种覆盖方式可以完全取代FM调频广播在目前的覆盖范围,而卫星覆盖的大范围大区域优势,能有效提高广播在边远地区和人烟稀少地区的覆盖率,三种方式的结合可为像我国这样幅员辽阔、人口分布不均的国家提供经济、有效的覆盖。在DAB基础上发展起来的数字多媒体广播(DMB)更是潜力无穷。DMB可以实现向手机、PDA和便携电视等手持设备播送数字视音频节目,而借助于DMB卫星,可以将服务区域扩大到很广的范围,充分满足广大服务区的受众需求。

DRM系统在继承了传统调幅广播远距离、大面积传输的优点的同时,克服了调幅广播传输质量差、业务单一的缺点,符合新时期广播发展要求。数字调幅广播能有效降低模拟广播的发射功率;提高声音质量至FM调频立体声广播的水平,并可传送多套节目;传送除声音信号外的文字、图像等其他数据信息;不需要使用新的频谱资源,在原有调幅广播的频率上即可实现广播。诸多的优点决定了数字调幅广播必将取代传统模拟广播。而DRM使用的中短波长是实现远距离广播的主要波长,跨区域、跨国家的广播将属于DRM的业务范围。虽然DRM系统的起步比DAB晚很多,但近年来世界各国对其的关注和投入丝毫不亚于DAB系统,其发展前景良好。未来的数字广播将呈现DAB与DRM相互辅助、共存共利的局面。 (作者单位:江西人民广播电台)

参考资料:

1.张毅,罗艳:《数字广播的现状和发展前景》,《广播电视信息》,2007年第8期。

2.吴彝鼐,董年初:《数字音频广播的发展现状与战略思考》,《广播与电视技术》,2002年第5期。

3.李栋:《DAB是能力强的数字多媒体广播》,《北京广播学院学报》,1997年第1期。

4.李栋:《DAB与数字AM比较》,《世界广播电视》,2002年第12期。