地面數(shù)字廣播主流技術(shù)介紹,廣播電視論文

地面數(shù)字廣播主流技術(shù)介紹,廣播電視論文摘要：文章通過對正在使用的主流地面數(shù)字廣播技術(shù)介紹,概括各國在這些技術(shù)標(biāo)準的選擇和應(yīng)用,引出我們國家地面數(shù)字廣播試驗和即將采用的標(biāo)準,瞻望地面數(shù)字廣播的將來。本文關(guān)鍵詞語：地面數(shù)字廣播;DAB;DRM;HDRadio;CDR;Abstract：Byintroducingthemainterrestrialdigitalbroadcastingtechnologybeingused,thispapersummarizestheselectionandapplicationofthesetechnicalstandardsinmanycountries,leadstoChinasterrestrialdigitalbroadcastingtestandthestandardstobeadopted,andlooksforwardtothefutureofterrestrialdigitalbroadcasting.Keyword：terrestrialdigitalbroadcasting;DAB;DRM;HDRadio;CDR;引言傳統(tǒng)模擬廣播(短波、中波、調(diào)頻)抗干擾能力差,容易在接收終端產(chǎn)生失真和噪聲,傳輸效率較低,耗能比擬高,在有效頻譜資源應(yīng)用的頻道少,而且因多普勒效應(yīng)造成的不能高速移動穩(wěn)定接收等限制了應(yīng)用。數(shù)字廣播技術(shù)能彌補這些缺乏之處,能夠?qū)?shù)字信號進行適當(dāng)延時和加擾等處理,通過計算機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)資源分享,進行多種形式的多媒體廣播。在采用數(shù)字化技術(shù)后,設(shè)備能夠多功能化和智能化、重量輕、可靠性高、體積更小、功耗低,而且還衍生出很多新的應(yīng)用,地面數(shù)字廣播技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用成為大勢所趨。1、數(shù)字音頻廣播(DAB)(1)DAB是從1987年成立EUREKA-147項目開場,到1995年DAB的正式規(guī)范(EN300401)出臺[1]。1995年9月英國BBC首先開場了DAB的正式廣播,于1996年底由原廣電部與歐共體合作共同組建廣東fo山先導(dǎo)網(wǎng),也是我們國家的第一個DAB先導(dǎo)網(wǎng)。2006年5月由國家廣播電影電視總局發(fā)布了我們國家的數(shù)字音頻廣播標(biāo)準:GY/T214-2006(30MHz-3000MHz地面數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范〕。(2)DAB采用COFDM傳輸方式,整個帶寬系統(tǒng)占據(jù)1.536MHz,可同時傳送6套以上具有CD質(zhì)量的立體聲節(jié)目以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。DAB具有強抗干擾能力,能夠到達便攜式接收和高速移動穩(wěn)定接收的要求。還能夠在一個頻率塊內(nèi)傳輸發(fā)射多個節(jié)目,合適廣泛地區(qū)聯(lián)合組成同步網(wǎng)實現(xiàn)頻道資源分享,提高傳輸效率。(3)DAB在全世界范圍內(nèi)應(yīng)用最廣,技術(shù)也最為成熟,而且有的地區(qū)已經(jīng)將其發(fā)展成為DAB+。固然我們國家在2006年就已經(jīng)將DAB技術(shù)作為中國數(shù)字化廣播的行業(yè)標(biāo)準,但由于不能實現(xiàn)模數(shù)同播、頻率資源需要重新調(diào)整、接收機價格昂貴以及非自有知識產(chǎn)權(quán)等原因,DAB在我們國家的發(fā)展還在原地踏步。2、數(shù)字多媒體廣播T-DMBT-DMB是在DAB基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,DMB也具有DAB的所有功能。在將音頻信號和各種影像、視頻、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等信號進行編碼、調(diào)制、傳遞處理,在接收終端解碼放大得到比傳統(tǒng)廣播愈加豐富的音視頻和圖文等內(nèi)容。這種廣播技術(shù)跨越了傳統(tǒng)廣播單純的只能聽的鴻溝,使得廣播內(nèi)容豐富多彩以及格式多樣,在韓國應(yīng)用得很廣泛。DAB/DMB被譽為是完美地結(jié)合移動視頻和音頻的數(shù)字地面廣播技術(shù),是當(dāng)前全球采用最廣泛的地面數(shù)字廣播標(biāo)準。3、數(shù)字短中長波廣播(DRM)(1)在1998年3月于中國廣州成立了數(shù)字AM廣播的國際組織,稱為DRM(DigitalRadioMondiale)聯(lián)盟,就這樣數(shù)字AM系統(tǒng)產(chǎn)生了。ETSI在2001年10月將DRM系統(tǒng)標(biāo)準化,IEC在2002年3月通過了DRM系統(tǒng)規(guī)范,奠定了AM波段廣播數(shù)字化的基礎(chǔ)。(2)30MHz下面長、中、短波是DRM主要應(yīng)用頻段,DRM還被ITU定為唯一的短波波段數(shù)字聲音廣播技術(shù)。DRM是一種真正意義上的帶內(nèi)同播標(biāo)準,發(fā)射系統(tǒng)的改造費用較低,支持模擬廣播和數(shù)字廣播在同一部發(fā)射機上發(fā)射。但是由于需要克制第一鄰頻和第二鄰頻干擾現(xiàn)象,DRM數(shù)字廣播載波功率也由于采用帶內(nèi)同播技術(shù)而遭到限制,使得廣播信號覆蓋范圍縮小。當(dāng)DRM在純數(shù)字形式下發(fā)射的時候,一定的覆蓋范圍內(nèi),用模擬AM的1/4功率就能夠?qū)崿F(xiàn)。當(dāng)用一樣的功率發(fā)射時,DRM能夠覆蓋更廣闊的范圍。另外,DRM在室內(nèi)可以以良好接收,這是由于工作在較低的頻率,具有較長的波長,表現(xiàn)出較強的繞射能力。在發(fā)射傳輸傳統(tǒng)的音頻廣播節(jié)目同時,DRM還能夠傳送音頻廣播內(nèi)容相關(guān)的文字信息、股票資訊信息、實時交通信息以及天氣預(yù)報等信息。對經(jīng)營者來講非常重要的是DRM作為非專利系統(tǒng),在同一個平臺上,全世界各地的媒體運營者和設(shè)備制造商進行合作,使DRM系統(tǒng)有更好的實用性和經(jīng)濟性。(3)DRM標(biāo)準能夠?qū)χ胁ㄅc短波進行數(shù)字化升級,得到世界各國的一致認可。在DRM組織成立之初,我們國家也已經(jīng)積極參加了該組織并且組建了試驗網(wǎng)。采用了DRM廣播技術(shù)后,能夠提供立體聲且音質(zhì)能夠到達FM水平的廣播,同時,DRM能夠?qū)崿F(xiàn)移動車載穩(wěn)定接收,又能應(yīng)對大城市傳輸?shù)膼毫有诺拉h(huán)境。在設(shè)備升級方面,對大部分類型的短波和中波發(fā)射機進行微小改動,就能夠完成數(shù)字化改造工作,顯得愈加容易推廣普及。(4)DRM系統(tǒng)采用了COFDM技術(shù),在各種不同的運行條件下,能夠有不同的傳輸形式供選用。DRM能夠使用原有的頻道和帶寬(9kHz或10kHz),可以以在頻率規(guī)劃允許的情況下擴展占用鄰頻道[2]。(5)DRM系統(tǒng)中最關(guān)鍵的技術(shù)之一是信源編碼方式方法。為了能夠用固定的比特率下提供更好的質(zhì)量,DRM系統(tǒng)使用了屬于MPEG4的不同信源編碼方案,以適應(yīng)在數(shù)字AM廣播中不同節(jié)目(音樂/語言)和不同帶寬的需要。DRM系統(tǒng)能夠用于短波、中波和長波等波段,是世界上唯一的非專利的數(shù)字系統(tǒng),在原有的頻率和帶寬的基礎(chǔ)上,對模擬AM廣播能產(chǎn)生重大改善。我們國家短波廣播最佳方案是采用DRM標(biāo)準,主要是由于我們國家短波的聽眾主要分布在海外,使用普通的DRM接收機就能夠收聽到音質(zhì)比之前好的廣播。(6)DRM組織在2005年3月通過了DRM技術(shù)系統(tǒng)能夠在高頻段頻率范圍使用的DRM+標(biāo)準(直到120MHz),作為現(xiàn)有ETSI標(biāo)準DRM的擴展。DRM+的信號帶寬完全與FM頻段規(guī)劃的頻率間隔相一致,約為100kHz。DRM+能夠傳輸最多達180kb/s的數(shù)據(jù)率(16QAM調(diào)制),可以以在一個頻道中傳輸更多不同的音頻節(jié)目。DRM+不僅僅是數(shù)字聲音廣播傳輸系統(tǒng),還開拓了多聲道環(huán)繞聲的傳輸或節(jié)目相關(guān)數(shù)據(jù)等附加信息的傳輸,是一種具有多媒體廣播功能的系統(tǒng)。從當(dāng)前的應(yīng)用看,DRM+的數(shù)據(jù)率能夠讓節(jié)目到達CD質(zhì)量;能夠做成同步發(fā)射網(wǎng);能夠在室內(nèi)接收,也能在300km/h的移動速度下穩(wěn)定接收;利用DRM+能夠靈敏地對單個模擬FM發(fā)射機進行數(shù)字化改造,對已有FM覆蓋不產(chǎn)生額外影響。4、HDRadio技術(shù)(1)高清楚明晰度廣播標(biāo)準(HDRadio)是美國提出的一項數(shù)字廣播技術(shù),并且于2002年將這一技術(shù)批準為AM、FM的數(shù)字廣播標(biāo)準。在現(xiàn)有模擬廣播的頻譜基礎(chǔ)上,利用HDRadio技術(shù)能夠提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及高清楚明晰度的數(shù)字聲音廣播內(nèi)容,可實現(xiàn)數(shù)字廣播與原來模擬廣播同時播出,具有極好的兼容性。HDRadio是基于由iBiquityDigital公司開發(fā)的IBOC(帶內(nèi)同頻道)技術(shù),技術(shù)系統(tǒng)使用的信源編碼方式方法是HEAAC-V2,采用可刪除型卷積編碼和應(yīng)用了頻率交織與時間交織技術(shù)。HDRadio數(shù)字信號被放置在現(xiàn)有AM和FM邊帶中的任意一個之上,其工作頻率與當(dāng)前用在AM和FM的頻率一樣。在AM波段(頻率530kHz-1705kHz),經(jīng)常將同一個節(jié)目以數(shù)字和模擬兩種格式一起發(fā)射(同時聯(lián)播),在頻率為88至108MHz的FM波段可以以采用同時聯(lián)播形式。(2)FMHDRadio是一種正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng),將一組數(shù)字邊帶放在常規(guī)FM信號兩邊。FMHDRadio電臺能夠分割其數(shù)字OFDM載波,具有多播能力,可產(chǎn)生多達8個附加廣播信道。FMHDRadio系統(tǒng)可分為三步來實現(xiàn)最終的全數(shù)字信號頻譜:混合形式、擴展混合形式以及全數(shù)字形式。(3)AMHDRadio也是OFDM系統(tǒng),該系統(tǒng)將一系列的邊帶引進到正常AM信號兩邊。該系統(tǒng)可轉(zhuǎn)換成全數(shù)字數(shù)據(jù),以提高輔助數(shù)據(jù)率和改善音頻質(zhì)量,又能與現(xiàn)有的模擬調(diào)幅接收機相兼容。(4)我們國家如今實行AM廣播采用的是國際標(biāo)準(9kHz),而AMHDRadio廣播標(biāo)準的頻率間隔是10kHz,這樣就與我們國家頻率規(guī)劃有沖突,并且在頻率帶寬的設(shè)置上也不一致,使用時需要對頻段重新進行設(shè)計改造,還不能實現(xiàn)單頻組網(wǎng),這就決定了AMHDRadio標(biāo)準不適用于我們國家情況。5、日本的數(shù)字廣播ISDB-T日本數(shù)字聲音廣播業(yè)務(wù)涵蓋在數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準ISDB-T中,ISDB-TSB是有關(guān)聲音內(nèi)容方面的標(biāo)準,使用頻段為VHF/UHF。ISDB-TSB(用于地面聲音廣播的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字)系統(tǒng)于1999年11月成為日本的標(biāo)準。東京和大阪電臺在188MHz和192MHz頻段從2003年10月開場,啟用ISDB-TSB。6、調(diào)頻頻段數(shù)字音頻廣播(CDRFM)(1)CDRFM(調(diào)頻頻段數(shù)字音頻廣播系統(tǒng))是工作于87MHz-108MHz(傳統(tǒng)模擬調(diào)頻廣播頻段)的數(shù)字廣播系統(tǒng)[3]。CDRFM通過數(shù)字編碼調(diào)制技術(shù),采用100kHz作為基本子帶帶寬,進行數(shù)字音頻廣播業(yè)務(wù)以及數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)的播出,可支持多個連續(xù)子帶捆綁在一起工作,最大支持8個子帶進而提高傳輸容量。圖1CDR頻譜規(guī)劃(2)CDRFM標(biāo)準是一種真正的帶內(nèi)同播技術(shù),靈敏的頻譜配置使得音頻質(zhì)量較好,能夠?qū)崿F(xiàn)模擬廣播到全數(shù)字廣播的平滑過渡,技術(shù)先進可靠,還支持高速移動穩(wěn)定接收。CDRFM頻譜規(guī)劃見圖1,能夠支持三種基本的頻譜模板,即數(shù)字臺與單聲道模擬臺共存、數(shù)字臺獨立存在、數(shù)字臺與立體聲模擬臺共存。(3)我們國家已經(jīng)在2020年于北京、廣州、深圳等多地建立了CDRFM試驗網(wǎng),這是我們國家自主研發(fā)的數(shù)字音頻廣播標(biāo)準。CDRFM的頻譜利用率非常高,具有靈敏的頻譜配置方式,在應(yīng)用上能夠適用多種場景。其采用的信源編碼技術(shù),是我們國家具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)規(guī)范,無論是在專利費還是芯片費用上,都是處在比擬低的水平,這樣就容易實現(xiàn)該技術(shù)方案的產(chǎn)業(yè)化和快速發(fā)展。7、結(jié)束語地面數(shù)字廣播采用了COFDM傳輸方式,具有高速移動抗干擾強的能力,能夠?qū)崿F(xiàn)同頻組網(wǎng),節(jié)省頻率資源,以低的發(fā)射功率到達所需覆蓋區(qū)域,這些都是以往模擬廣播無法比較的。地面數(shù)字廣播能以低成本實現(xiàn)一對多,有高可靠性,還具有預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)方面優(yōu)勢,加上能夠用推送接收來改善使用者對節(jié)目自選的體驗,讓聽眾能自主聽、看、讀,進而真正享受廣播帶來的無窮樂趣。使傳統(tǒng)廣