面向新世纪的数字广播技术

无智不明

 从二十世纪二十年代世界上第一座广播电台诞生至今，声音广播走过了80年的光辉历程。经过半个多世纪的发展，随着技术手段的不断进步，广播目前有无线、有线、卫星等多种传输方式，拥有大量经验丰富的工程技术人员，同时，广播电台以其对新技术的迅速引用而走在信息传播时代的前列，广播电台的实力也迅速的、不断的增长。

广播技术的发展及演变根据广播传输手段发展的不同情况，可大致分为传统的模拟广播技术和新兴的数字广播技术。传统的模拟广播技术主要有中波广播、短波广播、调频广播，而新兴的数字广播技术主要有以DAB为代表的数字音频广播、数字调幅广播、数字卫星广播及网上广播等。

中波广播技术：

中波调幅广播于1920年正式开始播出，这是较早开发出来供声音广播专用的频段，频段范围是526.5－1606.5KHz，频道间隔为9KHz，共划分为120个频道，发射带宽为9－20KHz的范围。中波广播为地面波，围绕地球表面传播到很远的距离，还可以利用电离层的反射传播的更远，但该频段的频谱拥挤，节目套数受到限制，声音也不如调频广播好，主要利用同步广播解决频率分配问题。目前为至，中波广播仍然是我国广播覆盖的最重要的手段。

短波广播技术：

短波广播使用的频段介于中波和调频频段之间，分布在5.95－26.1MHz。主要依靠电离层的反射传播声音信号，传播距离最远，非常适合对远距离广播（几百至几千公里），主要用于节目传送、大面积覆盖和对国际广播。但由于短波传播不稳定且世界上短波发射台太多，短波频谱非常拥挤，所以使用短波广播，一般需要大功率发射机且用不同频率发射，但短波广播仍是对内、对外广播的主要传输手段。

调频广播技术：

调频广播于1940年出现，五十年代发展起来的较新的一种声音传播方式。使用频段是87－108MHz，频道间隔100KHz，能容纳210个频道。调频广播波长短，可有效用的只是直线、视距传播，但调频广播音质优美，抗干扰能力强，易实现立体声广播，频谱资源较为丰富，因此在我国发展很快。

当传统的模拟技术在电台被新兴的数字技术逐步取代的时候，就像其它媒体的发展过程一样，率先从技术上形成突破，进而会在电台的功能和运作模式上发生相关连带性的变化。数字广播技术的出现，将从根本上改变了传统广播业的局限。目前数字广播技术主要在以下几个方面有了突破。

数字音频广播（DAB）：

作为新一代广播系统的代表，欧共体制定的尤里卡－147DAB是迄今为至惟一被ITU推荐的新一代广播系统，已被标准化为ETS300401。DAB的主业务信道的数据容量为2.304MD/S，可以同时传送6套CD质量的立体声节目，可同时传输音频和数据业务，实现传输容量的灵活配置，可用于固定、便携、移动接收，适应于地面、卫星、电缆进行覆盖并具有多媒体能力，可工作于47－3GHz很宽的频率范围，并可实现同步网（单频网）工作，频率利用率可为现有模拟广播的3倍以上，相同的覆盖面积其发射功率比FM发射机要小很多。DAB的主要优点是在移动接收的条件下仍可以得到高质量的声音节目，解决了声调多径、传播和快速移动时多普勒频移造成的频率选择性衰落和时间选择性衰落等问题，具有明显高的频率经济性和功率经济性。

英国和瑞典于1995年率先实现了DAB的正式运营，到1999年年底，欧洲的DAB覆盖率约为65%，覆盖人口180多万，我国珠江三角洲地区的DAB先导网也于1996年开始试播，现今已转入数字多媒体广播（DMB）试验；京津唐地区DAB先导网于2000年6月28日开通试播。

数字调幅广播(DRM)：

调幅广播是指30MHz以下的广播方式，传统的模拟AM广播有覆盖范围广、接收设备廉价等突出优点；由于采用调幅调制方式，AM广播在传输过程中易受到干扰，音质差、业务单纯等固有的缺点，一直都在困扰着调幅广播的发展。

近年来，在广播机构、研究机构和制造商大量工作和试验的基础上，关于模拟调幅广播的数字化（数字AM）已取得了可喜的进展，关于数字AM，目前已经证实有如下优势：

1、窄带的数字AM方式，可使广播质量明显改善，在原中短波的带宽内为听众提供无干扰的接近调频立体声质量的广播；

2、现有的AM模拟发射设备（PDM、PSM和DX系列发射机）增添数字调制器可成为数字AM设备继续使用；

3、模拟和数字的AM信号可以共用一部发射机和同一个频率，模拟AM接收机可以收听到模拟广播，而数字AM收音机可以收听具有FM质量的数字AM广播，这样，不需要进行新的频率规划，就可以逐步实现从模拟到数字的平稳过渡。

DRM是一个灵活的系统架构，它以带内同频方式用于AM和FM频带内，世界上共有5个不同的技术方案向ITU申报，2001年4月4日ITU已通过DRM的标准建议书为ITU－RBS.1514，2001年9月通过欧洲标准为ETSI　TS　101980　V1.1.1。单个调幅频道码率可达24Kbps，双频道可达72Kbps。可以有三种频道使用模式：半个频道、一个频道和两个频道，其中半个频道的模式可以用作模拟和数字同播，作为模拟和数字广播的平滑过渡。估计在以后的十年内将有一些国家开始数字AM广播的运行。在世界对数字AM广播的看法基本一致的情况下，我国将很快开展数字AM广播的研究和实验。

数字卫星广播：

DSR：1989年德国推出主要针对固定接收用户的世界上第一个数字卫星广播系统DSR，利用27MHz带宽的卫星转发器传送16套CD音质的立体声节目，但DSR的数字音频信号没有压缩，频谱利用率低且没有数据业务，随着数字压缩技术的广泛应用，DSR已于1999年停用。

ADR：ADR是将数字声音广播与模拟电视节目一起通过卫星传送的卫星数字广播形式，在这种系统中，除了模拟电视节目外，一个转发器可以使用12个副载波，采用QPSK调制方式，传送12套数字立体声广播，如果全部传送声音广播帽可安排48套达CD音质的立体声节目，这种系统由于应用了数字压缩技术，频谱利用率高，但缺点是不含数据业务，不适合移动接收。

World Space的数字卫星声音广播：是基于三颗地球同步卫星的DSB系统，1998年10月28号发射了非洲星并于1999年10月投入运行，亚洲星于2000年3月22日发射，可以覆盖亚洲、近东、非洲、拉丁美洲和加勒比地区约45亿听众。World Space系统工作于L波段（1467－1492MHz），音频数据用专门为World Space系统开发的MPEG2.5，LAYER3标准，上行线路以频分复用多址（FDM），下行线路用时分复用（TDM），每颗卫星发射三个波束，即三个TDM信道，每个TDM信道传输比特率为3.6Mb/S，包含192个单声广播信道，或96个立体声广播信道，或48个立体声音乐广播信道，或32个准CD音质的广播信道，或24个CD音质的广播信道，或上述各信道的适当组合。World Space系统采用QPSK调制方式，可以获得很高的频谱利用率，即使在很弱的接收信号条件下，也能保证很低的比特差错率。

世广卫星数字音频与多媒体广播系统开创了数字广播的新纪元，它可以提供音频广播、电子化报刊杂志广播、互联网信息广播、音像制品发行、远程教育、金融证券实时行情等服务。日前，HITACHI、SONY、JVC、PANASONIC四家厂商可以提供World Space 系列成熟的接收机，可以直接接收卫星广播的数百个信道的节目，可接收声音、数据、图像，是一种小巧、便携的多媒体接收机。中央人民广播电台从１９９７年即开始对世广公司数字卫星直播技术进行了追踪研究，中央台和国际台也作正在进行卫星广播业务试播工作，2001年，中国通信广播卫星公司已开始运营世广数字多媒体广播系统。

网上广播（Webcasting）：

通过互联网提供音频和视频业务，称为网上广播。互联网的飞速发展，为开办网上广播（Webcasting）提供了可能，据不完全统计，目前全国大约有2000多家广播电台，100多家电视台开通了网上广播，通过互联网提供音频和视频业务，极大地拓展了广播的空间，但网上广播目前音质差、噪声大、经常中断等缺点使习惯于FM音质的听众难以接受，同时，网上广播从可靠性、移动性、复杂性都无法与普通广播方式相比，而且网上广播是目前为止最昂贵的收听方式。但大家都已看到网上广播蕴藏着的巨大商机，这也是大家纷纷开设网上广播的动力所在。

数字声音广播不仅在技术上突破了传统广播存在的频率的超视距覆盖、高速移动的接收、频率规划等制约当前广播发展的一系列问题，而且还实现了对传统单一声音广播业务的突破，就此将广播业推向了多媒体领域，这是广播发展史上空前的、巨大的进步。数字音频广播技术的不断成熟，为我国广播电台的数字化提供了很好的技术保障。但在如何开展数字音频广播，还有许多现实的问题摆在我们面前，如模拟声音广播到数字声音广播的过渡关系如何处理的问题；原来声音广播业务如何数字化问题；DAB、DRM、DMB、Webcasting等几种数字声音广播方式之间的关系如何处理；数字化的巨大投入与可能产生的效益预期的问题；以及如何处理数字声音广播与数字视频广播之间的关系等。

发展数字音频广播，从模拟向数字过渡，将在组织机构、方针政策、管理和人力资源等方面对现在的广播电台提出不少新的问题。必须要有统一的规划，统一部署，要加强领导，成立专门的数字音频广播领导专家组，加快有关问题的研究和实施步伐，协调和统一全国数字音频广播技术标准，寻找兼顾各方面利益的最佳途径，为广播电台提供尽可能大的自由发展空间，赢得受众的支持，获取经济收益，将我国广播的数字化推向一个新的阶段。

(本文发表于《河南广播影视》2002年第3期)