DRM数字广播系统分析（架构）

文丨柳重春

（国家新闻出版广电总局，海南三亚 572600）

1 DRM数字广播系统的信号介绍

在DRM数字广播系统使用COFDM调节技术，是OFDM调节技术与信道编码的组合。与COFDM有关的所编码音频和数据信息，全部均匀分配至若干个波段相邻的载波上，并且所有的载波都会被分配在不同的传输频道中。DRM数字广播系统的信号基本上可分为音频信息信号和信息数据信号两大类，而且在实际应用中会根据传输项目的不用类型，去选择合理的编码参数，用以保证DRM数字广播系统在传输过程中的信号质量。第一类信号是指将多个不同来源的信号添加到一个复用器进行复合处理后获得的节目信号，包含音频节目信号和一些数据信息；第二类信号是指使用接收机接收不同类型的信息数据信号，即DRM接收系统采用不同的接收方式，将发射端所分辨、传输的参数信息实时传递给接收机做应变处理，它由决速访问信道和业务描述信道两个独立信道构成，决速访问信道的主要作用是将发射端复用器复合的业务种类和信道编码参数等信息提供给接收端，业务描述信道的主要作用是向接收机提供复用器中业务的特征，与此同时其还规定了一个有效性函数原则，用于分辨重复标记的有效性，是接收机确自动切换频率的基础。

2 DRM数字广播系统的流程设计原理

DRM系统的COFDM方案的流程设计原理是：第一步使用发射机将语音和数据等信息通过信源编码的方式转化为数字信号；第二步是通过信道编码技术选择性的给传输信息加入冗余保护；第三步是通过OFDM调制技术，转化不同频率后发送到DRM广播的MW/SW两个频段钟；第四步是DRM接收机将接收信号转化为中频信号，再进行频率同步、信道估计、信道解码、信源解码等步骤后得到原有的语音和数据信息。

在调幅波段方面，因为发射机的射频辐射范围较窄的因素，数字音频信号使用的频带带宽也较窄。但是电波在远距离传输过程中会产生破坏、干扰、叠加、失真等现象。因此，必须使用高效、稳定、科学的的数字音频压缩方法去消除传输中的信号破坏、干扰、叠加、失真等现象，来纠正传输过程中的差错和防止传输中断等问题。但是DRM系统在远程短波传输过程中，如果有足够的信号噪声比率，则会取得良好的音质效果。这是因为在远程短波传输中会有下述现象：在两个DRM信号占用同一频道的情况下，如果一个信号强于另一个信号，则强信号可以被调节；如果两种信号强度相差不大，则都不能被调节；如果两个DRM信号完全相同，而且到达接收机的时间在保护间隔之内，它们将互相增强。

DRM信号可利用在台式接收机、便携式接收机、车载接收机等。也可以利用在移动的接收机中，并且能获得优质的收听效果，但是必须满足接收机中获取足够的信噪比率的条件，实践中对其的的控制方式是：对于普通广播系统而言，想从一个固定点向目标区域传输信号，可以通过改变发射机功率的方式控制广播信号的覆盖区域。但是DRM信号不但能改变发射机的功率性能，还可通过信号的调制和传输参数等方法来调整覆盖区域。利用发射机的控制来提供一定区域内高等级的覆盖率和信号可靠度，要先在目标区域装置一定数量的接收机来征集区域信号的播出质量，然后将此信息反馈到发射台。在发射台内，可以通过实时调整发射机功率等级、调整参数和调节信号，使在目标区内接收的信号持续优质。在实际的传输通道中，可以根据使用的频率、建筑物高矮、目标区域的地形来调整信号等级，控制信号的信噪比率。

3 DRM数字广播系统的的若干核心技术解析

3.1 信源编码技术

DRM数字广播系统的信源编码技术主要应用于解决数据传输中的转换、代替、存储等问题，即通过对原始信息数据数量上的压缩，使用最少量的数字编码传输最大信息量的技术。DRM数字广播系统中音频信号传输质量主要由数据的压缩率决定。原则上讲，一旦其音频的数据压缩率越高，它在信道上传输的质量就越好，但是同时也需要使用越宽的射频带宽。要想在较窄的带宽条件下获得良好的传输质量，DRM数字广播系统在不同广播项目传输的过程中使用了不同的信源编码方案。实际使用过程中中，DRM系统使用了先进音频编码和语音编码(码本激励线性预测和谐波矢量激励编码)两种方法。先进音频编码的码率范围较广，具有抗差错鲁棒编码方式，是自然声音信号编码的基础，其主要用于单声道语音广播和要求较高条件下的抗差错鲁棒传输。谐波矢量激励编码是一种适用于较低比特率和抗差错鲁棒性单声道语音广播、语音数据等传输项目的技术。除上述编码方案外，DRM系统中还会采用频带复制技术，它可以重建音频信号中缺失的高音段，并且可以大幅度提升窄带语音系统的音质和信号的清晰度、分辨度等。

3.2 信道编码和信道估计技术

信号传输过程中一定会受到信道的影响，OFDM信号的传输影响则主要指以下三个方面：一是信道本身频率高低对信号传输造成的影响；二是信道中的各种噪声干扰和无用信号的叠加会改变信号的振幅、相位和频率；三是信号在传输过程中由于多径效应引起信号的互相干扰。这三种影响均会导致接收端解码的错误率。实践中则会采用信道编码的措施来降低影像。它以控制发送端信号兀余度的方式来监督、检测、纠正信号通过信道后产生的错误。信道编码有分组码和卷积码两种形式。分组码的特征是是一次性处理大规模数据信息，卷积码的特征是处理串行的比特流，主要用于实时纠错。

信道估计技术应用在多径衰落信道中，因为信道具有不确定变化性，所以多径衰落会造成OFDM符号间的干扰和子信道间的干扰现象。信道估计的基础是信道本身具有时间范围内（时域）、频率范围内（频域）的相关性，信道估计的中心算法是在发送已知信号的条件下，根据最终接受的信号估计信道在传输汇总的减少数量。使用在信道估计的计算原则有两个：最小平方原则和最小均方误差原则。信道的计算方法也有以下两种：第一种方法是用时域相关的独立值和频域相关独立值的乘积来计算，主要的计算结果通过FIR滤波器获得，这种方法获得结果通常误差较大；第二种计算方法是兼顾DFT的信道估计，借助DFT技术用频域独立值代替掉时域独立值，使时域的信道判断趋于简单化，这种方法具有操作简便和计算准确性高的优点。实践中还可以采用加窗DFT的信道估计、插值、滤波的方法来进行信道估计，但是在选择信道估计方法时必须综合实际情况。在多径衰落信道里，还可以对对编码后的数据进行人为地转变，经过由于交织和解交织循环的效果，使信道的突发性错误得以解决。

4 结语

在通信技术发展变化日新月异的今天，广播系统的数字化是广播系统发展的趋势之一，以前广播系统的模拟技术都将会被数字系统来代替，不仅因为广播系统数字化技术较于模拟技术有更大的优势，而且数字化技术给广播行业取得长足发展提供了优良基础。但是针对现阶段所使用的发射机功效问题，在实现模拟节目与数字节目的同步方面，必须对进行数字化技术进行更完整的升级和拓展。

[1] 杨明.《DRM接收机的研制》.IBI.Vol.18.No.3.2004.

[2] 高鹏.《DRM系统中的数据业务》.世界广播电视，Vol.18.No.3.2004.