浅谈DAB数字音频广播

郭新民

天津广播电视台传输发射部

浅谈DAB数字音频广播

郭新民

天津广播电视台传输发射部

现今模拟FM广播和模拟AM广播技术，在世界范围内迟早都要向数字声音广播技术转换，是科技发展的必然趋势。其原因，一是数字声音广播无论是对广大听众还是对广播机构自身，都会带来极大的利益；二是由于数据率压缩技术的进步，由模拟向数字过渡的最大障碍已经排除。

DAB数字音频广播；AM广播；覆盖

一、数字广播的优势

对广播听众来说，数字声音广播可以消除模拟广播中经常出现的干扰和衰落带来的影响，得到高的声音信号质量，最高可达到CD质量水平。同时，数字声音广播是多媒体，除了带给听众丰富多彩的声音广播节目外，还有五彩缤纷的数据业务，充分满足广大听众的不同需要。广播电视是一个国家和地区文明进步的标志性窗口，是当今世各个国家和地区普遍重视的一项事业。

对广播机构来说带来的效益可能比带给听众的还要大。一是节约发射功率，二是节约频谱。如果现今的模拟FM广播覆盖用数字音频广播(DAB)替代，发射功率可降低为原来的1/30，而频谱利用率起码可为FM广播的3倍(节约的频谱可以用来开办新的节目)。在演播室，模拟音频信号转变为数字信号早就已经实现了。但是将数字音频信号由演播室传送到听众那里，最大的障碍是数字信号的数据率大高，传输时需要的射频带宽宽到人们不能接受的程度。

二、地面数字声音广播覆盖的主要形式

需要指出的是，DAB不仅仅是FM广播的替代者，它是全新的数字多媒体广播系统。中、短波调幅广播数字化的开发也有大约10年的历史。到1998年为止，在全世界范围内曾经提出了五种制式，有的已经过了充分的试验，达到了实用的程度。在“必须采用统一的制式”的共识下，1998年3月在我国广州成立了数字AM广播的国际性组织DRM(Digital Radio Mondiale)，承担统一制式、制定标准的任务。经过几年的努力和多次大规模严厉的开路实验，数字AM广播技术也已经成熟，继ITU 2000年公布了DRM提出的数字AM 系统建议之后，2001年7月，以欧洲电信标准的形式，公布了DRM系统规范，2001年9月公布了该标准的的第二版本(ETSI 101 980 VI.1.1 2001-09)。数字AM广播保留了模拟AM广播的优点(服务范围大，固定、便携和移动接受都有相同的质量)，克服了模拟AM广播的缺点(传输质量差)。在保持与模拟AM广播相同的带宽(9KHz或10KHz)的情况下，可达到FM单声道广播的质量。因此，现在人们称数字AM广播是调幅广播的覆盖范围、调频广播的质量的数字声音广播。

三、DAB与数字AM的比较

1工作频段

粗略地分，DAB是30MHz以上的广播，数字AM是30MHz以下的广播。它们使用不同频段的频率资源，发展与应用没有任何冲突。

具体来说，DAB的工作频率范围是47MHz-3GHz，地面广播最佳的工作频段是现今已被FM广播占用的87-108 MHz频段。现今的DAB的工作频率分为四个频段，即VHF(375MHz以下)、UHF(750MHz以下)、1.5GHz和3GHz，前两者用于地面较大范围的覆盖，1.5GHz用于地面小范围的覆盖以及地面与卫星的混合覆盖，3GHz主要用于通过卫星的DAB覆盖。数字AM的工作频段与现今的模拟AM长、中、短波广播完全相同。

2带宽、传输能力(数据率)与频谱利用率

DAB是应用COFDM技术、带宽为1.536MHz(与工作频段无关)的宽带系统，在这样宽的频率范围内，可以传输的总数据率为2432kb/s，很容易计算出频谱利用率为 1.583(b/s)/Hz，在总数据率中，用于传送主业务的数据率为2304 kb/s。如果每套立体声节目经信源编码后的数据率按2 X 96 kb/s计(可达到CD质量)，信道平均编码率按1/2计，可同时传送6套CD质量的立体声节目。

数字AM虽然也应用COFDM技术，但带宽仍然保持模拟AM的带宽(9KHz或10KHz)。在这样的带宽内可以传输的数据率与所选择的工作模式及调制方法有关。

3信道编码方法

在DAB中使用的信道编码方法是约束长度为7的可删除型卷积编码，可实施等差错保护和不等差错保护，可提供8/9、8/10、、、、8/31、8/32共24种不同的信道编码率。

数字AM使用的信道编码方法与删除矢量与DAB完全相同。需要说明的是，在五种制式并存的试验阶段，法国CCETT/TDF提出的数字系统的信道编码方法选用了Turbo方法，法国Thomcast公司提出了将编码与调制作为一个整体考虑的TCM编码(特殊的卷积编码)方法，但在制定数字AM技术规范时，并没有被选用，而是选用了与DAB相同的信道编码方法。笔者认为，在其它方法没有特别显著的优点的情况下，选用通用的方法(在DVB中也是应用约束长度为7的卷积编码)对生产和产品的廉价有利。

4调制方法

DAB是多载波宽带系统，采用COFDM(编码正交频分复用)技术，将经过处理的数据分配在每个载波上。为了能有较强的抗干扰能力，每个载波采用数据率较低的4DPSK调制。

在数字AM系统中虽然也使用COFDM技术，但根据传输条件和播送的节目的不同，可选择使用QPSK(=4QAM)、16QAM或64QAM等不同的调制方式，接收机能自适应解调。

5同步网运行能力

数字AM采用了与DAB相同的技术，因此，也有同步网运行的能力。

6由模拟向数字过渡的问题

DAB是全新的技术系统，发射与接收必须使用新的设备。实施DAB必须首先解决频率分配问题。等DAB发展到一定的程度之后，模拟FM广播就要推出历史舞台，被DAB 替代。

新技术不是自动运转机，需要人们慢慢地启动，但是，没有一个明确的DAB发展与实施战略，不可能实现有效的市场渗透。

作为DAB广泛推广有成效的因素，市场研究者提出了三点：网络覆盖起码达到60%、可提供使用的DAB接收机和市场竞争。

DAB地面广播应从大城市和经济发达地区开始，以移动接收为切入点。

数字AM系统不需要重新进行频率规划，很容易实现从模拟到数字的平稳过渡。数字AM系统还有一个最大的优点，那就是原有的现代发射机(PDM、PSM、DX系列、M2W等)都可以继续使用，只须增加数字调制器和部分改动。

在由模拟AM向数字AM过渡期间，同一部发射机可以同时播出模拟与数字节目，这就兼容了已有模拟AM接收机用户。世界范围数字AM广播的潜在市场是巨大的。