中国第三代广播技术CDR

樊菊萍

（山西新闻出版广电局，太原 030012）

中国第三代广播技术CDR

樊菊萍

（山西新闻出版广电局，太原 030012）

数字声音广播是广播电视数字化过程中的一个重要组成部分，代表了未来广播的发展方向。本文介绍了CDR的特点，技术发展思路以及关键技术介绍，最后又对数字音频广播发射系统做了阐述。

我国自主研发的数字音频广播

1 引言

为推进无线广播电视数字化转换工作，加快构建技术先进、传输快捷、覆盖广泛的无线数字广播电视公共服务体系，保障全国城乡居民更好地收听收看广播电视节目，2014年12月30日，总局和财政部联合印发了《关于实施中央广播电视节目无线数字化覆盖工程的通知》。中央覆盖工程计划用两年的时间，在全国2,562个广播电视骨干发射台站部署符合GB 20600-2006《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》标准的地面数字电视广播设备，构建2个频道的地面数字电视广播覆盖网，基本实现除CCTV-3，5，6，8外的12套标清中央电视节目的全国无线数字化覆盖；同时采用GY/T268.1-2013《调频频段数字声音广播 第一部分：数字广播信道帧结构、信道编码和调制》标准在全国300多个地级以上城市开展数字音频广播试点，转播3套中央广播节目，也就是说，中央电视节目的无线数字化覆盖采用地面数字电视（DTMB）传输技术，中央广播节目的无线数字化覆盖采用调频频段数字音频广播（CDR）传输技术。

2 数字音频广播的优点

数字声音广播（CDR, China Digital Radio）是以数字信号处理技术为基础，采用先进的数字音频编码技术、数据压缩、纠错编码以及复用、信道编码、数字调制和传输等技术，对音频广播信号进行全面数字化处理的广播系统。数字音频广播系统是继调幅、调频广播之后的第三代技术。它相对于传统的模拟广播系统，可有效提高频谱利用率,具有音质好、支持高速移动接收、抗多径干扰能力强；在相同的覆盖范围下，所需的发射功率大大降低，有效节约了电能，对环境起到了保护作用；可以通过单频网技术实现大范围的组网覆盖；能够克服模拟广播业务单一的缺点，CDR应急广播架构协议的设计思路是与现有的整个应急广播的体系兼容，且利用CDR的特点和比上一代调频应急广播在技术和带宽上的优势，具备了完整和拓展新的功能，就世界范围来看，广播数字化是科技发展必然趋势。

3 数字声音广播技术发展的思路

支持数模同播，以利于模拟广播向数字广播平滑过渡；支持固定、便携、车载移动、高速铁路移动等接收设备；提供声音、多媒体和综合数据业务；支持灵活的业务配置和管理，以利于各种数字广播新业态的应用。

针对中国调频广播拥挤的频谱使用现状，将上述业务与服务需求转换为系统的设计要求：射频信道范围是与现有模拟广播兼容；基带频带宽度为200kHz；移动接收机的时速为500km/h；单发射机覆盖范围为半径75km；频率选择性为时延分布250μs；时间选择性为多普勒频移50Hz；信道模型为广义平稳非相关散射（WSSUS）多径信道；噪声干扰模型有加性高斯白噪声（AWGN）、脉冲干扰、单频干扰等。所以，采用LDPC纠错码OFDM分集接收等关键技术，更有效地提高接收机的灵敏度，改善干扰环境和覆盖盲区以及根据需要灵活设置不同的应用，将使宝贵的频谱资源得到最大化的利用，为容纳更多高质量的服务频道提供了条件。技术方案创造性地在200kHz模拟带宽内真正地同时播出数字信号，使现有的调频电台无需做任何的频率规划更改就可以升级到数字调频广播，同时还能保持原有的模拟调频节目正常播出。因此，它是最适合中国国情的方案。

2015年李克强总理在政府工作报告提出：“大众创业，万众创新”，在这样的大环境下，2016年3月中国数字音频广播技术与产业推进工作组（CDR工作组）在京举行了成立仪式暨新闻发布会。一个新技术的推广，涉及多个方面，需要多方的共同努力，国家层面政策的支持，技术的先进性，用户良好的体验等。我国相关研究机构对这些技术进行了长期的跟踪研究和实验，并在此基础上开展了我国自主研发的中国数字广播（CDR）系统研究，目前已取得阶段性成果。

在设计中国数字声音广播技术方案时，指导思想是要具有中国自主知识产权、优良的性能指标、低廉的制造成本以及可行的技术应用。提出的数字声音广播系统是根据其预期的业务和服务需求而设计的，包括：支持调频、调幅一致化参数集，以利于降低终端的复杂度；支持在现有频率管理要求下灵活的频谱过渡，以利于提高频率资源使用效率；

4 CDR关键技术

4.1 信源编码

CDR主音频业务的音频编码方式采用DRA编码算法的低码率扩展版本DRA+，通过在DRA附加数据部分采用频带复制技术、参数立体声和分层模块等多个增强编码技术，生成DRA+的压缩编码算法。其输出码率范围从16kb/s到384kb/s，在较低的码率下能提供较高的主观声音质量。表1列出了几种典型的音频码率与声音质量对比表。可以看出，输出码率越大，音频质量越高，但可传输节目套数越少。我国对DRA+编码拥有自主知识产权，从而解决了专利瓶颈。在此覆盖试点工程中，中央人民广播电台3套节目使用三个DRA+编码器，均采用32kb/s的输出音频码率，其输出音频质量与FM广播相当。

4.2 信道编码与数字调制

CDR主业务数据通道采用LDPC纠错编码，码字长度为9216比特，可采用1/4，1/3，1/2，3/4四种编码码率，采用QPSK，16QAM，64QAM三种映射方式。表2给出了在不同编码码率和调制方式下，每100kHz带宽内主业务信道能够传输的净荷数据率。可以看出，编码码率越大或星座点数越多，系统净荷越大，但传输可靠性降低。LDPC编码是一种逼近香农极限，易实现且系统复杂度较低的优秀线性纠错编码。

表2 不同传输模式下系统传输容量（100kHz内）

4.3 传输模式与频谱模式

CDR定义了三种传输模式，分别适用不同的应用场景。传输模式1适用于大面积组网覆盖，传输模式2适用于高速移动接收，传输模式3适用于高数据传输。运营商可根据实际的运营需要进行选择配置，不同的传输模式其系统参数、系统净荷、数据体循环前缀长度、单频网运行时发射台之间的最大距离不同。

CDR采用灵活的频谱配置结构，建议频谱模式主要有6种（l，2，9，10，22，23），其余模式为保留模式。频谱模式1和2为纯数字模式，带宽分别为100kHz和200kHz，可以在模拟广播全部数字化以后或者频谱资源不紧张的地区采用。频谱模式9，10，22，23为模数同播模式。9和10支持数字广播与模拟调频立体声广播同播，22与23支持数字广播与模拟调频单声道广播同播。

5 结束语

FM-CDR是适合我国国情且具有自主知识产权的数字音频广播标准，为了让CDR得到更快的推广和发展，我国组建了中国数字音频广播技术与产业推进工作组（CDR工作组），工作组的成立将带动CDR发射机、编码器、复用器等主要设备的生产和销售，逐步降低销售价格，进一步推动CDR接收专用芯片的开发及CDR数字收音机的研发、生产和普及。我国是世界上调频广播应用最广泛、拥有世界上最多听众的国家，如此巨大的受众资源，只有掌握核心技术，具有自主知识产权，才能更好地鼓励电子企业向市场推出廉价、可靠的接收机，有效促进我国的数字音频广播事业快速发展。

[1] GY/T 268.1-2013调频频段数字音频广播 第一部分：数字广播信道帧结构、信道编码和调制

[2] 张先华，门爱东．关于中国数字声音广播的讨论．电声技术，2011(8)

[3] 邹峰，高鹏．中国数字声音广播技术的研究与探索．广播与电视技术，2014(8)

[4] 高鹏，万戈，陈树萍，朱海波．数字声音广播的研究与实验．见2011国际传输与覆盖研讨会

Gartner预测2017年全球尤其是中国IT支出

2017年1月19日，全球领先的信息技术研究和顾问公司Gartner表示，2017年全球IT支出总金额预计为3.5万亿美元，较2016年增加2.7%。不过此数据仍低于Gartner先前预测的3%增长率。

Gartner研究副总裁John-David Lovelock说：“2017年将是IT支出回暖的一年，一些主流趋势开始聚拢，例如云、区块链、数字化业务及人工智能。通常来讲，由此带来的IT支出增长会远超2.7%。但由于全球市场的部分政治因素不确定，许多企业在IT投资方面会采取相对保守的观望态度。”

China’s Third Generation Broadcasting Technology

Fan Juping
(Shanxi Press and Publication Bureau of Radio and Television, Taiyuan, 030012)

Digital audio broadcasting is an important part of the process of broadcasting digitalzation, which represents the future development direction of broadcasting. This paper introduces the characteristics of CDR, the development of technology and the introduction of key technologies. Finally, the digital audio broadcasting transmission system is described.

China’s independent research and development of digital audio broadcasting

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.02.009

TN93

A

1672-7274（2017）02-0038-03

樊菊萍，女。1966年出生，大学本科，山西新闻出版广电局无线管理中心高级工程师，老军营电视发射中心机房主任，参加工作以来一直从事广播电视发射工作。多次参加省级发射系统和供配电系统技术大赛，获得一等奖。