数字音频广播CDR技术的应用前景探索

张涵宇

（作者单位：河南省广播电视发射台）

随着信息传播技术不断向数字化与网络化方向发展，我国广播行业也迈入了数字化发展进程，尤其是在近年来三网融合的推进驱使下，我国传统广播行业迎来了巨大的发展机遇，也面临着严峻挑战。在如今电视媒体、新媒体的冲击下，广播媒体的市场地位一度被边缘化，而随着近年来车载收音机、网络电台等全新广播形式的诞生，也让广播获得了一线生机。所以，广播发展一定要紧跟时代潮流，通过数字化技术的应用去实现内容与形式的突破创新，响应广电总局要求推动我国数字音频广播技术的发展。

1 数字音频广播CDR的技术特点

我国音频广播的发展经历了二十多年的发展，在此期间曾尝试DAB、DRM以及CMMB等标准，但由于各种原因均未在全国推行。而随着“十二五”广播影视科技发展规划的出台，构建适合我国国情且完全拥有自主知识产权的数字音频广播体系则迎来了发展契机，从2007年开始我国便展开了针对数字音频广播系统CDR的研发，并相继在北京、广东等地启动了CDR技术数字音频广播的试运行，未来将逐步覆盖全国地级以上城市[1]。

1.1 信源编码算法

CDR体系采用的是DRA+信源编码算法，因此，在很大程度上确保了这套体系的自主知识产权。其中，DRA技术的显著特点在于其解码复杂程度低而压缩效率高，所以，在数字音频广播领域中极为适用，其数字音频编解码能够同时支持立体声与多声道环绕声。此外，DRA技术编码过程中的信道有24bit容量，所以，能够保证良好音质，达到了EBU定义中的“不能识别损伤”的音频质量，这一成绩尤为可观。

1.2 信道编码算法

数字音频广播CDR的调频频段中所采用的信道编码算法为高效的LDPC算法，在这一算法中的码长与准循环结构都与CMMB系统相同，同时在新算法的加持下进一步提升了编码增益，主要提供1/4，1/3，1/2，3/4四种码率。实践表明，采用更高效的LDPC信道编码算法，能够有效降低50%的发射机功率。

1.3 系统传输方案

CDR系统传输方案主要针对调频与中波调幅进行优化，并且结合运营场景的差异设置了三种传输模式：（1）高速移动接收，比如，能够在时速超过300 km的高铁上有效接收；（2）大面积单频网覆盖，半径几十公里的范围内只需一个发射机便可实现覆盖；（3）高数据率传输，单个频点可传输更多数据。因此，可结合实际情况对QPSK、16QAM以及64QAM调制进行选择，并且CDR在调频频段中能够支持多频点的协同运作，可大幅提升衰落信道传输质量。

1.4 频谱配置结构

在HD Radio系统中，信号带宽稳定在400 kHz；在DRM中，信号带宽则为4.5/5～18/20 kHz；在DRM+当中，处于数字化播出模式下，信号带宽稳定在100 kHz。而在拥有完全自主知识产权的CDR系统中，信号带宽并非完全固定，能够进行灵活配置，有100～800 kHz的浮动扩展，中心频率以100 kHz步进，可实现数字广播与模拟调频广播的同步播出[2]。

1.5 系统架构

数字音频广播CDR系统的架构支持逐步演进，对于现阶段较先进的分层调制技术、多频道频率分集技术都提供支持。采取这种较灵活的系统架构，目的在于将更多技术研究成果逐步运用到CDR系统中，从而实现系统的逐步完善。

2 数字音频广播CDR技术的应用前景

2.1 国外数字音频广播发展现状

相关资料统计表明，自2016年以来欧洲市场中的车载DAB设备销量不断攀升，同时许多国家都相继宣布数字音频广播的发展技术。其中，挪威的模拟调频广播自2017年1月起边全面关闭模拟调频广播，向数字广播发展，同时所有国家和地区的FM电台都会转移至DAB，在1年时间内完成所有转移工作；瑞士则计划在2020年实行相类似计划；丹麦则考虑在DAB数字音频广播的收听率达到50%之后便关闭调频广播；在北美地区，自从2011年加拿大宣布关闭DAB广播之后，整个数字音频广播市场则呈现HD-Radio、SiriXm以及VuCast三分天下的局面。由此可见，数字广播取代传统FM已成时代发展趋势。

2.2 我国数字音频广播CDR技术的应用前景

我国音频广播数字化经过十多年的发展，目前已逐渐形成了完整的产业链，其中包含标准制定、芯片设计到终端产品制造，而这些都在CDR技术体系中得到了有效验证。从2007年底，我国财政部便已划拨专项研究经费支持自主知识产权调频数字音频广播系统的研发，已取得如下成果。第一，标准化。自2013年以来，陆续发布了两项行业标准与国家发明专利3项，并且有15项发明专利已进入PCT国际阶段，2015年已开展中波调幅频段系统的研究。第二，产业化。现阶段已具备DRA解码器、复用器、发射机、接收机等全套解决方案，芯片研制也已取得突破性进展。第三，试点应用。2013年，我国首个CDR数字音乐频率“动听102”在深圳开播，率先实现了数字信号与模拟信号的同步发射，让听众接收到了CD播放的音质效果[3]。

纵观国内发展实情，随着移动互联网与5G网络布局逐步发展，CDR技术还需要解决的最后也是最终的环节便是接收机推广，不仅要大幅提升接收灵敏度，还需缩减造价投入，充分吸取L-Band DAB在加拿大的失败教训，在保证前端节目质量的同时，助力接收机的质量与性价比能够让大众接收，从而在合理的频率规划政策与企业开发生产模式下，接收终端设备便能得到有效解决。可以预测到的是，CDR终端接收设备一旦普及化，便能借助地面广播的优势与数字化技术的强大数据传输能力，更多丰富多元的节目与应急广播信息便能够通过CDR传递给听众。与此同时，与DTS相类似的多声道环绕音频广播将进入到车载与家用场景中，搭载CDR技术的车载导航会替代现有产品，成为智慧城市构建中的重要一环。

现如今，针对数字音频广播CDR技术的芯片研发已有海尔集成电路、国芯、泰合志恒这三家芯片设计厂家展开，并且2014年的3月由海尔集成电路在CCBN上发布了首款CDR解调芯片Hi3520，同时向大众展示了搭载处理方案的终端接收设备，该设备的硬件成本已经得到大幅缩减，后续CDR解调芯片将更多应用于车载多媒体、电视、智能手机等领域，届时我国的数字音频广播便会真正迎来质的飞跃。

3 结语

综上所述，声音广播有着其他传媒形式不可取代的独特魅力，在现如今成熟的数字化技术加持下迎来了良好的发展机遇。综合我国国情来看，模拟广播市场成熟度相当高，所以，采取CDR技术在不改变现有频率的基础上，实现向数字化的过度，可有效保证原有节目的正常播出，可见该项技术必定会迅猛发展，为音频广播行业带来发展机遇。