从AM到DRM

王 立

（国家广播电视总局572台，北京 101109）

0 引言

目前，我国短波广播大多仍然使用AM调制方式，虽然DRM广播已经基本覆盖全国，但仍然处于试验阶段。很多业内同事、维护人员熟悉的都是AM设备，初步接触DRM时对众多的技术术语很是头疼，本文通过探讨AM和DRM的差别，希望对大家的工作和学习能够有所帮助。

1 AM广播

1.1 输入音频

DF100A短波发射机是我国短波调幅发射使用的主力机型，原调制器控制器为模拟音频输入，如果对控制器进行了数字化调制器改造后，也可以使用数字音频输入，但这里数字音频信号同样会转换成模拟音频信号处理，到达调制器时变成与模拟音频信号一样的调制信号波形，最后搭乘载波，以调幅的调制形式到达用户端。不管输入模拟音频还是数字音频，在用户端的接受方式是一样的，接收到的都是调幅波。发射机指标、功率，传输衰落，噪声等都会影响用户收听效果。

1.2 PSM短波发射机

DF100A短波发射机使用的是PSM调制方式，PSM调制使用48个低压整流器循环通断来产生音频调制电压，把低幅度的音频信号在保证失真度前提下进行幅度放大。载波则是由频率合成器产生一个相位连续的高频信号。

图1 PSM发射机框图

模拟音频通过调制器进行放大，载波通过前级放大，二者在末级进行叠加，即调制和功率放大，产生所需要的调幅波，然后经过发射天线发送出去。

2 DRM广播

2.1 与AM对比

由于DRM广播需要传输的内容增多，不止节目信息，还有附加信息，如电台名称，自动频率切换和节目伴随的文本信息等。这些信息都是以数字信号的形式进行叠加处理的。跟AM调制可以使用模拟音频输入相比，DRM改造则要求使用数字输入，方便后续处理。

图2 DRM改造后框图

DRM广播，首先需要一个服务器，也就是调制编码器，把输入的数字信号，叠加频道信息等进行编码，这里的数字信息可以是声音，也可以是图像，可以是一路，也可以是二路或多路。调制编码器采用的调制方式就是OFDM调制。OFDM产生的基带信号是模拟信号，但不同于模拟声音信号，不能直接收听，不能直接传输到用户端，需要经过放大，在用户端进行数字解调处理，才能还原出声音或图像。

这里，就可以看出，可以简单地说，AM使用的是AM调制，DRM使用的是OFDM调制，二者调制方式不同。

但由于现有的DRM广播发送设备是在AM短波发射机上改造而来，在调制放大部分仍然使用的是PSM调制。虽然都是PSM调制，但还是有所不同：相对比，AM调制是把模拟音频波形和载波叠加，产生普通的调幅波；而DRM广播则是先用OFDM调制把各种数字信号进行处理，产生基带信号，然后对基带信号进行分离，把频率和相位送入数字频率合成器，产生调相载波，基带信号的包络检出送入调制器控制器，产生模拟被调波，最后进行叠加调制，产生数字调幅波。

AM广播：

模拟音频*普通载波→调幅波

DRM广播：

数字音频→OFDM基带信号→包络和调相载波

OFDM基带信号的包络*调相载波→数字调幅波

AM广播的调幅波在接收端进行解调后，解调信号的包络就可以直接输出音频信号。而DRM广播的数字调幅波在接收端进行解调后，仍然需要特定的解码器，将数字信号恢复出来，再转变为音频输出。

2.2 DRM调制编码器

改动最大、最复杂的就是调制编码器这一部分：

数字音频信号根据节目、来源，在保持高质量声音信号和高效率传输的目的下，需要统一格式，这里就引入了MPEG/AAC等音频编码方式的概念，也就是需要进行信源编码；为了对传输的数据流进行差错保护，又需要进行卷积编码，还要叠加频道信息，快速访问信息等，这一部分就是信道编码。信源编码着重于对信号的容量进行压缩，提高传输效率；信道编码针对多变的信道插入冗余信息，增加传输的稳定性。

数字音频信号、各种附加信息经过信源编码和信道编码后，得到的仍然是数字信号，不能直接进行调幅调制，需要进行OFDM调制，产生基带信号。并且在进行OFDM调制前，需要首先将数字信号通过QAM调制映射成模拟信号。

图3 调制编码器示意图

为了同时兼顾可靠的传输率和抗干扰能力，在DRM系统中，对每一个子载波信号应用的调制方式是QAM调制。QAM调制是将比特流转成了特定的波形进行传输，根据调制方式的不同，即可能是一个比特对应一个波形，也有可能是数个比特对应一个波形（高阶调制）。在实际应用中，采用16QAM或者64QAM调制。

以16QAM为例，经过信道编码的数据流每4比特组成1个符号，经过数据分离后，前2比特为I（同相）分量，后2比特为Q（正交）分量。I和Q各有4种幅度，即+3a、+a、-a、-3a，分别代表00、10、01和11，然后通过星座图映射，得到16个星点，代表16种状态，对应于传输0000，0001，……，1110，1111共16组数据序列。

同样，也可以64QAM每个符号由6比特组成，共有64种不同的状态。

3 OFDM调制

OFDM调制的基本原理是通过将串行数据与多个正交子载波并行调制，优点是可以增强频谱利用率，提高抗干扰、抗衰落的能力。子载波虽然在频域上重叠，但仍满足奈奎斯特准则，在采样分离时互不干扰。

理论中发送N个子载波容易，但硬件中实现电路会比较复杂。由于在一个OFDM数据单元的时长T内，用N个子载波各自发送一个信号F（k）（k∈[1，N]），理论上等效于直接在时域上连续发送fn（n∈[1，N]）N个信号，每个信号发送T/N的时长。因此可以简化这一个叠加过程，前文中，数字编码经过QAM调制，或者说QAM映射后，得到N个信号，每个信号发送T/N的时长，这样就完成了OFDM调制。通过QAM调制映射后的信号就可以变为OFDM基带信号，送入PSM发射机进行调制发送。

因为现阶段DRM广播在调制放大部分仍然采用的是PSM调制方式，所以在现有发射设备上，可以通过频率合成器改造、加装调制编码器等实现DRM和AM的多模式并存，在两种发送方式上根据需要进行自由切换，更加灵活地满足发送和收听需要。

4 结束语

由于篇幅所限，对于OFDM调制部分没有过多描述。DRM广播传输效率、音质和抗干扰能力方面都强于调幅广播，有利于提升用户体验，增强用户黏性，为短波广播争取生存空间。对于广大广播从业者来说，尽快接触、学习新技术，更好地使用和维护DRM广播，能够为我国的广播事业持续发展注入新的动力。