数字音频广播

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数字音频广播(Digital Audio Broadcast,DAB)

　　数字音频广播是继调幅和调频广播之后的第三代广播，它全部采用最新的数字处理方式进行音频广播，有杜比降噪功能，具有失真小、噪音低、音域定位准的特点，如果用户配合功放、音箱等设备便可真正地带来高保真立体声享受。

　　数字音频广播系统与模拟调频立体声广播系统相比，具有如下优点：

　　1)音质好。DAB音频广播质量，如信噪比、保真度、频率特性和立体声声像主观评价等参数与激光唱片CD相同，而需传输的数码率仅是CD的1／6，并能移动接收，在高速行驶的汽车里也能收到高质量的广播节目。广播方式主要有地面广播、卫星广播和地面卫星混合广播三种。

　　2)DAB具有传送灵活的、多种节目的能力。在传送音频广播节目的同时，DAB还能传送多种附加信息，与节目相关的背景信息，如广播传呼、交通气象信息、金融商业数据、静止图像及低比特率视频／音频等附加信息广播。

　　3)覆盖面广。覆盖边缘地带接收可靠性达95％以上。

　　4)频谱利用率高。DAB的频谱利用率为调频广播的3倍，即7MHz的带宽能容纳目前在87～108MHz调频段播出的21MHz带宽的节目。DAB采用数据压缩技术，因而可充分利用频率资源。

　　5)免受多路广播干扰。因为在DAB系统中所需传输的信息是分散在许多载波上的，通过时间上和频率上的交织并在数据符号之间插入保护间隔，对多径传播具有很强的抗干扰能力，解决了城市中密集的高层建筑所引起的多径传播的干扰。只要系统设计与频道内的延迟展宽相匹配，这种多径广播反射信号反而有利于接收信号的加强。

　　6)在任何给定的同样的覆盖范围内，DAB所需发射机功率比调频发射机小。在发射机之间的距离符合系统设计时，这种使系统免受多径干扰的机制还可以用来建立单频网络(SFN)。使SFN正常工作，原则上要满足三个基本条件，即相邻发射机发出的信号在时间上必须同步；相邻发射机的载波频率必须同步；相邻发射机之间DAB复用信号内容必须一致。为此，用卫星来作为DAB信号的分配是比较经济的一种方式。

　　数字音频广播的主要不足是建立一个DAB广播电台所需的费用昂贵，DAB接收机的价格也较贵。

　　DAB采用先进的数字技术——正交分频多任务技术(OFDM)，能在极低的数据传输率及失真下传送CD质量的立体声节目，除可解决传统模拟广播接收不良及干扰问题外，更能进一步提供无障碍接收的数据服务。以Eureka—147为例，频率可视节目内容需求将频宽切割成多组声音信号及附加数据、压缩数据，经多任务处理，再透过OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)调变，可于1．5MHz的频宽内传送。Eureka—147最大的特色则是，利用保护频带(Guardband)及交错码(Interleave)方式，避免多重路径及都普勒效应所引起的选择性衰落及码间干扰(Intersymbol Interference)，仅使用一个频率便可达到全区涵盖，也就是所谓的单频网络(Single Frequency Network；SFN)，即使用多个发射站在同一频道同时广播相同节目，也能达到全区涵盖目的，而不会产生同频干扰。

　　(一)信源编码

　　在DAB中应用的是MUSICAM方法，即MPEGl声音标准的第二层，适用于32，44．1，48KHz的取样频率，将来DAB也可使用MPEG2声音编码标准的第二层，即进行多声道环绕声或多语言的声音编码，或进行半取样频率低比特率编码。信源编码又称数据压缩，其任务主要是解决数据存储、交换、传输的有数性问题。即通过对信源数据率的压缩，力求用最少的数码传递最大的信息量。信源编码的一个主要目标是解决数据率压缩问题。

　　数据率压缩是基千以下原理：

　　其一，声音信号中存在多种冗余度，编码时可以去除这些冗余，在解码时这些冗余可以重建。

　　其二，利用人耳听觉的心理声学特性(频谱掩蔽特性和时间掩蔽特性)、人耳对信号幅度、频率、时间的有限分辩能力，凡是入耳感觉不到的成分不编码，不传送，即凡是对人耳辨别声音信号的强度、音调、方位不相关部分或无关部分，都不编码和传送。对感觉到的部分进行编码时，允许有较大的量化失真、并使其处于听阈以下，人耳仍然感觉不到。

　　(二)信道编码与调制

　　现代传播新技术与广播发展信道编码与调制即COFDM技术，在DAB中，信道编码采用可删除型的卷积编码，编码率可变，根据数据的重要性不同，以及应用条件不同，实施不同的差错保护(UEP)，对同一种信息，实施相同的差错保护(EEP)。调制方法为OFDM，许多频谱成正交关系相距很近的副载波构成一个宽带系统，每个副载波传送的数据经频率交织后分配在各个副载波上，进行差分编码后对各个副载波进行四相相移键控(4DPSK调制)，每个副载波形成一个窄带的于信道，许多载波构成的宽带系统占据1．536MHz带宽，可同时传送6套以上能达CD质量的立体声节目及数据业务。

　　(三)同步网技术

　　同步网技术即处在不同地点的许多DAB电台可以使用相同的频率块，频率和时间同步地传送相同的节目，仅需要小功率的发射机就可以取得显著的频谱利用率的提高。

　　在EUREKA-147的传输技术中，其重点技术乃在Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing(COFDM)正交分频多任务处理技术，它使用了一个1．536MHz的频宽通道，并提供4种广播可以同时提供最多6组音讯及信息选台，每一个选台使用2304kbit／s的数据处理等级，利用分割技术处理音讯及信息的传输播送，但对较高的音乐选台，则可使用不分割虚拟的方式，透过MUSICAM(MPEG LayerⅡ)来达到确保音质的目的，而信息则以封包或数据流方式传输。至于在讯号发射部分，目前采用BANDⅢ以及L-BAND两个频带，发射时利用保护频带(GUARD—INTERVAL)及交错码(1NTERLEAVE)方式，避免因都卜勒效应所造成的选择性衰落与讯息码干扰，所以不会像FM有同频干扰的问题产生。

　　数字广播主要有DAB、DMB和数据广播三大应用。DMB和数据广播的出现，让数字广播有了挑战地面数字电视和电信业务的实力，这个原先的“替补队员”开始有了“做主力”的野心。凭借广电足够的带宽，数据广播可以实现实时信息接收，如财经资讯、交通和实用消费信息等，这和目前电信运营商提供的增值服务颇为相似。

　　(一)音频广播业务

　　DMB的多媒体特性将会事丁破当前传统广播节目单一声音业务的模式。广播节目在播出声音的同时，还能够传送与节目相关的图文信息，如主持人的资料、图片、歌曲的背景资料和节目预告等等，从而为听众提供了声音以外的视觉效果。DMB技术优异的音频效果及其附属功能的应用，将会成为今后广播节目形式的主流，一旦接收机的价格接近大众的经济承受能力，DMB将逐渐取代传统的AM、FM广播，占领巨大的音频服务市场，广播业者也将因此获得巨大的利益。

　　(二)视频业务

　　2001年的5月，广州已经成功地进行了采用DMB技术在1．5MHz的带宽内传输电视节目，经高速移动接收测试，声音和图象质量接近SDTV(标准清晰度电视)的水平。DMB的移动接收电视功能，可以为在城市或郊外处于移动或静止状态中的人群提供与现有模拟电视图像质量相当的实时新闻、大型活动直播、各类信息和MTV等影视娱乐节目服务，从而突破电视只能固定接收的层面，并且频带占用率只是模拟电视的四分之一。这种新的电视广播方式，将开拓出高速移动接收标准清晰度的电视节目市场，为地面电视广播开辟新的途径。

　　(三)交通导航

　　DMB提供的城乡电子地图、实时路面交通情况和图文车辆调度信息等，可以为驾驶人土提供交通导航服务，开发交通信息服务市场。广东省珠江三角洲地区有上百万辆汽车，其中约有十万台出租车，另外，还有移动的船只、列车和每天进出港澳地区的流动车辆，这些都是DMB的服务对象。

　　(四)金融股市

　　DMB传送的实时股票行情信息、金融信息和经济信息，以其声音和图文并茂、高传送速率和大信息量的优势压倒传统的经济信息手呼机和移动电话市场，为户外的移动用户提供经济信息服务。

　　(五)Internet下载

　　采用DMB卡式电路板，移动计算机可以在固定或移动环境下接收到DMB的信号。由于DMB还可以提供互联网下载式的单向传输服务，所以用户可以在移动的状态下接收互联网的网络信息。

　　目前国际上有三种DAB系统

　　1．欧洲的尤里卡147—DAB制式

　　1988年9月，欧共体在世界无线电行政大会上首次进行了尤里卡147—DAB的试验，质量可以与CD音质相同。它是一种典型的DAB系统，除了欧洲外，在世界上其他一些国家和地区都得到一定的发展。

　　2．美国的带内同频(IBOC)DAB制式

　　其优点是，在现有AM和FM发射设备的基础上，增加少量设备和少量投资，就可实现数字音频信号与原有的模拟广播信号用同一频道发射。这样一方面保留了原有的模拟系统，另一方面不需要为DAB业务准备新的频率规划，达到了频率复用的目的，节省了频率资源。美国的DAB系统接收机简单，价格便宜。

　　3．日本的单套节目DAB方案

　　日本的DAB是在地面数字电视DTV的基础上发展起来的。该方案最大的意义在于，可根据广播信息的容量灵活确定系统带宽，占用频带较窄，节省频带资源。