數字音頻廣播

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數字音頻廣播(Digital Audio Broadcast,DAB)

　　數字音頻廣播是繼調幅和調頻廣播之後的第三代廣播，它全部採用最新的數字處理方式進行音頻廣播，有杜比降噪功能，具有失真小、噪音低、音域定位準的特點，如果用戶配合功放、音箱等設備便可真正地帶來高保真立體聲享受。

　　數字音頻廣播系統與模擬調頻立體聲廣播系統相比，具有如下優點：

　　1)音質好。DAB音頻廣播質量，如信噪比、保真度、頻率特性和立體聲聲像主觀評價等參數與激光唱片CD相同，而需傳輸的數位率僅是CD的1／6，並能移動接收，在高速行駛的汽車里也能收到高質量的廣播節目。廣播方式主要有地面廣播、衛星廣播和地面衛星混合廣播三種。

　　2)DAB具有傳送靈活的、多種節目的能力。在傳送音頻廣播節目的同時，DAB還能傳送多種附加信息，與節目相關的背景信息，如廣播傳呼、交通氣象信息、金融商業數據、靜止圖像及低比特率視頻／音頻等附加信息廣播。

　　3)覆蓋面廣。覆蓋邊緣地帶接收可靠性達95％以上。

　　4)頻譜利用率高。DAB的頻譜利用率為調頻廣播的3倍，即7MHz的帶寬能容納目前在87～108MHz調頻段播出的21MHz帶寬的節目。DAB採用數據壓縮技術，因而可充分利用頻率資源。

　　5)免受多路廣播干擾。因為在DAB系統中所需傳輸的信息是分散在許多載波上的，通過時間上和頻率上的交織併在數據符號之間插入保護間隔，對多徑傳播具有很強的抗干擾能力，解決了城市中密集的高層建築所引起的多徑傳播的干擾。只要系統設計與頻道內的延遲展寬相匹配，這種多徑廣播反射信號反而有利於接收信號的加強。

　　6)在任何給定的同樣的覆蓋範圍內，DAB所需發射機功率比調頻發射機小。在發射機之間的距離符合系統設計時，這種使系統免受多徑干擾的機制還可以用來建立單頻網路(SFN)。使SFN正常工作，原則上要滿足三個基本條件，即相鄰發射機發出的信號在時間上必須同步；相鄰發射機的載波頻率必須同步；相鄰發射機之間DAB復用信號內容必須一致。為此，用衛星來作為DAB信號的分配是比較經濟的一種方式。

　　數字音頻廣播的主要不足是建立一個DAB廣播電臺所需的費用昂貴，DAB接收機的價格也較貴。

　　DAB採用先進的數字技術——正交分頻多任務技術(OFDM)，能在極低的數據傳輸率及失真下傳送CD質量的立體聲節目，除可解決傳統模擬廣播接收不良及干擾問題外，更能進一步提供無障礙接收的數據服務。以Eureka—147為例，頻率可視節目內容需求將頻寬切割成多組聲音信號及附加數據、壓縮數據，經多任務處理，再透過OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)調變，可於1．5MHz的頻寬內傳送。Eureka—147最大的特色則是，利用保護頻帶(Guardband)及交錯碼(Interleave)方式，避免多重路徑及都普勒效應所引起的選擇性衰落及碼間干擾(Intersymbol Interference)，僅使用一個頻率便可達到全區涵蓋，也就是所謂的單頻網路(Single Frequency Network；SFN)，即使用多個發射站在同一頻道同時廣播相同節目，也能達到全區涵蓋目的，而不會產生同頻干擾。

　　(一)信源編碼

　　在DAB中應用的是MUSICAM方法，即MPEGl聲音標準的第二層，適用於32，44．1，48KHz的取樣頻率，將來DAB也可使用MPEG2聲音編碼標準的第二層，即進行多聲道環繞聲或多語言的聲音編碼，或進行半取樣頻率低比特率編碼。信源編碼又稱數據壓縮，其任務主要是解決數據存儲、交換、傳輸的有數性問題。即通過對信源數據率的壓縮，力求用最少的數位傳遞最大的信息量。信源編碼的一個主要目標是解決數據率壓縮問題。

　　數據率壓縮是基千以下原理：

　　其一，聲音信號中存在多種冗餘度，編碼時可以去除這些冗餘，在解碼時這些冗餘可以重建。

　　其二，利用人耳聽覺的心理聲學特性(頻譜掩蔽特性和時間掩蔽特性)、人耳對信號幅度、頻率、時間的有限分辯能力，凡是入耳感覺不到的成分不編碼，不傳送，即凡是對人耳辨別聲音信號的強度、音調、方位不相關部分或無關部分，都不編碼和傳送。對感覺到的部分進行編碼時，允許有較大的量化失真、並使其處於聽閾以下，人耳仍然感覺不到。

　　(二)通道編碼與調製

　　現代傳播新技術與廣播發展通道編碼與調製即COFDM技術，在DAB中，通道編碼採用可刪除型的捲積編碼，編碼率可變，根據數據的重要性不同，以及應用條件不同，實施不同的差錯保護(UEP)，對同一種信息，實施相同的差錯保護(EEP)。調製方法為OFDM，許多頻譜成正交關係相距很近的副載波構成一個寬頻系統，每個副載波傳送的數據經頻率交織後分配在各個副載波上，進行差分編碼後對各個副載波進行四相相移鍵控(4DPSK調製)，每個副載波形成一個窄帶的於通道，許多載波構成的寬頻系統占據1．536MHz帶寬，可同時傳送6套以上能達CD質量的立體聲節目及數據業務。

　　(三)同步網技術

　　同步網技術即處在不同地點的許多DAB電臺可以使用相同的頻率塊，頻率和時間同步地傳送相同的節目，僅需要小功率的發射機就可以取得顯著的頻譜利用率的提高。

　　在EUREKA-147的傳輸技術中，其重點技術乃在Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing(COFDM)正交分頻多任務處理技術，它使用了一個1．536MHz的頻寬通道，並提供4種廣播可以同時提供最多6組音訊及信息選台，每一個選台使用2304kbit／s的數據處理等級，利用分割技術處理音訊及信息的傳輸播送，但對較高的音樂選台，則可使用不分割虛擬的方式，透過MUSICAM(MPEG LayerⅡ)來達到確保音質的目的，而信息則以封包或數據流方式傳輸。至於在訊號發射部分，目前採用BANDⅢ以及L-BAND兩個頻帶，發射時利用保護頻帶(GUARD—INTERVAL)及交錯碼(1NTERLEAVE)方式，避免因都卜勒效應所造成的選擇性衰落與訊息碼干擾，所以不會像FM有同頻干擾的問題產生。

　　數字廣播主要有DAB、DMB和數據廣播三大應用。DMB和數據廣播的出現，讓數字廣播有了挑戰地面數字電視和電信業務的實力，這個原先的“替補隊員”開始有了“做主力”的野心。憑藉廣電足夠的帶寬，數據廣播可以實現實時信息接收，如財經資訊、交通和實用消費信息等，這和目前電信運營商提供的增值服務頗為相似。

　　(一)音頻廣播業務

　　DMB的多媒體特性將會事丁破當前傳統廣播節目單一聲音業務的模式。廣播節目在播出聲音的同時，還能夠傳送與節目相關的圖文信息，如主持人的資料、圖片、歌曲的背景資料和節目預告等等，從而為聽眾提供了聲音以外的視覺效果。DMB技術優異的音頻效果及其附屬功能的應用，將會成為今後廣播節目形式的主流，一旦接收機的價格接近大眾的經濟承受能力，DMB將逐漸取代傳統的AM、FM廣播，占領巨大的音頻服務市場，廣播業者也將因此獲得巨大的利益。

　　(二)視頻業務

　　2001年的5月，廣州已經成功地進行了採用DMB技術在1．5MHz的帶寬內傳輸電視節目，經高速移動接收測試，聲音和圖象質量接近SDTV(標準清晰度電視)的水平。DMB的移動接收電視功能，可以為在城市或郊外處於移動或靜止狀態中的人群提供與現有模擬電視圖像質量相當的實時新聞、大型活動直播、各類信息和MTV等影視娛樂節目服務，從而突破電視只能固定接收的層面，並且頻帶占用率只是模擬電視的四分之一。這種新的電視廣播方式，將開拓出高速移動接收標準清晰度的電視節目市場，為地面電視廣播開闢新的途徑。

　　(三)交通導航

　　DMB提供的城鄉電子地圖、實時路面交通情況和圖文車輛調度信息等，可以為駕駛人土提供交通導航服務，開發交通信息服務市場。廣東省珠江三角洲地區有上百萬輛汽車，其中約有十萬台計程車，另外，還有移動的船隻、列車和每天進出港澳地區的流動車輛，這些都是DMB的服務對象。

　　(四)金融股市

　　DMB傳送的實時股票行情信息、金融信息和經濟信息，以其聲音和圖文並茂、高傳送速率和大信息量的優勢壓倒傳統的經濟信息手呼機和行動電話市場，為戶外的移動用戶提供經濟信息服務。

　　(五)Internet下載

　　採用DMB卡式電路板，移動電腦可以在固定或移動環境下接收到DMB的信號。由於DMB還可以提供互聯網下載式的單向傳輸服務，所以用戶可以在移動的狀態下接收互聯網的網路信息。

　　目前國際上有三種DAB系統

　　1．歐洲的尤里卡147—DAB制式

　　1988年9月，歐共體在世界無線電行政大會上首次進行了尤里卡147—DAB的試驗，質量可以與CD音質相同。它是一種典型的DAB系統，除了歐洲外，在世界上其他一些國家和地區都得到一定的發展。

　　2．美國的帶內同頻(IBOC)DAB制式

　　其優點是，在現有AM和FM發射設備的基礎上，增加少量設備和少量投資，就可實現數字音頻信號與原有的模擬廣播信號用同一頻道發射。這樣一方面保留了原有的模擬系統，另一方面不需要為DAB業務準備新的頻率規劃，達到了頻率復用的目的，節省了頻率資源。美國的DAB系統接收機簡單，價格便宜。

　　3．日本的單套節目DAB方案

　　日本的DAB是在地面數字電視DTV的基礎上發展起來的。該方案最大的意義在於，可根據廣播信息的容量靈活確定系統帶寬，占用頻帶較窄，節省頻帶資源。