賈文光

摘要：數(shù)字調(diào)幅廣播（DRM）系統(tǒng)提供了一個(gè)數(shù)字的多業(yè)務(wù)廣播平臺(tái)，既可以傳輸高質(zhì)量的音頻節(jié)目，又可以傳輸各類(lèi)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、文字與圖片。對(duì)于中國(guó)這樣地域遼闊、擁有大量調(diào)幅廣播電臺(tái)的發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō)，數(shù)字廣播產(chǎn)業(yè)有廣泛的市場(chǎng)前景。掌握并研發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的DRM關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)乃至世界調(diào)幅廣播數(shù)字化改造工作，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，創(chuàng)造廣播事業(yè)新的發(fā)展空間以及對(duì)民族工業(yè)的發(fā)展都具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：調(diào)幅；DRM技術(shù)：接收機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：G22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-4437（2013）03-0105-02

調(diào)幅（AM Amplitude Modulation））是通過(guò)調(diào)制信號(hào)對(duì)射頻載波信號(hào)的瞬時(shí)幅度控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種調(diào)制方式。長(zhǎng)波、中波和短波廣播都是采用調(diào)幅方式。統(tǒng)稱(chēng)為調(diào)幅廣播，其工作頻段為150kHz-30MHz，因此也稱(chēng)為30Mm以下的廣播方式。傳統(tǒng)的模擬調(diào)幅廣播具有覆蓋范圍廣、接收成本低、適合固定和移動(dòng)接收等優(yōu)點(diǎn)，一直被世界各國(guó)作為最基本的、大范圍覆蓋的信息傳播技術(shù)手段之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在全世界范圍內(nèi)大約有數(shù)千座長(zhǎng)、中、短波廣播發(fā)射臺(tái)，20億部調(diào)幅收音機(jī)，6億部短波收音機(jī)。但是，模擬調(diào)幅廣播也存在著傳輸質(zhì)量差、業(yè)務(wù)單一、易被干擾等缺點(diǎn)，隨著調(diào)頻波段廣播節(jié)目和電視的普及，以及數(shù)字衛(wèi)星廣播、互聯(lián)網(wǎng)、DAB和DMB多媒體廣播等現(xiàn)代廣播技術(shù)的出現(xiàn)，模擬調(diào)幅廣播業(yè)務(wù)受到巨大的沖擊，甚至面臨消亡的命運(yùn)。廣播電視數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的發(fā)展趨勢(shì)。使調(diào)幅廣播的數(shù)字化顯得尤為迫切。過(guò)去數(shù)十年來(lái)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家十分重視調(diào)幅波段廣播的數(shù)字化。做了大量的基礎(chǔ)研究和實(shí)驗(yàn)研究，提出了多種調(diào)幅廣播的數(shù)字化方案。廣播領(lǐng)域的數(shù)字化浪潮，帶動(dòng)了整個(gè)廣播業(yè)的迅猛發(fā)展。數(shù)字音頻廣播（DAB）、數(shù)字多媒體廣播（DMB）、數(shù)據(jù)廣播（DDB）和數(shù)字調(diào)幅廣播（DRM）等第三代廣播的出現(xiàn)，使廣播又煥發(fā)出新的活力。DRM作為目前相對(duì)成熟的中短波數(shù)字化技術(shù)，得到了國(guó)際上的普遍認(rèn)可，被國(guó)際電聯(lián)廣播業(yè)務(wù)組ITU-R確定為全球短波波段數(shù)字聲音廣播的唯一制式，并已經(jīng)完成和公布了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)DRM，許多國(guó)家開(kāi)展了試驗(yàn)和試播工作。

由于數(shù)字處理技術(shù)應(yīng)用于調(diào)幅廣播具有許多優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多的廣播電臺(tái)、廣播網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商、廣播產(chǎn)品制造商，啟動(dòng)了自己的DRM實(shí)施計(jì)劃。目前，全球已有50多個(gè)廣播電臺(tái)每天、每周或定期播出DRM制式的節(jié)目，DRM的使用正在全球快速增長(zhǎng)。

一、發(fā)射設(shè)備

DRM技術(shù)優(yōu)勢(shì)

DRM系統(tǒng)，屬于新一代的廣播系統(tǒng)，這種新的傳輸系統(tǒng)除了信號(hào)覆蓋面廣的優(yōu)勢(shì)，DRM還著力增強(qiáng)抵抗自然和人工干擾源的各種因素，破除傳統(tǒng)廣播的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了DRM標(biāo)準(zhǔn)中的音頻廣播目標(biāo)。在保持帶寬的情況下，利用音頻數(shù)據(jù)率壓縮技術(shù)和DSP技術(shù)，增強(qiáng)抗干擾能力，消除短波衰落，在經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)距離的傳輸后，DRM接收機(jī)的聲音質(zhì)量仍可以與本地模擬調(diào)頻廣播相媲美。如果帶寬加倍，甚至可以實(shí)現(xiàn)CD音質(zhì)效果。此外，還采用了實(shí)時(shí)背景掃描技術(shù)，在完全不影響當(dāng)前接收的DRM信號(hào)的同時(shí)，對(duì)全頻段的DRM發(fā)送信號(hào)進(jìn)行搜索，并將可用于接收的DRM頻率及其信號(hào)的優(yōu)劣程度進(jìn)行列表，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)接收的無(wú)縫轉(zhuǎn)接。

且系統(tǒng)需要的發(fā)射功率很小，有利于節(jié)約能源、減小電磁污染和改善環(huán)境保護(hù)。DRM是用來(lái)取代目前中、短波模擬調(diào)幅廣播技術(shù)的，模擬調(diào)幅廣播系統(tǒng)使用的頻段是150kHz-300MHz，現(xiàn)在最新的DRM廣播頻率已達(dá)到120MHz，涵蓋了調(diào)頻廣播的頻率段，在功能上DRM將傳輸單一的音頻信息擴(kuò)展為傳送音頻節(jié)目的同時(shí)傳送附帶的文本信息及多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

二、DRM關(guān)鍵技術(shù)

1.系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

基于DRM標(biāo)準(zhǔn)研制的DRM系統(tǒng)主要由四個(gè)模塊組成：源編碼模塊、復(fù)用模塊、信道編碼模塊和OFDM（正交頻分復(fù)用）模塊，其結(jié)構(gòu)框圖所示。

2.DRM在模擬發(fā)射機(jī)數(shù)字化改造中的關(guān)鍵技術(shù)

DRM系統(tǒng)中，在信源編碼部分采用了最先進(jìn)的HE-AAC音頻壓縮編碼技術(shù)，該技術(shù)與參量立體聲編碼技術(shù)相結(jié)合?？梢栽?2kbps的低比特率條件下傳輸接近FM質(zhì)量的立體聲信號(hào)；另外還有專(zhuān)門(mén)針對(duì)語(yǔ)音編碼的MPEG-4 CELP編碼技術(shù)以及甚低碼率的MPEG-4HVXC語(yǔ)音編碼技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)多語(yǔ)言廣播（如新聞）節(jié)目的傳輸。同時(shí)，DRM幀結(jié)構(gòu)還保證了業(yè)務(wù)配置的靈活性，可以在傳輸聲音廣播節(jié)目的同時(shí)，傳輸與之相關(guān)或立的數(shù)據(jù)信息業(yè)務(wù)，如字幕、遠(yuǎn)程教學(xué)、天氣預(yù)報(bào)等。在FAC和SDC通道中，還包括了接收機(jī)同步信息、電臺(tái)呼號(hào)、頻率信息、時(shí)間日期等常用信息，這些信息都可以在接收機(jī)端方便地顯示出來(lái)。

在信道編碼部分，DRM采用了刪除卷積編碼技術(shù)以及多級(jí)編碼技術(shù)（MLC）進(jìn)行誤碼保護(hù)，同時(shí)還針對(duì)傳輸信息的重要性不同，提供不同的保護(hù)等級(jí)和不同的卷積編碼率組合，以適應(yīng)不同的信道傳輸特性。為進(jìn)一步增強(qiáng)誤碼保護(hù)能力，該系統(tǒng)還采用了能量擴(kuò)散和交織技術(shù)。在信號(hào)調(diào)制上，針對(duì)抗調(diào)幅廣播信道的多徑傳輸、頻率選擇性衰落、多普勒頻率漂移等惡劣條件的影響，DRM系統(tǒng)采用了COFDM（編碼正交頻分復(fù)用）技術(shù)和等級(jí)調(diào)制技術(shù)。同時(shí)，針對(duì)中、短波等不同的信道傳輸特性，DRM定義了四中不同的傳輸模式；在位調(diào)制方面還提供了64QAM或16QAM，以及16QAM或4QAM等不同的調(diào)制方式。為便于接收機(jī)接收信號(hào)，在DRM傳輸幀結(jié)構(gòu)中還包含大量的導(dǎo)頻及參考信號(hào)。DRM系統(tǒng)還支持自動(dòng)的替代頻率切換（心）功能，允許接收機(jī)在不被用戶(hù)察覺(jué)的條件下。自動(dòng)選擇接收質(zhì)量最好的相同業(yè)務(wù)內(nèi)容的廣播頻點(diǎn)，以保證接收。

三、接收設(shè)備

在DRM系統(tǒng)中，聽(tīng)眾需要購(gòu)買(mǎi)新的接收機(jī)才能收聽(tīng)DRM廣播。國(guó)際上，DRM接收機(jī)的研制基本可以分為三個(gè)階段：

第一階段，是用于功能驗(yàn)證及系統(tǒng)測(cè)試目的的接收機(jī)原型功能樣機(jī)的研制。比較有代表性的有：

1.德國(guó)弗朗霍夫集成電路研究所開(kāi)發(fā)的軟件接收機(jī)（Software Radio）；

2.德國(guó)達(dá)姆施達(dá)特大學(xué)開(kāi)發(fā)的Dream軟件接收機(jī)；

3.中國(guó)廣播科學(xué)研究院于2003年研制的DRM接收機(jī)功能樣機(jī)DigitAM；

4.法國(guó)Thales公司的TSW1002D數(shù)字參考接收機(jī)。

第二階段，基本上是在原型樣機(jī)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的基于數(shù)字信號(hào)處理+現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（DSP+FPGA）形式的一體化接收機(jī)，比較有代表性的有：

1.Coding Technologies、BBC和德國(guó)AFG合作開(kāi)發(fā)的DRM接收機(jī)，該接收機(jī)采用HF接收機(jī)模塊和承擔(dān)解調(diào)以及信道和信源解碼任務(wù)的DSP模塊組成；

2.Mayah、Coding Technologies、Himalaya和AFG聯(lián)合開(kāi)發(fā)的DRM2010，該接收機(jī)中采用了部分符合DRM標(biāo)準(zhǔn)的最新技術(shù)，并采用專(zhuān)門(mén)為此而開(kāi)發(fā)的DSP模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)DRM功能；

3.Coding Technologies與合作伙伴開(kāi)發(fā)的世界上第一個(gè)通用串行總線（USB）DRM接收機(jī)——數(shù)字世界旅行者（Digital World Traveler）。

目前，DRM接收機(jī)的研制正處于第三個(gè)階段，即第一代專(zhuān)用接收機(jī)芯片，以及基于專(zhuān)用芯片的接收機(jī)的研制。

DRM數(shù)字調(diào)幅廣播具有音頻質(zhì)量好、支持多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、覆蓋范圍廣、發(fā)射功率低和數(shù)字化改造成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字化改造之后，不僅減少了廣播電臺(tái)的運(yùn)行費(fèi)用，也改善了電磁環(huán)境。因此，采用DRM系統(tǒng)替代傳統(tǒng)模擬調(diào)幅廣播系統(tǒng)是調(diào)幅廣播未來(lái)的必由之路，對(duì)發(fā)展我國(guó)的廣播事業(yè)和推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)也具有重要意義。