數(shù)字音頻廣播的特點(diǎn)分析
數(shù)字音頻廣播是繼調(diào)幅和調(diào)頻廣播之后的第三代廣播，它全部采用最新的數(shù)字處理方式進(jìn)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(zhǔn)的特點(diǎn)，如果用戶(hù)配合功放、音箱等設(shè)備便可真正地帶來(lái)高保真立體聲享受。
摘要：在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，數(shù)字技術(shù)也獲得了很大的進(jìn)步，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。數(shù)字音頻廣播指的是工作頻段在330～3000兆赫范圍內(nèi)的廣播，憑借其特有的性質(zhì)在廣播行業(yè)發(fā)揮著極其重要的作用，Eureka147/DAB和帶內(nèi)共信道廣播是構(gòu)成數(shù)字音頻廣播的兩大基本形式。文章主要從這兩大形式入手，對(duì)數(shù)字音頻廣播的特點(diǎn)進(jìn)行了論述。
關(guān)鍵詞：數(shù)字音頻廣播;Eureka147/DAB;工作頻段;廣播技術(shù);帶內(nèi)共信道
廣播技術(shù)具有較長(zhǎng)的發(fā)展歷史，早在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)研制出了基于脈沖編碼調(diào)制處理器基礎(chǔ)上的WGBH-FM，能夠通過(guò)一種同電視信號(hào)編碼相仿的途徑完成立體聲數(shù)字信號(hào)編碼工作，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)電視聯(lián)播功能，自此掀開(kāi)了數(shù)字音頻廣播的發(fā)展史，形成了數(shù)字音頻無(wú)線(xiàn)電技術(shù)。數(shù)字音頻廣播(DAB)發(fā)展日益完善，截止到目前已經(jīng)成為廣播業(yè)不可缺少的一個(gè)部分，利用數(shù)字傳輸方式來(lái)對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行高效的傳輸，能夠使信號(hào)輸出、輸入的形似性達(dá)到CD的程度，但經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展仍沒(méi)有形成相對(duì)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
一、帶內(nèi)共信道的數(shù)字音頻廣播概述及特點(diǎn)
1.1 帶內(nèi)共信道的數(shù)字音頻廣播概述
帶內(nèi)共信道廣播(IBOC)能夠傳輸不同形式的調(diào)頻，初期形成的帶內(nèi)共信道系統(tǒng)是美國(guó)研制的，而后期形成則統(tǒng)稱(chēng)為FM-IBOC，也被叫做頻譜擴(kuò)展系統(tǒng)。編碼正交頻分復(fù)用(COFDM)是FM-IBOC形成數(shù)字載波的主要途徑，載波之間的相互影響作用不大。帶內(nèi)共信數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的比特流方式為并行，同原有的速度相比，明顯有降低的趨勢(shì)，還可以在載波上加載和調(diào)制比特流，借助編碼正交頻分復(fù)用技術(shù)，從而達(dá)到降低載波間的相互影響和作用，在滿(mǎn)足美國(guó)聯(lián)邦通信認(rèn)證的基礎(chǔ)上，消除干擾因素。帶內(nèi)共信道廣播借助兩邊編碼正交頻分復(fù)用的方式進(jìn)行頻率分離，接收效果更加良好，當(dāng)前頻率分別在88～108兆赫及510～1710千赫的FM及AM頻帶是帶內(nèi)共信道廣播的主要傳輸方式。帶內(nèi)共信道廣播不僅能夠?qū)?shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸，還具有傳輸模擬信號(hào)的功能，也被叫做混合系統(tǒng)，應(yīng)用相對(duì)廣泛。在之后的過(guò)渡發(fā)展過(guò)程中，帶內(nèi)共信道廣播的傳輸方式主要為全數(shù)字模式，廣播接收用戶(hù)相對(duì)固定，依托原有的頻譜空間和相關(guān)設(shè)備，因此能夠?yàn)閺V播商創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)效益。
1.2 帶內(nèi)共信道數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的工作原理
帶內(nèi)共信道的數(shù)字音頻廣播均能夠?qū)?shù)字、模擬節(jié)目進(jìn)行傳播，但其中數(shù)字信號(hào)很容易對(duì)接收模擬信號(hào)的設(shè)備產(chǎn)生影響，干擾作用極大，而數(shù)字信號(hào)接收設(shè)備就不會(huì)因?yàn)槟M接收機(jī)而出現(xiàn)干擾，所以為了保證數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)能夠同時(shí)接收兩種不同的信號(hào)，必須要對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，適當(dāng)降低功率，確保其不會(huì)影響模擬信號(hào)的接收。帶內(nèi)共信道數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)DAR信號(hào)在原有兩種傳播頻率的'基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的融合。美國(guó)廣播電臺(tái)在對(duì)數(shù)字音頻廣播信號(hào)頻率進(jìn)行處理時(shí)，針對(duì)FM信號(hào)的寬帶頻率約為400千赫，標(biāo)準(zhǔn)的頻譜間距為200千赫，而在電臺(tái)進(jìn)行傳播的過(guò)程中設(shè)置的保護(hù)頻帶是400千赫，有效地消除了干擾因素。在FM頻帶下的帶內(nèi)共信道的數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的中間頻率為200千赫，同100千赫的兩邊帶相比，頻率均高出25分貝。而針對(duì)AM信號(hào)的寬帶來(lái)說(shuō)，間距為10千赫茲，同5千赫的兩邊帶相比，頻率高出25分貝。
1.3 帶內(nèi)共信道的數(shù)字音頻廣播特點(diǎn)
應(yīng)用帶內(nèi)共信道數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的過(guò)程中，當(dāng)前保留的FM、AM兩種接收機(jī)無(wú)需進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整，數(shù)字及模擬兩種不同形式的信號(hào)則可以被DAR所接收，最后將信號(hào)廣播出來(lái)。這種廣播系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用不高，能夠自動(dòng)對(duì)相應(yīng)的頻率進(jìn)行調(diào)整，排出外界其他噪音的干擾，能夠在數(shù)字和模擬兩種不同信號(hào)之間進(jìn)行靈活的轉(zhuǎn)化。
國(guó)際無(wú)線(xiàn)電咨詢(xún)委員會(huì)專(zhuān)門(mén)針對(duì)應(yīng)用帶內(nèi)共信道系統(tǒng)進(jìn)行限定，許多國(guó)家均將Eureka147作為數(shù)字音頻廣播的標(biāo)準(zhǔn)，但美國(guó)作為研究發(fā)展較為先進(jìn)的國(guó)家，則對(duì)這一決策進(jìn)行了否決。在美國(guó)看來(lái)，L頻帶是當(dāng)前數(shù)字音頻AM、FM兩種廣播系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，但帶內(nèi)共信道系統(tǒng)并不同這一發(fā)展趨勢(shì)相迎合，而只是單純地對(duì)以上兩種系統(tǒng)進(jìn)行一定程度的改善，所以在數(shù)字音頻廣播標(biāo)準(zhǔn)方面還不能完全明確。要想發(fā)揮帶內(nèi)共信道數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的作用，應(yīng)確保數(shù)字廣播技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)同帶內(nèi)共信道系統(tǒng)相適應(yīng)，同時(shí)允許接收數(shù)字和模擬兩種不同形式的信號(hào)，還需要從傳輸、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和選擇系統(tǒng)、時(shí)間表等方面入手，構(gòu)建相應(yīng)的規(guī)劃。實(shí)時(shí)性的移動(dòng)接收是數(shù)字音頻廣播最明顯的特征，不僅可以確保信號(hào)接收的效率和質(zhì)量，還擁有良好的音質(zhì)，對(duì)發(fā)射功率的要求不高，利用效率大大提升，在多種環(huán)境下均適用。
二、Eureka147/DAB概述及特點(diǎn)
2.1 Eureka147/DAB概述
Eureka技術(shù)是由多個(gè)機(jī)構(gòu)和組織共同研發(fā)出來(lái)的，制定147項(xiàng)目的核心就是加快數(shù)字音頻廣播技術(shù)的發(fā)展，并構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)。于20世紀(jì)90年代成功研發(fā)的數(shù)字音頻廣播技術(shù)被定義為Eureka147/DAB，成為通用的廣播標(biāo)準(zhǔn)，適用于廣大的用戶(hù)。在有限應(yīng)用及陸地等方面，該技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用，在歐洲國(guó)家得到了普遍推廣應(yīng)用。建立在數(shù)字技術(shù)前提上的數(shù)字音頻廣播應(yīng)用到多種技術(shù)，例如數(shù)字調(diào)制技術(shù)、糾錯(cuò)編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)等，可以高效地完成廣播信號(hào)的處理任務(wù)。信號(hào)在數(shù)字壓縮技術(shù)的作用下，能夠以一種數(shù)字碼的方式表達(dá)出來(lái)，這種數(shù)字碼為二進(jìn)制形式，可以構(gòu)成數(shù)字信道，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。
從本質(zhì)上來(lái)看，Eureka147屬于寬帶系統(tǒng)，能夠在頻率為3吉赫的條件下工作，在通信接收相對(duì)固定的情況下，工作頻率有所提升。數(shù)字音頻廣播應(yīng)用商業(yè)廣播頻率二者區(qū)別開(kāi)來(lái)，要求頻譜分布不能發(fā)生重疊。幾乎所有的廣播寬帶均涵蓋的Eureka147在配置方面，大多數(shù)情況下都需要較寬的寬帶，可在最低的要求為六路立體聲信號(hào)(均在1.5兆赫茲)的頻率下進(jìn)行傳輸。受多方面條件的影響，處于30兆赫和3吉赫的范圍內(nèi)，Eureka147均能進(jìn)行正常的工作，最佳的條件為100～1700兆赫，但在具體的國(guó)家應(yīng)用過(guò)程中也會(huì)存在一定的差異。
2.2 Eureka147/DAB工作原理分析
在實(shí)際工作過(guò)程中，Eureka147作為一種綜合式的運(yùn)行方式，能夠?qū)⑿盘?hào)進(jìn)行合并處理，所以在時(shí)間、頻率等方面相互重疊，有效地彌補(bǔ)了原有信息傳輸通道的弊端，能夠更加高效地接收不同信號(hào)，不會(huì)存在遺漏的狀況。Eureka147數(shù)字音頻廣播的編碼相對(duì)獨(dú)立，在包括音頻在內(nèi)的多方面數(shù)據(jù)內(nèi)都具有這一特征。就其工作原理來(lái)看，數(shù)字音頻廣播中的復(fù)用器具有整合服務(wù)的作用，在主要的服務(wù)信道上存在多種相對(duì)重疊的輸出頻率，同時(shí)還擁有同步碼字作用，數(shù)字音頻廣播信號(hào)的產(chǎn)生是在編碼正交頻分復(fù)用編碼、正交相移鍵控調(diào)制的共同作用下形成的。在數(shù)字音頻廣播集的特定化選取過(guò)程中，需要通過(guò)模擬調(diào)諧器來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收處理，并以數(shù)字形式表達(dá)出來(lái)，同時(shí)還能夠在濾波、轉(zhuǎn)換等形勢(shì)下進(jìn)行工作。數(shù)字音頻廣播信號(hào)在完成數(shù)字換轉(zhuǎn)操作后，可以繼續(xù)進(jìn)行快速傅氏變換、自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制，對(duì)信號(hào)的頻率、時(shí)間進(jìn)行處理，完成相應(yīng)的解碼工作。
編碼正交頻分復(fù)用在對(duì)數(shù)字音頻廣播信號(hào)進(jìn)行處理時(shí)，需要將其分解為比特流，這個(gè)處理過(guò)程相對(duì)繁瑣，需要分別進(jìn)行操作進(jìn)而在正交載波中體現(xiàn)出來(lái)。調(diào)制比特率處于較低的水平，信道延遲擴(kuò)展應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于碼間間隔�？焖俑凳献儞Q是形成數(shù)字音頻廣播載波的主要途徑，結(jié)合傳輸模型可以得出相應(yīng)的載波數(shù)量，在傳輸過(guò)程中會(huì)受到多徑干擾，干擾的程度也各不相同。因?yàn)閿?shù)字音頻廣播的載波頻譜存在重疊的問(wèn)題，在頻率選擇性衰落的干擾下，必然會(huì)對(duì)取樣產(chǎn)生作用，這種情況下移動(dòng)接受會(huì)為時(shí)間接受的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)�？梢愿鶕�(jù)1/比特時(shí)間間隔的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)載波頻率進(jìn)行劃分，并調(diào)制到相應(yīng)的頻譜空間中，有利于多徑效應(yīng)的形成，排除影響因素。
2.3 Eureka147/DAB的工作模式及特點(diǎn)
數(shù)字音頻廣播標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了三種模式：接收的頻率可達(dá)3吉赫，陸地甚高頻無(wú)線(xiàn)電電波同樣也適用于一種模式，幀間時(shí)間是96ms，載波標(biāo)準(zhǔn)頻率在375赫茲以下;而另一種選擇模式也可以應(yīng)用到本地?zé)o線(xiàn)、高頻無(wú)線(xiàn)電波中，幀間時(shí)間是24ms，其中載波標(biāo)準(zhǔn)頻率在1.5吉赫以下;最后一種模式則能夠適用到有線(xiàn)衛(wèi)星和其他多種混合領(lǐng)域中，幀間時(shí)間是24ms，載波標(biāo)準(zhǔn)頻率在3吉赫以下。幀結(jié)構(gòu)在數(shù)字音頻廣播傳輸信號(hào)中的固定碼排列方式為特定的順序，在1.54兆赫寬帶情況下，服務(wù)信道容量是2.3兆比特每秒。
原有無(wú)線(xiàn)廣播工作模式下，節(jié)目都是利用相同的載波來(lái)進(jìn)行傳播，載頻同無(wú)線(xiàn)電臺(tái)都一一對(duì)應(yīng)，工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生相互干擾，如果頻帶不寬，就很容易形成多徑效應(yīng)，要想避免產(chǎn)生干擾作用，需要設(shè)置相應(yīng)的安全帶。Eureka147數(shù)字音頻廣播則有效地彌補(bǔ)了這一弊端，在頻率分隔的作用下，能夠達(dá)到提高數(shù)字音頻廣播的頻譜效率，解決了信號(hào)接收衰落的問(wèn)題，保證了信號(hào)的接收準(zhǔn)確性，整體提升了數(shù)字音頻廣播的傳輸效率，覆蓋率明顯提升。Eureka147/DAB之所以?xún)?yōu)于其他的廣播工作模式，是因?yàn)槎喾N節(jié)目信號(hào)都可以利用相同的接收機(jī)來(lái)獲取，頻率相對(duì)固定。
三、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，經(jīng)過(guò)了多年的發(fā)展，數(shù)字音頻廣播已經(jīng)發(fā)展到相對(duì)完善的程度。數(shù)字音頻系統(tǒng)性能強(qiáng)大，能夠支持圖像、圖形和文本等多種形式的傳輸，最關(guān)鍵的作用就是傳輸音頻數(shù)據(jù)，但在制定標(biāo)準(zhǔn)方面仍未形成一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范，不同國(guó)家的規(guī)定具有很大的差異，仍需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究和分析。
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