DRM數(shù)字廣播的應(yīng)用與發(fā)展情況概述

唐 艷

（國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心哈爾濱監(jiān)測(cè)站，哈爾濱 150010）

1 引言

廣播已有百年歷史，在通信技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，廣播也正朝著數(shù)字化方向不斷發(fā)展。

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)作為實(shí)現(xiàn)地區(qū)性及國(guó)際性廣播覆蓋最好的手段之一，但也存在著聲音質(zhì)量差、業(yè)務(wù)種類單一、容易被干擾等缺點(diǎn)。隨著數(shù)字衛(wèi)星廣播、數(shù)字音頻廣播DAB等現(xiàn)代數(shù)字廣播技術(shù)的出現(xiàn)，模擬調(diào)幅廣播的數(shù)字化就顯得尤為迫切。

近年來(lái)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家十分重視模擬調(diào)幅廣播的數(shù)字化，進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)研究和試驗(yàn)，提出了多種模擬調(diào)幅廣播的數(shù)字化方案和標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際上應(yīng)用較多的是HD Radio和DRM。2002年10月，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)FCC將HD Radio確定為美國(guó)調(diào)幅數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)，已在美國(guó)境內(nèi)多個(gè)城市進(jìn)行了試播。由于HD Radio系統(tǒng)所有核心專利均由美國(guó)iBiquity公司持有，使用該技術(shù)的廣播運(yùn)營(yíng)商和廠家均需得到iBiquity公司授權(quán)并向其繳納專利費(fèi)用，因此，HD Radio技術(shù)在世界范圍內(nèi)的使用和推廣受到了阻礙。1998年3月，在中國(guó)廣州成立了DRM國(guó)際組織，該組織主要致力于開(kāi)發(fā)在世界范圍內(nèi)的中短波數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)多年的努力，基本實(shí)現(xiàn)了中短波數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。DRM作為目前相對(duì)成熟且非專利的中短波數(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)字聲音廣播的惟一制式和標(biāo)準(zhǔn)。從2003年6月開(kāi)始，世界上多個(gè)國(guó)家開(kāi)始了DRM試播，我國(guó)也在多個(gè)城市建立了試驗(yàn)網(wǎng)并開(kāi)展過(guò)多次試驗(yàn)。

2 DRM數(shù)字廣播技術(shù)特點(diǎn)

2.1 概念及分類

DRM是一種全球通用的開(kāi)放式數(shù)字廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，適用于所有廣播頻段，包括長(zhǎng)波、中波、短波、調(diào)頻頻段乃至甚高頻。DRM數(shù)字廣播的分類如圖1所示，包括DRM30和DRM+兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。最初提出的DRM30是為30MHz以下的中短波調(diào)幅廣播數(shù)字化提出的解決方案，后來(lái)又?jǐn)U展到調(diào)頻頻段和III波段的下半段從而形成了DRM+。

圖1 DRM數(shù)字廣播的分類

2.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

DRM數(shù)字廣播相比于傳統(tǒng)的模擬調(diào)幅廣播系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：

⊙ 在信號(hào)覆蓋相同的情況下，能降低發(fā)射機(jī)功率，有利于節(jié)約能源和減少電磁環(huán)境污染，更低的能源消耗被稱之為“綠色能源”。

⊙ 能夠顯著提高音質(zhì)，DRM30能夠達(dá)到高品質(zhì)立體聲音質(zhì)，DRM+能夠達(dá)到CD級(jí)音質(zhì)。

⊙ 抗干擾性能好，可以消除傳輸過(guò)程中的噪聲和失真的累積，采用糾錯(cuò)編碼措施，可以糾正傳輸過(guò)程中出現(xiàn)的差錯(cuò)。

⊙ 數(shù)字信號(hào)便于存儲(chǔ)、交換、處理和計(jì)算機(jī)連接。

⊙ 采用數(shù)字壓縮技術(shù)，提高了頻譜利用率。

⊙ 在所規(guī)定的帶寬內(nèi)，可以同時(shí)傳送一路模擬和一路數(shù)字信號(hào)，便于逐步向全數(shù)字廣播過(guò)渡。

⊙ 數(shù)字廣播還能夠提供附加多媒體業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸，可實(shí)現(xiàn)應(yīng)急預(yù)警等特殊功能需求。

3 DRM數(shù)字廣播的應(yīng)用與發(fā)展

3.1 全球DRM數(shù)字廣播的應(yīng)用情況

圖2為2015年國(guó)際高頻協(xié)調(diào)組織HFCC公布的世界范圍內(nèi)DRM數(shù)字廣播的應(yīng)用情況。其中，標(biāo)記為藍(lán)色的國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)進(jìn)入DRM30/DRM+數(shù)字廣播的常規(guī)播出階段，標(biāo)記為黃色的國(guó)家和地區(qū)處于正在或者計(jì)劃進(jìn)行DRM30/DRM+的試播階段?？梢钥闯?，DRM數(shù)字廣播在德國(guó)、法國(guó)、俄羅斯及印度等國(guó)家和地區(qū)發(fā)展相對(duì)成熟，已經(jīng)逐步向常態(tài)化、實(shí)用化、商業(yè)化發(fā)展。與此同時(shí)，其他國(guó)家和地區(qū)也在積極發(fā)展自己的DRM數(shù)字廣播。

圖2 世界范圍內(nèi)DRM數(shù)字廣播的應(yīng)用情況（圖片來(lái)源HFCC）

DRM組織定期發(fā)布DRM數(shù)字廣播的常規(guī)播出時(shí)間表及各大洲播出時(shí)長(zhǎng)，圖3為2015年夏季各大洲D(zhuǎn)RM播出時(shí)長(zhǎng)。通過(guò)比較各大洲的播出時(shí)長(zhǎng)不難看出，歐洲是DRM播出時(shí)間最長(zhǎng)的地區(qū)，這與DRM數(shù)字廣播技術(shù)在歐洲的高認(rèn)知度和高速發(fā)展密不可分。緊隨其后的是亞洲和大洋洲，近年來(lái)這些地區(qū)逐步提升了DRM數(shù)字廣播技術(shù)的發(fā)展速度。雖然目前非洲地區(qū)DRM數(shù)字廣播的常規(guī)播出時(shí)間并不多，但越來(lái)越多的非洲國(guó)家對(duì)DRM技術(shù)產(chǎn)生興趣，未來(lái)的發(fā)展值得期待。需要注意的是，美洲2015年夏季暫停了DRM數(shù)字廣播的常規(guī)播出，但DRM試播工作仍在開(kāi)展。

圖3 2015年夏季各大洲D(zhuǎn)RM播出時(shí)長(zhǎng)（數(shù)據(jù)來(lái)源：DRM）

3.2 主要國(guó)家和地區(qū)的DRM數(shù)字廣播

（1）印度。2007年印度開(kāi)始進(jìn)行短波DRM數(shù)字廣播試驗(yàn)，2009年位于印度新德里的短波發(fā)射機(jī)正式提供常規(guī)播出的短波DRM數(shù)字廣播服務(wù)。發(fā)展到2011年11月，AIR（All India Radio）廣播電臺(tái)每天播出短波DRM節(jié)目時(shí)長(zhǎng)達(dá)到16小時(shí)。2013年10月印度AIR廣播電臺(tái)公布了短波數(shù)字廣播發(fā)展計(jì)劃，逐步將短波發(fā)射機(jī)更新和替換為數(shù)字發(fā)射機(jī)，以便更好的提供國(guó)際數(shù)字廣播服務(wù)。到2014年年底，AIR廣播電臺(tái)的短波數(shù)字廣播服務(wù)可以覆蓋印度人口總數(shù)的70%左右。對(duì)于DRM+標(biāo)準(zhǔn)，印度也于2011年5月在新德里開(kāi)展了試驗(yàn)工作。

（2）日本。日本是個(gè)自然災(zāi)害較多的國(guó)家，為了更好的利用DRM在實(shí)現(xiàn)應(yīng)急預(yù)警方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，日本政府決定再次投資短波DRM數(shù)字廣播項(xiàng)目。計(jì)劃在2013年至2015年期間增設(shè)四個(gè)功率為300千瓦的短波DRM發(fā)射機(jī)，預(yù)計(jì)到2015年8月四部發(fā)射機(jī)將全部交付并投入使用。針對(duì)不同需求擴(kuò)展服務(wù)內(nèi)容，有利于推動(dòng)DRM數(shù)字廣播技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

（3）新西蘭。新西蘭位于太平洋西南部，是大洋洲惟一一個(gè)能夠提供常規(guī)播出短波DRM數(shù)字廣播的國(guó)家。新西蘭RNZI（Radio New Zealand International）廣播電臺(tái)擁有一個(gè)100千瓦的短波DRM發(fā)射機(jī)。發(fā)展到2015年，RNZI廣播電臺(tái)每天播出短波DRM數(shù)字廣播節(jié)目時(shí)長(zhǎng)達(dá)到20小時(shí)，其服務(wù)范圍包含本國(guó)以及大洋洲的其他島嶼。

（4）非洲國(guó)家。近兩年來(lái)，越來(lái)越多的非洲國(guó)家對(duì)DRM技術(shù)產(chǎn)生濃厚興趣，一些國(guó)家正在準(zhǔn)備或者已經(jīng)開(kāi)始了短波DRM試驗(yàn)工作。2012年3月，尼日利亞開(kāi)始進(jìn)行短波DRM數(shù)字廣播試驗(yàn)。2013年，阿爾及利亞采用了DRM技術(shù)并進(jìn)行了短波DRM試驗(yàn)。2014年，在南非首都比勒陀利亞也著手進(jìn)行了短波DRM試驗(yàn)。除了上述國(guó)家之外，贊比亞和坦桑尼亞等非洲國(guó)家也對(duì)開(kāi)展DRM數(shù)字廣播的試驗(yàn)工作表達(dá)了強(qiáng)烈意愿。

（5）巴西。巴西從2015年3月開(kāi)始對(duì)亞馬遜地區(qū)進(jìn)行短波DRM數(shù)字廣播試驗(yàn)。目前，只有短波和中波可以覆蓋亞馬遜地區(qū)和巴西的農(nóng)村地區(qū)。亞馬遜州作為巴西的第一大州，包括了98%的亞馬遜熱帶雨林，DRM數(shù)字廣播的投入使用將使這些地區(qū)的人們體驗(yàn)到數(shù)字廣播的益處。

4 DRM數(shù)字廣播的接收與解碼

現(xiàn)階段實(shí)施DRM數(shù)字廣播可不改變現(xiàn)有頻率劃分和頻譜分配，同時(shí)原模擬發(fā)射機(jī)只需增加相應(yīng)的數(shù)字化改造模塊即可繼續(xù)使用，易于實(shí)現(xiàn)從模擬到數(shù)字的平穩(wěn)過(guò)渡。

對(duì)于DRM數(shù)字廣播的收聽(tīng)者來(lái)說(shuō)，由于受到缺乏民用DRM接收機(jī)的制約，目前采用軟件接收機(jī)是一個(gè)比較好的方法。WINRADIO公司在DRM數(shù)字技術(shù)發(fā)展之初就參與其中，一直在進(jìn)行相關(guān)研究與實(shí)驗(yàn)，其G3系列的接收機(jī)可提供DRM數(shù)字廣播的接收與解碼。以WR-G33DDC短波接收機(jī)為例，使用軟件秘鑰激活DRM模式后，只需設(shè)置好頻率并選擇DRM模式即可收聽(tīng)DRM數(shù)字廣播。

為了方便聽(tīng)眾獲取準(zhǔn)確的DRM數(shù)字廣播播出計(jì)劃和頻率表，DRM組織定期發(fā)布并提供更新。表1為2015年夏季對(duì)亞洲地區(qū)DRM數(shù)字廣播時(shí)間表，根據(jù)該表選取15795kHz頻點(diǎn)，在北京時(shí)間19點(diǎn)45分至21點(diǎn)15分時(shí)段內(nèi)收聽(tīng)了DRM數(shù)字廣播，如圖4所示。DRM廣播信號(hào)的信噪比SNR（Signal-to-Noise Ratio）表明了接收信號(hào)的質(zhì)量，對(duì)于可靠地音頻輸出，SNR需要超過(guò)一個(gè)確定值（通常為15dB）。只有達(dá)到這個(gè)門限，才會(huì)將接收到的DRM數(shù)字廣播解碼，否則接收機(jī)靜音并顯示“no signal”代替SNR值。DRM廣播標(biāo)簽通常是伴隨廣播音頻一同發(fā)送的，包含臺(tái)站ID和廣播相關(guān)的節(jié)目信息。如果信號(hào)質(zhì)量達(dá)到解碼要求，廣播標(biāo)簽將根據(jù)DRM廣播內(nèi)容自適應(yīng)改變。

表1 2015年夏季對(duì)亞洲地區(qū)DRM數(shù)字廣播時(shí)間表

圖4 DRM接收與解碼

5 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字廣播是廣播技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，它將傳統(tǒng)模擬廣播的單一聲音業(yè)務(wù)拓展為能同時(shí)傳遞聲音、文字及數(shù)據(jù)等多種多媒體應(yīng)用的數(shù)字業(yè)務(wù)，為傳統(tǒng)廣播業(yè)務(wù)的發(fā)展開(kāi)辟了更廣闊的應(yīng)用空間。我國(guó)是一個(gè)調(diào)幅廣播大國(guó)，擁有的模擬臺(tái)站數(shù)量多、功率大、覆蓋面廣，且用戶數(shù)量巨大。雖然我國(guó)在DRM系統(tǒng)設(shè)備研制和試驗(yàn)研究方面取得了一定進(jìn)展，但與世界范圍內(nèi)其他國(guó)家相比，我國(guó)的數(shù)字廣播事業(yè)仍處于發(fā)展的初級(jí)階段。充分利用我國(guó)豐富的廣播資源，加強(qiáng)DRM數(shù)字廣播技術(shù)的研究與應(yīng)用，對(duì)發(fā)展我國(guó)數(shù)字化廣播事業(yè)和推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有重要意義?！?/p>

[1]http://www.drm.org/?page_id=151

[2]http://www.hfcc.org/delivery/HFCC-IBD_DRM.phtml

[3]孫偉.DRM數(shù)字廣播的發(fā)展與應(yīng)用.中國(guó)無(wú)線電，2013