數字音頻廣播中的幾項關鍵技術研究

褚秀春

摘要：數字音頻廣播的最早出現始于90年代，在當時得到了ITU的權威認可，經過20多年的發展成熟之后，被廣泛應用于我們的生活日常。數字音頻廣播在我們的生活中隨處可見，主要是其相比于傳統廣播有抗干擾，便于操作，能有效保證音質，節約資源等優勢。本文中主要闡述數字音頻廣播的優點，研發過程中因頻率占用方式不同而產生的不同制式以及幾項關鍵技術。

關鍵詞：數字音頻廣播 制式 關鍵技術

中圖分類號：TN934 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）07-0106-01

1 數字音頻廣播的優點

（1）有效的減少其他路徑的干擾。DAB具有激光唱盤的特色音質，對于數字信號傳輸過程中產生的噪音，以及變聲等問題都能自動消除，修正。（2）便于操作。DAB的接收機的工作原理路徑與發射機相反，其操作較為便捷，用戶只需要在接收機中選擇“節目號數”就可以接收無線信號，徹底摒棄了以往復雜機械的搜索節目。（3）能保證音質。DAB在接收信號的過程中，能對無線信號傳輸過程中產生的噪音自動消除，保證全程CD音質，而且具有先進的前向糾錯編碼及交織技術，IBOCDAB中采用的是碼率兼容刪除型卷積碼即RCPC，它能對不同類型的數據實行分類保護主要是利用了信道干擾的非均勻性。（4）節約資源。DAB系統繼續使用現有的發射塔，因此幾乎不需要再選用新的發射區，重建新的發射塔，在一定程度上節約了很大一筆資金。

2 DAB研發中因頻率資源占用的方式不同而產生的兩種制式

（1）Eureka—147DAB專用頻率制式。Eureka—147DAB起源于上個世紀80年代，是一種典型的寬帶數字聲音廣播系統，至今發展的程度已經非常可觀。雖然以Eureka—147DAB為代表的專用頻率制式已經在一些發達國家試用成功并正式投入使用，但是由于其昂貴的接收機價格，以及與現有的模擬廣播不兼容等客觀因素限制，使得Eureka—147DAB在全球的廣泛使用變得步履維艱。（2）IBOCDAB帶內同頻道制式。以美國IBOCDAB為代表的帶內同頻道制式具有一個獨特的優勢，就是可以與原來的廣播模擬系統達到很好的兼容效果，這樣一來就可以繼續沿用以前的發射塔和天線，IBOCDAB系統就是在已有的模擬廣播發射設備的支撐下適當的增加設備和資源就可以實現在原來的模擬廣播信號通道上傳輸數字音頻信號。

3 DAB研發中的幾項關鍵技術

3.1 音頻壓縮編碼技術

音頻信號在經過PCM數字化時的碼率約為700kbit/s，這也就意味著在這一過程中需要足夠寬的頻帶，以及大量存儲空間，這將對數字化音頻廣播的發展產生非常大的阻礙作用，使數字化音頻廣播的普及寸步難行，為了有效地解決這一問題，就必須將過大的音頻進行壓縮然后再進行后續處理，當然壓縮的前提是音頻不失真，不產生噪音。音頻壓縮編碼技術在數字音頻廣播中的應用方法不止一種，但是無論是哪種方法都是利用人體感官的弊端來降低轉化碼率，如果有兩個頻率接近但強度差別較大的信號同時出現時，人耳只能接收到強度較高的信號；同樣，當較弱的信號與較強的信號不同時出現但在它附近一個特定的時域內時，在人耳的接收范圍內，較弱的信號將被較強的信號遮蔽掉。這樣一來，那些不能被人耳接收的信號將不被傳輸，從而在一定程度上降低了轉化碼率，又不會使音頻失真，整個過程中音頻始終接近CD音效。目前MPEG-1/2中的Layer||和MPEG AAC等音頻壓縮編碼技術被廣泛應用于數字音頻廣播中。

3.2 COFDM調制技術

一般而言，音頻主要是通過無線電磁波傳輸，但是其性能遠不如光纖等有線信道，尤其是在高樓林立的大都市，無線信號總會被建筑物擋住使得無線信號不穩定或者信號強度大打折扣。為了保證無線信號接收質量，則必須研究開發出一項可以還原被建筑物遮擋掉的部分信號，以及由于移動設備接收時損失掉的部分信號的調制器。信道編碼與OFDM調制器便合理的解決了這一難題，OFDM調制器是保證數據在嚴重的外界干擾下完整且穩定傳輸的技術保障，其原理主要是通過串聯或并聯變換將高速信號流轉換成低速并行的多條信號流信道，增加每個信道的符號周期，有效的降低了信號流信道多徑時擴展產生的碼間干擾。此外，保護間隔的存在可以大量的減少多徑引起的符號間相互干擾以及信道間相互干擾。OFDM調制器的優點大致有：有效削弱對抗信號波形產生的干擾作用，提高高速信號流的傳輸效率；由于各分載波的混合編碼使得抗衰落能力加強；利用離散傅里葉變換和離散傅里葉反變換可以實現各個低速信號流的正交調制與解調。總之，OFDM調制器能有效抵制衰落現象，使無線信號全部被接收。

3.3 消除第一鄰頻道的干擾技術

經過大量的模擬實驗研究發現，數字邊帶DAB信號對于模擬主FM性能的影響總是不同程度的存在，當數字邊帶DAB信號的信號頻率達到130HZ到195HZ之間，其影響效果最小。但是相鄰頻道間始終存在著干擾，理論上FM電臺的分布位置應保證信號接收不被干擾，即干擾功率低于FM主電臺覆蓋范圍邊緣功率值的6dB，但是第一鄰頻道對于主頻道的干擾作用是非常大的，那么要想削弱第一鄰頻道產生的干擾，首先應該考慮的是雙邊帶傳送技術，但是它在消除干擾的同時也會有負面影響，比如減少一次性傳輸的容量，降低傳輸效率。如果我們能最大程度的優化電臺布局，并使頻道達到黃金分割，那么就不會同時出現兩種對稱頻率的第一鄰頻道干擾，也就是說在雙邊帶傳送中至少有一邊不受其干擾，能夠正常傳送數據。

4 結語

數字音頻廣播作為繼FM、AM之后的第三代廣播，是一個全新的數字化音頻廣播，集音頻與通信于一體。隨著現代科學技術的飛速發展，數字化技術是一項前景非常廣闊的現代科技，目前為止，包括我國在內的許多國家都在積極投身于數字化的研究當中，希望能夠做出更大的突破，從而打開世界市場。

參考文獻

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