數字中波廣播發展狀況及探討

吳良通，吳 邊

（浙江省中波發射管理中心，浙江 杭州 310012）

1 數字中波的發展進程與現狀

中波廣播已有近200年的發展歷史，主要特征在于波長較長、發射成本低。早期中波廣播采用電子管發射機，并且在發射機末端設置柵極調幅，借助屏簾同調和自動調頻技術實現信息傳輸，由于技術限制導致發射機發射效率不高，加之設備體積龐大、成本較高導致沒有得到普遍推廣。20世紀70-80年代，利用晶體管和陶瓷管發射機讓發射器體積大大減小，并且發射效能有所提升，隨后陸續研制出的PDM、PSM、DAM 中波廣播發射機，中波發射的穩定性與效能日益改善，我國中波事業也進入了高速發展期。20世紀90年代后，美國研發了高清廣播系統，2003年正式運行的DRM 標準和美國的IBOC/HDRadio 系統開始廣泛用于短波、中波和長波發射當中，我國現已經研制出DRM10kW 發射機，實現了模擬廣播信號轉換數字廣播信號的過程，通過一系列調整達到中波廣播的數字模擬同播可能，拓展了傳輸手段、提升了信號傳輸穩定性，中波廣播已迎來數字廣播時代[1]。

2 數字中波廣播特征與優勢

現有數字中波廣播規范中如使用較為廣泛的DRM標準，對中波頻點內進行了信道劃分，利用數字技術進行信源編碼、信道編碼、多載波調制后產生復合基帶信號，再經由線性放大輸出，或經幅度、相位同步后由傳統發射機末級放大輸出。

其顯著特征為抗干擾能力強傳輸內容質量得到保障，在國內各地開展的數字中波實驗數據表明，使用16QAM 編碼收測點場強63dB 環境信噪比高于20dB 情況下可流暢解碼高質量音頻信號，場強60dB 仍能正常解碼文字信息，且受多普勒效應的影響明顯優于傳統中波，傳統中波在當今電磁環境下63dB 收測點可聽度基本為3分以下，用戶使用體驗差距極大[2]。

工作于純數字模式下的64QAM 編碼的數字中波信號，最大有效數據帶寬約達到20kb/s，能夠滿足AAC+SBR 高清音頻傳輸，同時可廣泛用于公共信息發布等服務業務，如歐洲及北美一些國家的交通公共信息發布就使用了HDradio、DRM 系統。數字中波發射機體積較小，使用的線性放大器整體效能較傳統中波提升巨大，對供電等的要求也更低，結合城市化進程對中波廣播的布點選擇提供了更大的空間。

信道帶寬與信息率的可參數定義性，使得數字中波廣播的傳輸效率與抗噪聲、抗多徑干擾、多普勒效應等之間存在折中調整可能。則針對不同屬性的業務，可配置不同等級的通道參數，來達成高可靠性、高保真、高速移動等不同應用場景的落地方案，在泛用性上較傳統中波有較大提升[3]。

3 數字中波發射機的工作原理

數字中波發射機在信源處理上與傳統中波完全不同，（上圖）以我國使用的DRM/9kHz 為例，其頻點帶寬內被劃分為3 個信道：主業務信道（SMC），包含數字廣播中所傳輸的業務，至多可以進行4種業務的復用，且每一種業務既可以是音頻也可以是數據，區別僅為信源的預編碼方式不同；快速訪問信道（FAC），用于與接收機進行快速檢索的信息，包含解復用的信道參數信息；業務描述信道（SDC），包含主信道解碼參數、節目信息、替換頻率等。

各信道的音頻流、數據流經信源編碼與多路復用后進行信道編碼，在實際應用中綜合考慮有效性、通用性及設備造價經濟問題，DAB、DRM 等均采用約束長度7既26=64狀態的積卷碼進行信道編碼。然后根據各信道重要度選擇不同的符號映射及對應的交織編碼，如常用的SMC-16QAM/FAC-4QAM/SDC-4QAM，對應的交織深度為SMC-192/FAC-96/SDC-96。最終各信道已調載波經由OFDM（正交頻分復用多載波調制）單元映射后生成COFDM（編碼正交頻分復用）復合基帶信號。

新型的數字發射機可直接使用線性放大器，將COFDM 基帶信號轉換為模擬信號經末級放大輸出發射（圖右上）。現有數字中波實驗及改造等多使用原有PDM、DAM 發射機，對信源及激勵部分進行改造實現，在獲得DRM 信號（COFDM 復合基帶）后，需將此信號的幅度分量A（t）作為調制信號、相位分量Φ（t）作為激勵信號輸入至發射機。因二者機內通道不同寄生延遲存在差異，處理后的信號需插入延時同步設備對齊時間后進入末級調制放大輸出（圖右下）[3]。

4 數字中波的發展方向

4.1 政策扶持與技術儲備

從國家的角度講，需要完善管理體系，加快信息化建設模式建設，這是推動我國廣電行業發展的重要保證。數字廣播在近20年來得到較快發展，并且管理體系不斷完善，不過整體上還與發達國家存在一定差距，所以我國政府需要建立健全相關機制、不斷加強技術創新、推動系統升級，提升中波廣播性能。這一過程中需要吸收國外先進經驗，同時也需要加強應用型人才的培養，目前我國在數字中波的人才培養方面較為欠缺，普遍缺乏應用型人才，所以國家需要切實加強相關專業設置與人才培養，促進高校與行業聯動。

數字中波的發展空間，目前最大的制約在于接收設備工藝復雜造價較高，用戶端難以得到普及，急需相關產業的協同提升。結合時代發展需求，努力推動自主編解碼、基帶芯片產業升級，提供廉價可靠的接收設備促進業務落地形成良性閉環。

4.2 提升體驗擴大受眾

數字中波發展中，在語音編碼時通過SBR 技術可以提升窄帶語音編解碼系統性能，提供給廣播者12KHz 解說音頻帶寬，用于例如多語言廣播。由于多語音編解碼系統都是窄帶的，SBR 的重要作用不僅在于提高語音質量，而且可以用于提升語音的清晰度和語音的可懂度。在實驗測試中DRM 廣播的音頻質量顯著優于傳統中波、調頻廣播，而且接近CD 音質，即使采用16QAM 模式，音頻質量也明顯優于傳統中波，而等同于調頻廣播，覆蓋更是超過同等模擬功率的覆蓋范圍，廣播接收用戶可實現移動接收高清音頻信號，且受地形和范圍影響與傳統中波相比更加寬闊，體驗度可顯著提升。廣播同步模式的構建還可方便用戶跨區域連續接聽廣播，不用切換區域所在頻段信號頻率，提升用戶體驗感，受眾群體也必將有所擴大。

4.3 公共服務數據傳輸

廣播公共服務體系是公共文化服務體系的重要組成部分，是一個國家和地區、社會發展的重要標志。我國國土面積遼闊，地形復雜，地質形態多樣，氣候復雜多變，因而，自然災害頻發多發，給廣大人民群眾和國家造成了嚴重的生命和財產損失，因此建立覆蓋全國各地的廣播公共服務體系實現公共服務數據傳輸的有效性可靠性，是人民群眾防災、減災、避災和政府組織抗災、救災的重要信息平臺，如國接入國家或地方應急廣播平臺。多業務模塊發展，在未來社會發展趨勢中可提供區域范圍內公共熱點播報，用戶可通過公共服務頻道及時接收感興趣信息。中波廣播就覆蓋而言遠大于調頻，且不受地形影響，數字中波的發展對數據傳輸有明顯的提升，這也將大大改善收聽問題，實現公共信息的及時性和有效性。

5 結束語

綜上所述，數字中波廣播發射系統憑借其抗干擾強、傳輸質量高、業務能力豐富、后續成本低等諸多優勢，對我國廣播事業發展有著積極意義。針對當前數字中波廣播發射系統的問題，迫切需要切實提升業務應用面、推動綜合產業升級、優化公務服務數據、提升用戶體驗以謀求長遠發展。