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 业内资讯 => 未来的数字多媒体广播(DMB) 打印此页】 【返回
发布日期:[2005-2-19]    共阅[1899]次
    
一、 前言
  进入九十年代后,数字广播技术有了长足的进步。从世界范围来看,数字化将是广播技术发展的必然进程,而其中的数字音频广播(DMB)则将会成为继传统的调幅、调频广播之后的第三代广播,究其原因主要源于以下几个方面: 其一,数字压缩技术的成熟及大量推广应用。在不影响主观质量评价的前提下,其音频码率可以压缩近10倍,图像码率可以压缩100以上; 其二,高效的数字调制技术和纠错编码技术同样得到了高速发展,前者使射频的频谱利用率达到5~6bit/HZ以上,后者则使信号处理和传输更加可靠; 其三,微电子技术的完善和成熟。随着深亚微米级大规模集成电路生产工艺及技术的不断进步,使得各种对数字音频信号的处理手段,像压缩编码、调制、差错控制等技术不仅在方法上已成熟,而且其硬件实现也已经能够满足广播业发展的实际需要。 以上几方面技术的综合应用,使得高质量的数字音频信号传输所占有的带宽甚至远小于模拟信号需要的带宽,从而使窄带处理和传输高质量的数字广播电视信号成为可能,由此也为今天数字广播的迅速崛起创造了必要的技术条件。

二、 DAB发展的动因
  促使DAB发展的因素很多,其中一个重要的原因是现存广播技术模式已慢慢不能适应现代条件下人们对广播服务的要求。像调幅广播(包括中波及各波段的短波广播)只能作单声广播,可传输的音频带宽小于4.5kHz(而人耳的可闻声域在20 kHz)。信噪比亦很少,在20dB左右,故可作二声道的立体声广播,但其质量已远低于节目源的本身,同时又很难保证移动接收条件下的信号质量,其外现有二种广播形式由于技术条件的限制均难以实现数字多工业务开发,而在现代信息社会条件下,不能满足人们对各种高速高可靠性数字信息传递要求的技术,虽然已开始落伍了。 另一个重要原因则是广播环境的改变,进入七十年代以来,由于数字技术的广泛应用,声音的拾取、记录、重放质量得到了极大的保证,尤其是八十年代后期CD唱片的应用和普及,CD机进入了广大听众的家庭,更提高了听众对播出质量的要求。同时由于广播事业的迅速发展,相同频段内分配的广播发射频率越来越多,各播出频率间所需的保护间隔越来越难以保证,引起了越来越多的邻频甚至同频干扰;另外,由于交通工具的日趋普及,人们生活的节奏变快,途中的移动群体越来越大,这些对移动接收自然提出了更高的要求。 以上这些因素,加上DAB技术本身省电,节约频谱及很强的数据传输能力和优越的移动接收性能等一系列显著优点,同时更由于各相关技术的成熟,使得DAB得以迅速发展,亦在近几年里得到世界上越来越多国家的关注和接受。

三、 DAB实现了向DMB的飞跃
  欧洲人开发DAB的初衷主要在于提高声音播出质量和提供高速移动接收性能和传统的广播技术相比,基于数字技术的特点及DAB中采用的独特的信道编码技术,确实使DAB的播出质量可以达到“CD”质量,同时,兼有很强的移动接收能力。但在现代市场经济社会条件下,任何一项技术的应用和发展,都必须接受市场法则的检阅,市场认同的技术或产品才有生命力,才能有发展的潜力。对于DAB技术而言,主要的进步表现在传统广播业务声音质量的突破上,而不能突破传统单一声音广播业务的瓶颈。基于广播听众的现实需求和消费心理及当前社会物质生活高度发展后人们对信息消费多元化要求等因素考虑,仅靠高质量声音广播这一单方面优势必然会受到很大的局限。故此只有在DAB技术优势的基础上开发数字方面多功能应用,将传统广播的单一声音业务的基础上能同时传递各种诸如图象、文字、数据、图片及活动影像等数字业务,这样便为传统广播业务的发展开辟了广阔的空间,由此也促使DAB实现了向DMB(数字多媒体广播)的飞跃。

四、 DMB广播的技术优势
  所谓的数字多媒体广播(DMB)是指将数字化了的音频信号及各种数据业务信号,在数字状态下进行各种编码、调制、传递等处理,由于数字信号在进行各种处理过程中,只有“1”和“0”两种状态,传递媒介自身的特征,包括噪声、非线形失真等,均不能改变数字信号的品质,同时又可方便地进行各种数值运算及各种逻辑编码运算,由于数字技术这些独特的优点,故在引入或替代现存的模拟系统后,便极大地改变了现存系统的技术运作环境,提高了系统的整体技术性能指标达到现存模拟技术无法实现的运作质量和要求。
  1、提高了音频信号的传递质量 和现有的模拟体制广播相比,由于数字信号自身的高可靠性,使得无论是在音频信号的处理或是在传递上,其声音的质量不变,即可保持演播室的品质,故相对于FM,其在 几个主要音频指标上有上百倍乃至数百倍的改善,即可以达到人们常说的“CD”质量。
  2、有很高的功率效率 同样由于数字信号传递的高可靠性及高抗干扰能力,接收机灵敏度可以做得较高,从而使得在实现和现存FM相同的广播覆盖要求情况下,其对发射功率的要求要低得多。以目前我们试播的DMB技术来看,其六套高质量音频节目共用1KW的功率发射,接近一套FM广播独用10KW发射的覆盖面。由此可见DAB的功率效率相对于FM有成百倍的改善。 功率效率的大幅度提高,不仅仅是意味着能源的节约,另外还有很重要的一点是大幅度减低了DMB建台的费用。理由是DMB单机通道最多可发射六套高功率DMB节目功率等级要求又很低,故此相对于要分别发射六套高功率FM节目来说,一方面占用的机房面积要小数倍,另一方面其供配电、稳压、空调等辅助动力系统的容量则亦要小百倍,同时需投资较大的天馈系统亦要简单很多,尤其是新建台费用减少,建台周期也缩短很多,对将DMB大面积推广使用极为有利。
  3、很高的频谱效率 如前所述数字调制技术有很高的频谱效率,具有对DMB 来说尽管为了解决移动接收的问题而采用QPSK调制,频谱效率在2bit/Hz.s,其在1.5MHz的射频通道里不同时传送6套高质量音频节目,这样在一个电视频道8MHz带宽里,在考虑了各通道保护间隔的的情况下,可以方便地安排四个DMB通道,即可安排24套节目,同样以现在的调频台数基本上可以容纳60套以上高质量的音频节目。如果再考虑播出若干套要求低一些的语言性节目,则同时播出的节目个数还要多许多。这当然在现行模拟体制下是无法想象的。
  此外,DMB还存在一个重要特性,即可方便地组成单频网(SFN)利用该项技术可实现同内容的大面积覆盖,甚至是全省、全国范围的覆盖,这在实际上也极大地节约了频率资源,提高了频率的再利用率,这样综合考虑起来,DMB的频谱效率会更为突出。 除了上述之外,DMB还有抗多径干扰、快速衰落以及移动接收能力强,数据传送能力高的特点。
五、 DMB关键的技术
DMB具有良好的性能是由于它采用了现代先进的数字化技术,其中最关键的技术包括:
 1.MUSICAM信源编码
 按照人耳听觉特性把信号中对声音的音色和发音位置确定没有作用的不分去掉,就可以使传输的数据量显著降低,DMB的源编码就是利用这个原理,采取MUSICAM方法,使原来CD中立体声信号所需要的数据率由1411 kb/s降为192kb/s,MUSICAM方法在主观质量、数据率、处理过程所需的时间延迟以及复杂性等方面,提供了最佳的折中,是最适合DMB使用的源编码方法。国际上多次大规模试听实验证明,即使受过训练的聆听者“金耳朵”,也听不出与未经编码压缩的信号的区别。正因为DMB进行了数据压缩,使它能够传输多套的节目和丰富的文字、图象。
 2.用COFDM的信道编码和调制
 在DMB发射机中采用了COFDM(Coded Orthogonal Frquency Division Multiplexing-编码正交频分复用)的方法来传输。这种编码和调制方式,采用了在数据流里人为加进冗余进行差错保护,以及其他信道编码技术,以便修正传输中可能出现的差错。 为得到一个均匀的差错分布,使本来相邻的信元在时域和频域上尽可能远地分开来传送,这样接收端经过去交织恢复信元原来的顺序后,同时也就把可能出现的“块差错”拆开为相距较远的单个比特差错,从而容易予以修正。 DMB的传输中,将每个COFDM符号人为地延长一段时间,即在每个信元后认为地插入保护间隔。通过保护间隔,可以确保各种反射波不会干扰当前接收到的直达信号的码元,经过这样处理后,只要反射波与直达波之间的时延差不超过保护间隔,所有的反射信号都会增加接收信号的强度,从而改善收听效果。 DMB使用大量的载波(又称副载波)以代替通常单个载波传送一套节目的方式,即在1.5 MHz的宽带中发送多达 1536 个副载波,而不像FM,仅一个载波。这样,干扰只会影响个别或少量的载频,而大部分仍不会有噪音干扰.
3.单频同步网
 为了实现地面大范围的覆盖,在传统的调频广播中,位置相近(240公里以内)的发射台是不能使用相同的频率。但DMB可以由几个工作于相同的频率,时间同步地发射相同节目的发射台构成一个同步发射网。在同步网中相近发射台的功率信号都能改善接收效果。使覆盖的范围增加了,每个台的发射功率却可以降低。
六、 DMB的应用
我国已将DMB列入国家重点科技产业工程之一。1992年6月广播电影电视部通过了开展DAB重大科研项目的可行性报告。1996年5月国家科委通过了实施方案。
  同年,广电总局广播科学研究院组建了中国DAB实验室,两年来基本完成了对Eureka-147-DAB的测试,并自己研制出MUSICAM、COFDM编码器、复用器等全套发送设备。
  在欧洲,DMB技术已经开始被广泛应用。法国1997年1月,TDF电台在巴黎开始了DMB广播,当时,TDF用两个复用器处理13套DMB节目,SOGETEC公司用第3个复用器再传送多5套节目。DMB已经覆盖巴黎附近1000万人口,占法国人口的17%,1999年DMB在法国已覆盖了各大城市及14个中等城市,人口达2500万。提供服务的数目在巴黎有19套,在里昂为17套,在马赛为22,南特是20套和土鲁市斯是20套。近期,DMB发射网已经在里昂、南特、图卢兹投入运作,每个城市都有3个复用器,每个复用器负责4~7项服务。1999年4月1日,德国的东部开始了DMB广播。现在已覆盖该洲超过95%的地区,270万居民可接收到DMB。1999年5月,巴伐利尔成为第二个有正规DMB服务的洲,最初可以覆盖该洲40%的人口。到2005年同频网将增加到90%覆盖率。现今,德国16个洲全部都表示要发展。DMB已覆盖了30%的人口,约2500~3000万人,有超过100个DMB的节目。德国是成功发展DMB的一个好例子,这是由于德国有8000万人,3800万个家庭,4200万辆汽车,市场的潜力非常大。
  所有这些,意味着DMB技术的推广应用正在全球全面展开,数字化的转变将重新肯定无线广播在信息社会中的地位。DMB发展的前景是美好的。
著者---佛山电台

 
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