数字音频广播DAB

摘要：模拟广播向数字广播过渡是科技发展的必然趋。数字声音广播是多媒体,除了带给听众丰富多彩的声音广播节目外,还有五彩缤纷的数据业务,充分满足广大听众的不同需要。对广播机构来说数字音频广播节约了发射功率,节约频谱,在频谱资源和能源日益紧张的今天数字音频广播DAB的发展具有给长重要的现实意义。
关键词：节约功率和频谱技术要求
DAB是继AM、FM传统模拟广播之后的第三代广播,除了具备有数字信号传输抗噪声、抗干扰、抗电波传播衰落…等的一切优点外,并可提供CD立体声音质量及数字讯息之怎么写作,且在一定范围内不受多重路径干扰影响,以保证固定、携带及移动接 收之高质量。

1、大量的降低了发射功率,充分利用了频谱资源

随着数字音频技术的发展,电台发射机的功率大幅降低。例如如果现今的模拟FM广播覆盖用数字音频广播（DAB）替代,发射功率可降低为原来的1/30。发射功率的降低,能源的节约带来的广播运行费用的降低是可观的,同时随着发射台发射功率的降低,电磁污染随之降低,环境保护得到改善。对于调频FM广播来说,采用数字音频技术频谱利用率起码为现有模拟技术的3倍。由模拟向数字过渡,需要相应的发射设备和接收设备,必然带动新的产业,给产业界会带来极大的经济效益。
DAB是应用COFDM技术、带宽为1.536MHz(与工作频段无关)的宽带系统,在这样宽的频率范围内,可以传输的总数据率为2432kb/s,很容易计算出频谱利用率为1.583（b/s）/Hz,在总数据率中,用于传送主业务的数据率为2304kb/s。如果每套立体声节目经信源编码后的数据率按2X96kb/s计（可达到CD质量）,信道平均编码率按1/2计,可同时传送6套CD质量的立体声节目。如果按每套节目来衡量频谱利用率的话,在DAB中每套立体声节目占用约250KHz的频谱。关于数据业务的传输,在DAB中可传送节目相关数据以及独立的数据业务。数据传输分为流模式与包模式。数据业务可以包含在音频帧中的PAD（节目相关数据）数据区,也可以在IFC（快速信息信道）的IFDC（快速信息数据信道）中传送,也可以在主业务信道（MSC）中传送。

2、数字音频广播的技术要求

在世界范围,为了实现声音广播的数字化,研究、开发和试验已经走过了多年的历程。

2.1 工作频段

粗略地分,DAB是30MHz以上的广播,具体来说,DAB的工作频率范围是47MHz-3GHz,地面广播最佳的工作频段是现今已被FM广播占用的87-108MHz频段。当模拟FM广播退役后,DAB电台可直接搬迁到87-108MHz的频段工作。现今的DAB的工作频率分为四个频段,即VHF（375MHz以下）、UHF（750MHz以下）、1.5GHz和3GHz,前两者用于地面较大范围的覆盖,1.5GHz用于地面小范围的覆盖以及地面与卫星的混合覆盖,3GHz主要用于通过卫星的DAB覆盖。

2.2 传输模式的要求

传输模式（或称工作模式、运行模式）实际上就是在不同的频段,有相应的一套参数。在DAB中,不同的频段有不同的符号长度。随着工作频率的提高符号持续期减小、载波数量减少、载波间隔增大。不管何种模式,射频带宽保持不变,传输主业务的能力（数据率）不变。由于物理条件的限制,用一个唯一的传输模式去覆盖宽的频率范围,并满足其它要求,实际上是不可能的。

2.3 信号带宽相关参数

为满足当前的频道配置,30MHz以下的广播目前信道宽度为9kHz和10kHz,为与模拟信号共同广播,工作于这些带宽的一半（4.5kHz或5kHz）。当频率规划的限制允许时,工作于这些带宽的两倍（18kHz或20kHz）,以提供更大的传输容量。

2.4 传输效率相关参数

对于任意信号带宽参数,为了能够在容量（有用比特）和抗噪声性能,多径和多普勒效应之间进行均衡,都定义了有两种类型的传输效率相关的参数。编码率和星座图参数,定义传输数据时使用哪种编码率和星座图;OFDM符号参数,作为传播环境（条件）的函数,定义OFDM符号结构。
(1)编码率和星座图。为对每种业务或者一种业务的某些部分进行期望的保护,系统提供了一系列选项,以便在某一时间提供一种或两种级别的保护。根据业务的需要,这些保护的级别由信道编码的编码率(如0.6……)、星座图（如4－QAM,16－QAM,64－QAM）或分级调制来决定。
（2）OFDM参数组。OFDM参数组中的每一套参数用于不同的传播衰减条件,以保证信号有不同的强壮性。对于给定的带宽,不同的强壮模式用于不同的数据率。

2.5 信道编码方法

在DAB中使用的信道编码方法是约束长度为7的可删除型卷积编码,可实施等差错保护和不等差错保护,可提供8/9、8/10、、、、8/31、8/32共24种不同的信道编码率。通常认为,在其它方法没有特别显

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著的优点的情况下,选用通用的方法（在DVB中也是应用约束长度为7的卷积编码）对生产和产品的廉价有利。

2.6 移动接收

移动接收时由于多径传播和多普勒效应,会同时出现频率选择性和时间选择性衰落,严重影响接收质量。DAB由于采取了相应的措施,例如频率交织和时间交织、工作在不同的频段有相应的参数,以及采用了抗干扰能力强的4DPSK调制方法,因此,DAB可以确保直到250km/h的汽车速度下,能良好接收。

2.7 同步网运行能力

同步网运行的的最大优点一是节约频谱,二是可以节约发射功率。COFDM是多载波并行传输方法,与单载波相比,符号期很长,可以有效防止具有较大时延差的多径传播的信号,在接收机相遇时产生的符号间干扰。同时,还人为将符号持续期增加一个被称为“保护间隔”的时间长度。经过这样处理后,只要到达接收机天线的多径信号之间的时延差不超过保护间隔,那么所有的多径信号（包括直达的、绕路的或由同步网中其它发射台来的）都会对总的接收信号做出有益贡献。因此,COFDM方法与“保护间隔”构成了DAB有同步网（单频网-N）运行的基础。
3、结语
综上所述,虽然数字音频技术有优点也有缺点,但从长远看数字音频技术是音频技术发展必然的趋势,客观的看待数字音频技术在广播电台系统中的应用,必将对推动技术发展起到良好的作用。