高保真音响的新领域——数字音频广播

当今世界，数字技术已经渗透到我们生活的各个领域，从信息的获取、储存、处理到传输，到处都有数字技术在大显身手。在家用数字音响方面，就有激光唱片（CD）、数字录音机（DAT）、数字盒式录音机（DCC）和超小型光盘（MD）等。尤其是CD唱片，近年来在我国普及较快，它那清晰、优美的声音，唤起了广大听众的质量意识。而目前的AM广播，其音频带宽小于4.5kHz，信噪比＜20dB，单声道播出，易受噪声干扰，接收质量相当差；FM广播虽比AM广播质量有明显提高（音频带宽15kHz，信噪比50dB，立体声播出），但仍达不到CD的质量，且FM广播在移动接收（如汽车音响）时易受地形、楼房等的影响。因此，改善广播的音频质量，早已是广播界和广大听众极为关注的问题。目前，国外已经研究开发了实用的数字音频广播（Digital Audio Broadcasting，简称DAB）系统，其音频质量相当CD的水平，还具有模拟广播（AM、FM）无法比拟的各种优点。DAB已在个别发达国家开始试播，国内外有关专家预测，在1997年前后，将初步形成DAB的产业规模。也就是说，数字音频广播时代即将来临，将为广大听众和音响爱好者提供一个全新的质优价廉的音频节目源。

图1是欧洲开发的DAB系统发射框图，立体声节目的左右信号先转换成数字信号（l6比特量化精度、48kHz取样频率），然后到信源编码中进行码率压缩，加上附加信息，最后经过信道编码和调制发射出去。

信源编码是对模／数转换后的数字音频信号进行压缩，降低比特率，从而降低数字信号所占用的频率带宽，提高频谱利用率，而音质的主观评价仍保持CD的水平。

信道编码的任务是使得信源编码传来的比特流与传输信道有最佳匹配并有足够的误码保护。

FM接收机对多径传输干扰十分敏感，所以，在行驶的汽车中收听FM广播时，经常会听到令人厌恶的噪声，在楼房林立的市区，这种情况更加明显。因此，在DAB系统中，采用了能够克服多径干扰的先进的调制技术，保证各种情况下都能良好地接收。

图2是DAB接收机框图，其结构与发射端相反。

DAB系统采用了先进的信源编码技术、信道编码技术和调制技术，因此，它具有模拟广播无法比拟的各种优点：

·DAB系统的音质可与CD的主观质量相媲美。

·DAB系统具有较强的抗干扰能力，无论固定接收还是移动接收，都能保证良好的音质。

·频率利用率高，预计DAB系统的频谱效率是普通FM广播的4倍左右。

·节省功率，DAB发射所需功率要比FM发射所需少几十倍。

·除声音节目外，还有附加信息。

目前，国际上的DAB方案主要有两种，一是欧洲尤里卡147计划开发的DAB系统，另一种是美国开发的带内同频（IBOC）DAB系统。

DAB最早是在欧洲提出及设计的，英、法、德、荷等国家共同合作，将DAB作为一个重点开发项目列入尤里卡147计划，于1988年开始执行，现已基本完成，并已在欧洲、加拿大、美国等地举行过多次试验及演示。欧洲开发的DAB系统如图1所示，信源编码采用MUSICAM（掩蔽型通用子带综合编码和复用）方式，利用人耳的掩蔽效应，只对在掩蔽门限以上的声音信号进行编码传输，从而避免了对许多人耳感觉不到的声音进行编码，使比特率大大减少，仅为CD的1／7左右，而音质可与CD媲美。信道编码采用了折叠码，即有效信息比特分散到跟在后面的误码保护比特中去。

调制采用了4PSK（相移键控调制）的COFDM（编码正交频分复用）系统。该系统可以解决DAB在移动接收中所存在的多径干扰等一系列问题，并且具有较高的频谱效率和功率效率。

美国提出了不同于欧洲的带内同频（IBOC）方案。IBOC DAB采用了一种新技术，利用现有的AM、FM广播频率，允许DAB信号与现有的普通模拟广播信号同时占有同一个频谱。美国的这个方案使DAB与现有的AM、FM可兼容并存。该方案虽然还在实验完善之中，但美国凭借其科技实力，很有可能在短期内迎头赶上。

我国的广播界、科技界从八十年代末开始跟踪国外DAB技术的发展方向，并作了大量的基础理论工作。目前，有关部门正着手引进DAB技术进行试验分析，以便制订符合我国国情的DAB技术标准。DAB接收机专用IC也在开发之中，众多的电子企业对DAB接收机的生产表现出极大的兴趣。可以预期，数字音频广播在我国的开播已为期不远。（张念红）