数字音频广播技术的试验与创新

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1、数字音频广播的试验与创新广播科学研究院高鹏广播科学研究院高鹏 广播科学研究院广播科学研究院主要内容?数字音频广播技术概述 ?DAB系统的试验与创新 ?HD Radio系统研究与实验 ?DRM系统的研究与试验 ?我国CDR系统的研究进展广播科学研究院数字音频广播技术? 什么是数字音频广播 ? 以数字技术为基础，采用先进的音频数字编码、 数据压缩、纠错编码以及数字调制、传输技 术，对广播信号进行全面数字化处理的广播系 统 ? 广播数字化的意义 ? 数字信号便于处理、存储、交换 ? 数字技术的引用可以有效改善音频广播的声音 质量 ? 有效降低发射机功率，减少电磁污染 ? 数字技术的引用可以提高频谱利

2、用效率，引入 新的业务形式广播科学研究院当前数字音频广播的各种形式? 狭义的数字音频广播 ? 地面广播 ? III波段/L波段：DAB ? 调频波段：HD Radio/DRM+ ? 调幅波段：DRM/HD Radio 等等 ? 卫星广播 ? DSR/ADR/WorldSpace/XM Radio ? 广义的数字音频广播 ? 互联网广播 ? 各种形式电视广播中的声音广播广播科学研究院Eureka147 DAB? 研究开始于七十年代末期 ? 1986年被列为欧共体Eureka-147计划， 1988年1月1日开始执行 ? 1995年正式成为ETSI标准， ? 1995年9月英国BBC首先开始了DA

3、B的正 式广播 ? 目前在欧洲、亚洲、澳大利亚等地得到广泛 的应用广播科学研究院数字音频广播（DAB）的特点? 使用III波段或L波段，带宽1.5MHz ? 声音质量可达CD水平 ? 具有极强的抗多径传播引起的衰落能力 ? 可利用地面、电缆和卫星进行覆盖，适合于 固定、便携和移动接收 ? 支持单频网(SFN)组网，节约频谱资源 ? 可以实现多种多样的数据业务，包括实时视 频业务（DMB）广播科学研究院数字音频广播标准体系? DAB的几个主要标准 ? DAB ? ETSI EN 300 401 ?GY/T 214-2006 ? DMB ? T-DMB（ETSI TS 102 427/428） ?

4、 DAB-IP（ETSI ES 201 735） ? DAB+ ? ETSI TS 102 563 ? 推送式业务标准推送式业务标准广播科学研究院国内在DAB的领域研究与创新? 上世纪80年代末，开始跟踪研究 ? 上世纪90年代，研制关键设备，建立试验系 统，搭建了两个DAB先导网? 佛山先导网 ? 北京-廊坊-天津单频网 ? 本世纪初，实现了亚洲最早的基于DAB平台 的实时视频业务传输 ? DAB+ WMV8 ? 近两年北京人民广播电台推出的推送式广播广播科学研究院DAB系统小结? 优势 ? 系统传输能力强，支持多种多样的数据和多媒体业务 ? DAB信号传输鲁棒性较强，移动接收性能较好 ?

5、产业化基础比较成熟 ? DAB系统所涉及的专利已经或即将到期 ? 劣势 ? 需要占用III/L波段频率资源 ? 完全数字化系统，没有数模同播机制 -“天时”太关键广播科学研究院HD Radio系统简介? HD Radio系统 ? 美国iBiquity公司针对FM广播和AM中波广播数字 化改造而开发的一种带内同播（In Band On Channel，IBOC）数字音频广播系统。 ? 目前HD Radio系统已经在美国境内有60多套试播 节目，试播的发射台超过2000多座。 ? “HD”的涵义 ? 不是“高清”（High Definition），也不是“混合（ Hybrid Digital）”。

6、“HD Radio”是iBiquity公司 为这种特殊的IBOC数字广播系统注册的商标，并不 代表任何其他的涵义。广播科学研究院HD Radio 的特点? 带内同播（IBOC） ? 在模拟调频广播两边增加数字信号，可选多种工作模 式，不改变现有频率规划 ? 模数切换（Blending） ? 如果数字广播信号的误码率在接收门限以上，则输出高 质量的数字音频信号，否则输出模拟广播节目以保证用 户收听效果的连续性 ? FM广播可以达到接近CD音质，AM广播的音质可以达 到接近现有模拟FM立体声音质 ? 可以有效地消除多径、多普勒频移以及突发噪声等其 他干扰对接收质量的影响，提供数据业务支持能力广播科

7、学研究院FM HD Radio混合模式广播科学研究院FM HD Radio扩展混合模式广播科学研究院FM HD Radio全数字模式广播科学研究院AM HD Radio混合模式广播科学研究院HD Radio系统的标准体系结构? 一个标准正本： ?NRSC-5-B 带内同频道数字音频广播系统标准 ? 十个参考文献： ?SY_IDD_1011s rev. E：FM HD Radio 空中接口第一层 ?SY_IDD_1012s rev. E：AM HD Radio 空中接口第一层 ?SY_IDD_1014s rev. F：HD Radio空中接口第二层：信道 复用协议 ?SY_IDD_1017s r

8、ev. E：HD Radio音频数据传输协议 ?SY_IDD_1020s rev. E：站点信息业务协议 ?SY_SSS_1026s rev. D：FM HD Radio传输系统规范 ?SY_IDD_1028s rev. C：主业务数据传输协议 ?SY_SSS_1082s rev. D：AM HD Radio传输系统规范 ?SY_IDD_1085s rev. C：节目业务数据传输协议 ?SY_IDD_1019s rev. E：先进应用业务传输协议广播科学研究院国内对HD Radio的研究? 跟踪研究始于上世纪末 ? 2007年底起，广播科学研究院对调频HD Radio系统进行了实验室测试和北京

9、地区场地 测试 ? 广科院与无线电台管理局、中央人民广播电台 共同承担了广电总局“北京地区HD Radio试验 广播及发射设备改造技术研究”项目 ? 中央人民广播电台、无线局、广科院等六家单 位承担总局2009年科研项目“HD Radio研究”广播科学研究院实验室干扰测试结果HD ? 模拟FM设置100kHz200kHz单声道立体声单声道立体声D/U (dB)STDD/U (dB)STDD/U (dB)STDD/U (dB)STD固定接收4.54.527.89.82.712.223.52.72km/h4.66.027.86.12.25.523.13.460km/h5.15.027.86.73.

10、26.823.24.2150km/h5.66.427.85.43.010.123.52.6广播科学研究院数字/模拟功率比为-20dB时HD Radio数字信号的覆盖情况广播科学研究院宿主模拟调频信号立体声覆盖情况广播科学研究院HD Radio系统小结? 优势 ? 在不改变用户调谐习惯的前提下数模同播 ? 一定程度上消除了数字广播系统的“峭壁效应” ? 有一个明确可操作的授权模式，具备产业化推广的基础 ? 劣势 ? 中波调幅HD Radio的频道带宽设置与我国频率设置 （9KHz）不同，为10KHz ? Blending需将模拟广播节目进行延时播出（约7-8秒） ? 目前HD Radio系统尚未

11、实现单频网组网功能 ? 部分技术属于私有技术，专利授权模式比较特殊 -“地利”也很关键广播科学研究院DRM系统简介? DRM组织1998年在广州成立，目标是开发数 字长、中、短波广播的世界范围的标准 ? 2001年向ITU提交了30MHz以下数字调幅广 播正式的建议书（ITU-R BS.1514）获得通过 ? 2001年10月成为ETSI标准，并在2002年1月 30日经IEC通过（IEC 62272-1） ? 2004年开始DRM组织将DRM扩展到30MHz至 120MHz频率范围的研究，即为DRM+ ? 2009年8月ETSI正式发布包含DRM+的DRM 标准广播科学研究院数字调幅广播（D

12、RM）的特点? 使用短波/中波调幅频段（DRM30）、调频 频段甚至III波段的下半段（DRM+） ? 调幅频段（DRM30）可以达到立体声调频质 量，调频频段（DRM+）可以达到CD音质 ? 具有很强的抗多径传播引起的衰落能力 ? 支持单频网(SFN)组网，节约频谱资源 ? 可以实现低数据率的数据业务，甚至视频片 段传输广播科学研究院数字调幅广播标准体系? DRM的几个主要标准 ? ETSI EN 201980（DRM/DRM+）? 数据业务相关标准数据业务相关标准 ? ETSI TS 101 968 ? 接口标准接口标准 ? DCP（ETSI TS 102 358） ? MDI（ETSI

13、TS 102 820）广播科学研究院国内在DRM的领域研究与试验? 上世纪90年代，DRM组织在中国广州成 立，广播科学研究院成为其创立会员之一 ? 本世纪初，国内开展了多次长距离短波 DRM广播和中波DRM覆盖试验 ? 海南-北京、黑龙江-香港、新疆-欧洲 ? 长沙、杭州、广州等 ? 在总局组织下，研制关键设备，改造模拟调 幅发射机，建立试验系统广播科学研究院DRM系统小结? 优势 ? 能有效提高调幅/调频频段音频业务质量 ? 能够实现长距离可靠传输 ? 能够组建单频网，实现大面积覆盖 ? 能有效提高频谱利用效率，支持数据业务 ? 劣势 ? 信源编码算法专利费较高 ? 接收机市场一直未打开，

14、价格居高不下 -“人和”必不可少广播科学研究院柳暗花明又一村-CDR? 道路是曲折的，前途却是光明的 ? 对国外多种技术方案进行了深入研究，积累 了丰富的、宝贵的经验 ?天时、地利、人和万事俱备 ? 国家鼓励自主创新，CMMB、地面数字电视 等研究及产业化积累了宝贵的成功经验 ? 国内运营商对频谱资源的需求越来越迫切， 产业界的热情高涨 ? 国内在音频信源编码方面取得了突破广播科学研究院CDR项目基本情况? 从2007年底开始，广播科学研究院利用财政 部基本科研业务费支持，开展了自主知识产 权的调频数字音频广播系统研究 ? 广播科学研究院牵头，承担总局2011年科研 项目数字音频广播传输关键技

15、术和系统研 发及试验（一期） ，中国国际广播电台牵 头研究业务形式和复用技术 ? 广播科学研究院牵头，中国国际广播电台、 中央人民广播电台等十余家单位参与，联合 申请2012年科技支撑计划项目广播科学研究院CDR系统的主要特点? 针对调频和中波调幅优化的系统传输方案 ? 灵活的频谱配置结构 ? 集成自主知识产权的信源编码算法（DRA） ? 采用更高效的信道编码算法（LDPC） ? 支持逐步演进的系统架构 ? 分层调制技术 ? 多频道频率分集技术广播科学研究院CDR系统传输方案设计? 针对不同应用场景，设计了三种传输模式： 单频网覆盖、高速移动接收、高数据率传输广播科学研究院CDR研发工作进展与计划? 目前已完成调频频段系统传输方案设计，已 申请发明专利12项 ? 开始基于FPGA硬件平台的样机整体联调 ? 预计年底前完发射机的数字化改造工作，开 展试验室和外场测试 ? 计划明年开始启动中波调幅频段系统研究工 作广播科学研究院谢谢！