数字音频标准的比较与分析

1数字音频标准的比较与分析随着数字技术在广电领域的广泛应用，数字音视频标准不断出现，目前，在卫星，有线，地面，移动多媒体（手机电视）领域，源于欧洲的DVB标准，我国自主研发的地面数字电视标准DMB-T，美国高通的MediaFLO,韩国的T－DMB标准等在不同领域，不同地区得到不同程度的应用。在音频方面，传统的模拟广播也受到越来越多的挑战，数字广播应运而生，数字音频标准逐渐确立，DAB（数字音频广播）、DRM（数字广播联盟）标准先后出现，并在各地得到不同程度的应用。一、数字音频标准的发展历程在世界范围，为了实现数字化，有关声音广播的研究、开发和试验已经走过了近15年的历程。DAB是以数字技术为手段，由广播机构向移动、固定或便携式接收机传送高质量的声音节目和数据业务。源于欧洲的DAB技术，于95年标准化后，在欧洲发展迅速。今年，我国确定DAB作为30MHz-3000MHz地面数字音频广播系统的标准。中、短波广播数字化的开发也有大约10年的历史。与DAB不同，中、短波广播是远距离、覆盖范围广的广播，尤其是短波广播，全世界必须采用统一的制式与技术规范。总之，它要兼顾考虑的问题比DAB复杂得多。1998年3月在我国广州成立了数字AM广播的国际性组织DRM，承担统一制式、制定标准的任务。经过几年的努力和多次大规模严格的开路实验，数字AM广播技术已经成熟。2001年7月，以欧洲电信标准的形式公布了DRM系统规范；同年9月公布了该标准的第二版本(ETSI101980VI.1.12001-09)。国际上不少广播机构的部分发射台，已经从2003年6月16日开始，将DRM系统正式投入广播运行，这标志着30MHz以下广播新时代的开始。二、两种标准各自不同的技术特点和相互关系(一)各自特点1.工作原理不同1)DAB发射系统2)DRM发射系统22.工作在不同的频段粗略地分，DAB是30MHz以上的广播，DRM是30MHz以下的广播。它们使用不同频段的频率资源，发展与应用没有任何冲突。具体来说，DAB的工作频率范围是47MHz～3GHz，目前，我国尚未为DAB广播划分工作频段，所有试验都是参照欧洲的频段而选用试播频率的。按照国际电联的决定，DAB有三个频段可供使用：I波段：47-68MHz；III波段：174-240MHz；L波段：1452-1467.5MHz。DRM的工作频段与现今模拟长、中、短波广播完全相同。3.覆盖方式与范围不同DAB覆盖有三种方式：地面(T-DAB)、电缆或光缆(C-DAB)和卫星(S-DAB)。在地面覆盖方式中，可以使处于不同地点的多个发射机单频网(SFN)运行，实现较大范围的覆盖。地面DAB也可仅使用单一发射机实现小范围的覆盖。对于全国性节目来说，通过卫星进行全国覆盖可能是最经济的方案，可以节约地面同步网建设、节目和数据馈送及维护、运行费用。DRM的覆盖方式与模拟AM完全相同。4.带宽、传输能力(数据率)与频谱利用率不同DAB是应用COFDM技术、带宽为1.536MHz(与工作频段无关)的宽带系统，可以传输的总数据率为2432kb/s，频谱利用率为1.583b/s/Hz。在总数据率中，用于传送主业务的数据率为2304kb/s。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，在DAB中每套立体声节目占用约250kHz的频谱。DRM系统虽然也应用COFDM技术，但带宽仍然保持与模拟AM一样(9kHz或10kHz)，其可以传输的数据率与所选工作模式及调制方法有关。5.信源编码方法不同在DAB中应用了MUSICAM编码方法(即MPEG-1LayerⅡ)。DAB将来也可以使用MPEG-2LayerⅡ，进行环绕声和多语言广播。在DRM广播中，根据播送节目(音乐还是语言)及传输模式，可以选择MPEG-4中的三种编码方法及频带恢复(SBR)技术。在数字AM系统中，音乐节目使用MPEG-4AAC(先进音频编码)方法，同时为了实现高音频成分的听觉效果，还使用SBR技术；语言节目选用CELP(编码激励线性预测)(比特率4～20kb/s)或HVXC(谐波矢量激励编码)(比特率2～4kb/s)，以传送多套节目。(二)两种标准的相同或相近之处31.信道编码方法相同在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。DRM使用的信道编码方法及删除矢量与DAB完全相同。2.调制方法相近DAB是多载波宽带系统，采用COFDM技术，将经过处理的数据分配在每个载波上。为了获得较强的抗干扰能力，每个载波采用数据率较低的4DPSK调制。在DRM系统中也使用COFDM技术，但根据传输条件和播送节目的不同，可选择QPSK(4QAM)、16QAM或64QAM等不同的调制方式，接收机能自适应解调。3.都具有同步网运行能力同步网运行的最大优点：一是节约频谱，二是节约发射功率。COFDM是多载波并行传输方法，与单载波相比符号期很长，可以有效抵御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，还人为给符号持续期增加一个“保护间隔”。经过这样处理，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，所有的多径信号就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(SFN)运行的基础。DRM系统采用了与DAB相同的技术，也有同步网运行的能力。(三)相互关系发展DRM广播的目的，是以近似调频的声音质量取代现存的模拟中短波广播，DAB系统，则通过传送CD质量的立体声节目，替代现有的调频广播。DAB和DRM广播之间不是相互竞争的关系，而是一种互补。DAB在本地范围有突出的优点，DRM能够利用调幅广播所用频段的传播优势，进行远距离、大面积覆盖，并且，许多广播电台、制造商、网络运营者，作为DRM组织成员，也开始积极涉足DAB服务。在广播数字化后，听众收听当地广播通过DAB，而收听远距离和国际广播通过DRM。三、未来应用前景DRM技术用于AM广播可以在现有的频率规划下，使用已有的频率和带宽，无须进行新的频率规划；从频率资源的利用来看，可以充分发挥30MHz以下的广播波段的特点，能实现远距离和大范围的覆盖，是实现地区性、全国性及国际性广播覆盖的最佳手段之一；具有良好的快速移动接收特性，这是其它数字传播媒体所不能比拟的。DRM系统充分考虑了与现有模拟业务的兼容，并保证了由模拟广播向数字广播的平滑过渡。现有的模拟发射机通过数字化改造，升级，可以进行数字调幅广播。DRM系统在传送音频的同时，还可以传送数据文本信息，这些特点为未来的产业开发提供了新的途径。接收终端的价格曾经是影响DRM技术推广的主要因素，目前，随着更多的厂家加大研发投入和新技术的不断应用，DRM接收机的价格逐年下降，逐渐接近大众的消费水平，最近出现的借助计算机支持的软件接收机，更为DRM的推广起到了促进作用。随着数字技术的不断发展，DAB已由单一的数字声音广播发展为可传输声音、数据、图像的数字多媒体广播体系（DMB）。从目前的DAB系统过渡到DMB，无需对现存的DAB广播前端进行任何改动，只要在前端设备上引入一个DMB视频编码器。就可以实现从DAB到DMB的过渡。DMB系统中仍延用了DAB的整个系统，只是在DAB的MSC（主业务信道）中划分出一个独立的子信道用于视频业务。而像原先DAB中所固有的声音业务，数据业务都保持不变，这也使得DMB的部署相对较为容易。而新增的视频业务则主要通过前端的DMB视频编码器来实现。4现在，人们对手持移动多媒体的需求日益上升，手机电视技术成为近年来的人们关注的热点问题，其中，在一些国家和地区，利用原有的DAB系统，通过系统升级，搭建DMB系统试验网络，进行相关试验的运营商数量日益增多。特别是在韩国，由于受到手机终端厂家的支持，建立在DAB标准基础上的T-DMB标准已经形成，并开始商用。国内地方广电运营商对手机电视技术也一直比较关注，希望发挥自身技术优势，在未来的手机电视，甚至移动多媒体市场，拥有自己的一席之地。因此关于DMB的相关试验也在地方广电的支持下，逐渐展开，并且摸索出一些规律，积累了一定的经验。上海拥有国内第一张也是目前唯一的一张由国家广电总局颁发的手机电视集成运营牌照，在05年搭建了L波段DMB系统试验网，取得了一定的经验，目前，已经进入商用阶段；北京在今年的9月也经过批准，正式开播DAB系统，内容包括2套视频和12套音频节目；可以覆盖珠江三角洲的手机电视广东省网也在搭建试验过程中。我认为，随着技术的不断发展，DMB产业化的不断完善，DMB标准将逐渐取代DAB标准，作为移动多媒体技术之一，不单纯可以传送音频节目，更可以用于视频、数据等多媒体节目的传送；DMB系统通过卫星，可以进行大范围的覆盖，取代DRM的覆盖优势，与DRM相比，带宽的优势，则可以传送更多种类型的节目，因此，DRM标准若想不被DMB标准所取代，在技术上，产业化上，必须有新的突破。以上观点，只是一家之言，期望得到同行的批评和指正。