主流數字廣播發展現狀與HD Radio技術

2008-03-13 中國傳媒大學信息工程學院李棟依馬獅廣電資訊網

【摘要】本文綜述了全球主流數字廣播系統DAB/DMB、DRM的發展現狀，闡述了與DAB、DRM相競爭的HD Radio技術的發展與技術特征

3、HD Radio

3、1 HD Radio發展

美國的數字聲音廣播技術最早是在1992年的國際會議上，以IBOC（In Band on Channel-帶內同頻道）的名稱公諸于世的。IBOC技術系統分為在調頻波段使用的FM-IBOC和在中波波段使用的AM-IBOC。

FM-IBOC的競爭對象是DAB。由于在開始的很多年里，技術尚未成熟，在較長的一段時間中幾乎“銷聲匿跡”。經過改進的AM-IBOC系統建議于2000年底提交給ITU，2001年4月，DRM系統建議與AM-IBOC系統建議均被ITU通過而向全世界公布AM-IBOC成了DRM的競爭者。在2002年以前，FM-IBOC和AM-IBOC統稱HQ DSB（高質量數字聲音廣播）。鑒于在數字電視廣播中有HDFM-IBOC和AM-IBOCTV（高清晰度電視），為與其相對應，FM-IBOC和AM-IBOC分別更名為FM HD Radio和AM HD Radio,統稱HD Radio（高清晰度廣播）。

HD Radio技術于2002年被美國FCC批準為美國AM與FM波段的數字廣播標準。它在不影響現有模擬廣播的前提下，使用現有模擬廣播的頻譜提供高清晰度的數字聲音廣播與數據業務。HD Radio基于IBOC（帶內同頻道）技術，是由iBiquity Digital公司開發的。

美國目前有3000家廣播電臺開始了數字化升級改造，其中有1500家已經開始播出數字節目，人口覆蓋率已達到85%。圖1所示是美國播出HD Radio節目的電臺數量逐年快速增長的狀況。

    在世界其他一些國家和地區，HD Radio也得到一定的發展。巴西在2007年年底前全面將HD Radio作為國家標準。墨西哥已經批準將HD Radio技術用于墨美邊境所有電臺的數字化轉換，80%的電臺年底前將部署HD Radio技術。菲律賓已采用HD Radio技術作為FM廣播數字化轉換的標準，并正在評估將HD Radio技術用于AM廣播數字化轉換的可行性。加拿大廣播電視管理機構CRTC和IC已經確認，任何電臺都可以申請HD Radio信號的許可證。
    此外，已經或正在測試、試驗或開展HD Radio運營的國家和地區有：阿根廷、澳大利亞、波斯尼亞、智利、捷克、德國、中國香港地區、印度尼西亞、墨西哥、新西蘭、菲律賓、波蘭、瑞士、泰國、烏克蘭和越南。
    瑞士從去年6月開始了為期2年的開路試驗，證實HD Radio在歐洲使用頻率兼容性問題。在歐洲從2009年開始，除了DAB和DRM外，可能將HD Radio作為第三種數字廣播標準來實施。
    發射機實施HD Radio技術需要的投資大約處于5.3-16萬美圓。
    目前，有40多種HD Radio接收機投放市場，在許多大型商場都可以買到，價格視接收機功能和檔次的不同，處于99-1459.99美圓。2008年便攜接收機上市。到2008年一季度，將有9個汽車制造商的51款不同車型出廠時裝備有HD Radio接收機。隨著原材料成本的下降和模塊制造商的增多，模塊的價格不斷下降，促使接收機價格逐年大幅度下降，如圖2所示。

    HD Radio接收機第二代芯片2008年問世，功耗為150mW。第三代芯片計劃兩年后問世，功耗為50-60mW。
    韓國LG伊諾特公司宣布，該公司已成功研發出迄今體積最小的HD Radio收音機模塊，并已批量生產。這種HD Radio模塊體積為60立方厘米，用途廣泛，可用于生產家電產品、便攜式電子產品和車載設備。利用這種HD Radio模塊生產的收音機，接收信號靈敏度高，播放音質不遜于CD。
    6家總部設在中國的接收機廠家的加入，使得模塊制造商在亞洲獲得了龐大的市場。
    索尼公司于5月28日在美國發布了兩款HD Radio收音機，分別是面向家庭室內的XDR-S3HD和面向車載的XT-100HD。XDR-S3HD售價200美元，XT-100HD為100美元，已于7月上市。XDR-S3HD定位類似家庭迷你立體聲設備，提供AM/FM/HD頻段支持，擁有20個AM和20個FM頻道存儲，并具有鬧鐘功能；XT-100HD則主攻汽車市場，不但可以接收HD廣播，還可以在液晶顯示器上顯示廣播臺的名稱和節目名字。索尼宣稱，兩款高清收音機都能提供“水晶般清澈”的收音感受。

    3、2 HD Radio技術的技術特征
    HD Radio技術系統使用的信源編碼方法是HE AAC-V2，即先進音頻編碼（AAC）與頻帶恢復（SBR）技術、參數立體聲（PS）的聯合，這種編碼方法已在DRM、T-DMB中得到應用。前向糾錯編碼采用的是可刪除型卷積編碼，也與DAB、DRM相同。同時，應用了數字通信中廣泛應用的時間交織與頻率交織技術，減弱由于無線電信道的時間選擇性與頻率選擇性帶來的影響。
    HD Radio使用多載波OFDM傳輸方法，這與DAB、DRM也是完全相同的，只是頻譜的安排（帶寬、載波間隔、幅度、調制方法）不一樣。

⑴ FM HD Radio
FM HD Radio是一種OFDM（正交頻分復用）系統，該系統在常規FM信號兩邊創建了一組數字邊帶，為實現最終的全數字信號頻譜分為三步：混合型、擴展混合型和全數字型。
圖3所示是FM HDRadio混合模式的頻譜分配。混合模式提供100kbps的數據率，其中96kbps的音頻數據和4kbps的輔助數據（歌曲與藝術家名），這種數據分配是可調整的。該模式支持模擬立體聲和輔助業務通訊（SCA）/廣播數據系統（RDS）。數字副載波比模擬的低20dB，數字副載波的頻率間隔為363.4Hz,采用的調制方式是QPSK。