数字声音广播 1 数字声音广播概论

1数字声音广播概论中国传媒大学信息工程学院2一、数字广播的优点①抗干扰和噪声的能力强，无失真与噪声积累，传输质量高。②传输可靠性高。③发射机功率可以降低。3④节约频谱。⑤数字信号便于处理、存储、交换，便于和计算机等联接。数字信号容易延时和加扰。数字信号经过适当处理，可以通过计算机网络实现互联和资源共享。4⑥便于实现多媒体广播。⑦数字化产品体积小、重量轻、功耗省、可靠性高、多功能化和智能化。5二、数字广播的发展回顾与发展趋势6（一）发展回顾*80年代末期德国诞生世界最早的数字声音广播－－数字卫星广播（DSR）*1995年欧洲正式起用数字音频广播（DAB）*90年代中期诞生其它形式的数字卫星广播（ADR）*90年代后期诞生新的数字卫星广播（WorldSpace)7*网上广播*调幅波段的数字声音广播（DRM、IBOC）*当前DAB发展到数字多媒体广播（DMB）8（二）发展趋势全面数字化多媒体便携与移动接收形式多样化91全面数字化数字化记录、存储、交换;数据率压缩技术的发展，使从演播室直到用户的传输全数字化成为可能。各种模拟广播（FM、AM）逐步由模拟向数字过渡。102多媒体数字多媒体广播（DMB）形式：声音广播（主要业务）数据业务（与节目有关的数据—PAD，其它数据业务—PID）静止图像活动图像数字声音广播和数字电视广播的界限越来越模糊，相融合为数字综合广播（DIB）。11带来的好处:用户——同时满足不同要求；广播机构——增值业务带来经济效益；工业界——提供开发各种应用产品的机遇，带来经济效益。123便携和移动接收移动接收时，由于无线电信道同时存在的频率选择性和时间选择性（多普勒频移），衰落严重，模拟FM广播接收质量差新的数字声音广播系统，例如DAB，由于采用新的传输方法（COFDM）和一些措施，既可固定接收，也可便携和移动接收，允许车速高至250Km/h,便携和移动接收为大多数用户带来方便，是现代社会的需要。134形式多样化地面广播卫星广播电缆（光缆）广播互联网广播各种形式电视广播中的声音广播14三、各种数字声音广播技术概要15（一）世界上最早的数字声音广播——数字卫星广播（DSR）16DSR于1989年8月24日启用，通过卫星DFS1Kopernikus和TVSAT2，在德国范围内可以接收16套节目的数据包。在初期，接收机和天线设备大约为1000马克。1994年TVSAT2停止发射，只能通过Kopernikus和德国电信的宽带网接收。从1995年起，接收机价格降至200马克，总共卖出了大约20万部。DSR于1999年1月15日关闭。171、传输系统182、优缺点（1）优点：直接接收，有最好的声音质量（CD）（2）缺点：不能移动接收无数据业务频谱利用不经济（未进行数据压缩）19（二）阿斯特拉卫星数字声音广播（ADR）90年代中期实施，广播节目通过东经19.20的卫星系统发射。20*与模拟电视节目（图像和伴音）一起通过卫星传送的，用于直接接收的数字声音广播。*卫星转发器全部容量都用来传送数字声音节目，用于直接接收。211、传输系统222卫星转发器上副载波的可能配置23243、优缺点1）优点：频谱利用率高（使用了数字压缩技术）2）缺点：不适合于移动接收不含数据业务254ADR参数•频率：6.12～8.46MHz(带视频信号)0.18～8.82MHz(整个转发器用于ADR)•信道间隔：180KHz•信道带宽：130KHz(-3dB)•立体声信道：12(带视频信号)48(整个转发器用于ADR)•音频编码：ISO/IEC11172—3,LayerII(MUSICAM)26•音频频率范围：20Hz～20KHz•音频取样频率：48KHz•声音样值量化：16比特•预加重：50/15μs•音频S/N：90dB•声音工作模式：双声道(单声),立体声联合立体声27•调制方式：DQPSK•净比特率：192kb/s•传输的比特率：256kb/s•交织：CCITTV.35•卷积编码：3/4,k=7(约束长度)•生成多项式：G0=1111001,G1=1011011•删除：C0=101,C1=110•C/N(26MHZ带宽要求)：BER=1×10-5，9.5dB•上行频率：13-18GHz•下行频率：10.7-12.75GHz28(三)、数字音频广播（DAB）1、特点•适合于固定、便携和移动接收•可利用地面、电缆和卫星进行覆盖•声音质量可达CD水平•单频网(SFN)运行，节约频谱•具有极强的抗多径传播引起的衰落能力•多媒体广播29302、DAB发展数字音频广播（DAB）来源于欧洲。DAB从1987年起就成为EU项目“EUREKA147”，1995年DAB的正式规范（EN300401）出台，1995年9月英国BBC首先开始了DAB的正式广播，紧随其后的有挪威、瑞典、法国、德国等国。非欧洲国家有加拿大、新加坡、中国、韩国、印度、澳大利亚等等。31在2004年以前，在全世界范围内，DAB的市场实施很不理想，不少人对DAB失去信心。近年来又有了新的转机。DAB/DMB被誉为最完美的结合移动视频和移动音频的数字地面广播协议。32目前随着芯片技术的进步，DAB/DMB芯片可以做得很小，适合装载在智能手机和平板电脑中，有许多智能手机已经开发了数字广播接收应用程序。当前DAB/DMB还有一个突破就是很多汽车大厂商开始集成车载系统，一些欧洲厂商如奥迪、宝马等已经开始进行标配。截止2011年，中、西、北欧已经完全覆盖。DAB/DMB是目前全球采用最广泛的数字广播标准。33DAB发射设备制造商主要有BBC、ITIS、Harris、Rohde&Schwarz、Telefunken、Thales等。DAB芯片制造商主要有PHILIPS、ATMEL、PANASONIC等公司。DAB接收机厂商主要有Bosch、Bosch、Grundig、PURE、Kenwood、Pioneer等公司。目前，全球范围有1000多种业务。34在全世界范围内，DAB推广应用最好的国家是英国。2011年底英国有50%的广播听众使用数字广播系统。2011年底英国共有2300万数字广播听众，比去年同期上涨220万（每年增长率大约是20%）。目前49.4%的听众通过数字平台收听广播，其中超过一半是DAB的听众。而且收听时间也有所增长，今年是300万小时，去年同期统计为262万小时。目前在英国，有40%的家庭拥有DAB接收机。目前英国DAB的覆盖率超过了3G（有27%的人收不到3G信号）。由5家网络公司提供的3G网络两者的覆盖率分别为73%和13%，这表明有770万的建筑物没有覆盖。英国的数字地面电视覆盖率是89%，DAB覆盖率是91%。35德国：听众超8300万，面积覆盖82%，业务116个DAB，9个数据，售出接收机54.6万（2009年1月16日数据）。2011年，德国在全国范围内进行数字广播，成为里程碑式的一年。36近年来，在全世界范围内DAB发展最快、取得进步与成效最大的国家是韩国。在2005年的第三季度商业的S-DMB业务在韩国正式运行(收费业务)；2005年的12月1日在韩国的首尔地区（三个发射台）启动了T-DMB的正式运行。所有的业务都没有加密，可以免费接收。372006年2季度，T-DMB覆盖整个首尔地铁网，总长311.5公里，约300个地铁站，每年2.6亿乘客，总投资约3千万美圆，在隧道用LCX电缆，在每个地铁站设转发器。2007年2季度，实现用T-DMB覆盖整个韩国。2007年4季度，实施交互增值业务。到2010年底，韩国期望有5百万S-DMB用户，1千万T-DMB用户。DMB接收机超过700万，面积覆盖75%。5套DAB，5套DMB，6个数据业务。38在韩国，有80%的居民认识（了解）DMB，每个广播机构为移动内容平均投资1800万美圆。39韩国计划：*2008年实现整个地铁的覆盖*提高发射功率，在首尔的两个地方由2kW提高到4kW。*数据率由1Mbps提高到2Mbps*通过DMB的广告，大力推进交互增值业务的扩展*业务提供者支持终端设备的出售。*3D内容。40世界范围生产DMB接收机厂家Samsung,LG,Perstel,JVC,Panasonic,Blaupunkt,Ienovo,Pantech,Sansui,BBEF,i-Tech,Aigo,TECSUN,3Soft,Mercury,Erantech,DigitalCube,ZenNetworks,NewMedialive,neoSolCLIOD,Gigatelecom,Cowon,HyundaiAutonet,P&C,CobaitTechnology,Cenngs,UVBroTechnology,MNTB,Caros,OnTimeTek等41价格在60-800美元，可分为三类：（1）低价，60-120美元（USB接收机等）；（2）中等价格，200-500美元（移动电话）；（3）高价400-800美元（纯DMB接收机，带屏幕软件多媒体播放器和定位器）。带有集成的定位、MS-多媒体播放器和画中画功能基于WENCE5.0的DMB接收机，起价550美元，已投放市场。42中国与欧共体合作，于1996年底开始了中国第一个DAB先导网进行试验广播，但真正开展业务很晚。目前我国DAB采用欧洲标准，听众约有1.32亿。2006年5月18日国家广播电影电视总局发布了我国的数字音频广播的标准：GY/T214-2006《30MHz-3000MHz地面数字音频广播系统技术规范》（从2006年6月1日起执行）。43广东：1996年12月首次实现佛山、广州两台联网起播，1997年7月广东的DAB先导网，中山网建成，广州、佛山、中山三台正式联播起用。现在已经完成广东珠三角六地市的组网，现在数字信号已经有效覆盖以广州为中心的珠三角地区。44北京：北京电台从1996年开始的，参加广电总局北京-廊坊-天津dab先导网试验工作；2006年9月16日北京人民广播电台dab数字多媒体广播开始正式开播。目前有四个频道：频道：CN11ACN11BCN11CCN11D中心频率：208.720MHz210.432MHz212.144MHz213.856MHz20个业务，14套音频，其中4套视频，2套数据。覆盖网络：网络覆盖范围为北京地区六环以内,六个转播发射台构成的SFN单频网可以确保六环内车内手持终端和室内80%的接收效果。五个发射点的网络增益的相当将发射机的功率提高36倍，高效率提供覆盖效果，使六环以外的郊区可以收到DAB。2009年将启动DAB远郊区5个转播点的覆盖工程，全部发射点都实现远程监控，使北京的DAB覆盖整个北京。45上海上海于2005年11月建设了工作于L波段使用DAB模式II的同步发射网。2006年5月期间，首批DMB(数字多媒体手机电视陆续上市。目前上海使用L波段两个频率，两个发射点共4部发射机，上海市区外环以内室外覆盖达到90％。大连08年8月4日正式商业运营。完全覆盖大连市内四区，三台发射机，市内的直放站已经完成21个（计划100个），。2009年完成其他七个县市区的建设，估计直放站需要500个，在2009年年底完成。正在建设中：河南、杭州、沈阳、江苏、深圳、长沙、昆明。463、发射与接收系统47(1)发射系统48(2)接收系统494、信源编码MPEG1AUDIOLAYER2（MUSICAM）505、信道编码：可删除型卷积编码（约束长度为7，母码的编码率等于1/4），可根据数据的重要性不同与应用环境的不同，选择8/9、8/10、……、8/31、8/32共24种不同的信道编码率。51卷积编码器电路526、采用COFDM传输方法宽带多载波系统由许多频谱成正交关系相距很近的副载波构成一个宽带的系统,每个副载波被数据调制（DQPSK），形成一个子信道是窄带的。整个宽带系统占据1.536MHz带宽。可同时传送6套以上、能达CD质量的立体声节目以及数据业务。5354DAB是30MHz以上的广播，分为四个频段：375MHz以下、750MHz以下，1.5GHz