数字广播的创新方向和发射技术研究

数字广播的创新方向和发射技术研究

孟庆志

中海油信息科技有限公司天津分公司，天津市，300450

摘要：无线电数字广播电视发射技术是传统无线电广播电视发射技术的升级与扩展。传统的无线电广播电视发射技术主要采用基于模拟信号的传输方式，存在带宽利用率低、信号质量受限、覆盖范围有限等问题。相比之下，无线电数字广播电视发射技术利用数字信号进行传输，通过数据压缩和带宽优化等手段，不仅可以提高信号质量，还能扩大信号覆盖范围，大幅提升了广播电视服务的质量和效率。

关键词：数字广播；创新方向；发射技术

1数字调幅广播发射机原理

数字调幅广播发射机由A/D转换模块、信源编码器、信道编码器、时间交织器、多路复用器、OFDM调制器、I/Q调制器以及模拟射频功率放大器等组成[2]。经过数字调幅广播发射机的A/D转换模块把广播语音信号通过采样、量化、编码变成数字语音信号，再将数字信号送入信源编码器进行信源编码，编码后送给下一级信道编码器进行信道编码，通过时间交织器将声音与其他信号交织，将多路信号送给多路复用器进行信号复合后，将信号送给OFDM调制器对多路信号进行OFDM调制，再将信号送给I/Q调制器。信号通过射频功放单元将信号进行功率放大后送给天线，将信号以无线电波形式发射出去。

数字调幅广播发射机的关键技术是数字信号处理、信源信道编码、多路复用技术以及OFDM调制技术。数字信号处理单元主要使用卷积编码技术以及交织技术。OFDM调制技术也是发射机的关键技术，OFDM调制中包含了频率交织、符号形成、符号映射、差分调制以及I/Q调制等关键环节。

2数字广播的创新方向和发射技术

2.1广播电视业

随着无线电数字广播电视发射技术的发展，广播电视行业已经在多个方面实现了技术升级和创新。

第一，无线电数字广播电视发射技术的出现让观众能够观看更高清晰度的电视节目。通过数字化技术，以最清晰、最真实的方式将节目内容传递给观众。无论是对于影像的细节处理，还是对于色彩的呈现，都达到了传统技术无法比拟的效果，这对于提升观众的观看体验和提高电视节目的质量有着重要作用[4]。

第二，多子频道节目也是无线电数字广播电视发射技术的重要应用体现。传统的模拟电视频道只能提供单一的节目，而数字电视则能在同一频道内提供多个子频道的节目，不仅丰富了观众的选择，还提升了频道的利用效率。

第三，无线电数字广播电视发射技术推动了互动电视服务的发展。在数字电视中，观众可以通过遥控器选择节目、查询信息，甚至参与节目制作，极大地丰富了观众的观看体验，使电视节目从单向传播转变为双向交互。

2.2网络直播和流媒体服务

在网络直播中，利用无线电数字广播电视发射技术可以实现实时、高质量的直播传输，为用户提供丰富的直播内容。同时，用户在观看直播时，也可以根据自己的网络条件和设备性能选择不同的画质。充分考虑用户的观看体验，让用户在享受直播内容的同时，也能获得更好的观看质量。无线电数字广播电视发射技术使得网络直播不再受限于地理位置，无论观众身在何处，都可以实时观看想要的内容，这对于推动网络直播的全球化进程和扩大直播内容的影响力都起到了重要的作用。

2.3DAB系统

DAB系统是欧洲开发的数字广播系统，可以在同一个频率上传输多个音频流，并提供多种附加服务。DAB系统最早在欧洲推出，已经在多个国家得到广泛应用。在DAB系统中，音频信号会进行压缩和编码，然后在多路复用器中合并为一个数据流进行传输。接收端再进行解码和解复用,得到原始音频信号。DAB系统提供了多种服务，包括文字信息、图像、交通信息等。目前，欧洲已经推出了第二代DAB系统（DAB+）。它采用更高效的压缩算法和更先进的调制方式，能够提供更高质量的音频服务。在欧洲，DAB系统已经得到了广泛应用。例如，在英国，DAB广播已经取代了传统的FM广播，成为主要的数字广播服务。英国广播公司（BritishBroadcastingCorporation,BBC）的数个广播频道都可以通过DAB系统接收，而且还提供了文字、图片等多种附加服务。在德国，DAB系统的覆盖率已经达到了98%，可以提供高质量的音频和多种服务，如天气预报、新闻、交通信息等。在瑞典，DAB系统也得到了广泛应用，其覆盖率已经达到了99%。

2.4DRM+系统

DRM+系统是由国际电信联盟（InternationalTelecommunicationUnion,ITU）推荐的数字广播系统，适用于短波、中波和超短波频段的广播服务。DRM+系统可以在同一个频率上传输多个音频流，并且具有高度的灵活性，可以根据不同的需求进行调整。DRM+系统的优势在于其覆盖范围广、传输质量高以及可靠性强。目前，DRM+系统在欧洲、亚洲、非洲等地已经有了广泛的应用。例如，印度的AllIndiaRadio(AIR）就采用了DRM+系统，可以覆盖整个印度国境内的广播。在中国，DRM+系统也被广泛应用于中短波广播，如中央人民广播电台的“中国之声”节目采用DRM+系统进行数字广播，可以提供高质量的音频服务。

2.5OFDM调制技术

数字调幅广播发射机通过正交频分复用OFDM调制技术进行调制，优点是可以解决无线电广播移动接收时的衰落问题，能够有效克服信号反射重影影响，在多途径传输时可以克服码间干扰，提高频率利用率。OFDM正交频分复用技术采用一种不连续的多音调制方式。采用这种技术，可以在各种杂波干扰下正常发射、传输无线电广播信号。OFDM正交频分复用技术被广泛运用于容易受到外部电磁环境干扰和抗干扰能力较差的通信系统中。

OFDM调制技术是数字调幅广播系统的关键技术，可以有效地解决多径时延扩展问题。在数字调幅广播中，从不同的广播接收机接收相同的信号时，因为不同发射机间有传播距离和地域差异，就会造成广播信号之间出现延时差异。两个广播信号于不同时间到达接收机，此时用户接收到的信号就可能出现信道衰落情况。如果两个信号在传输过程中时间差大于OFDM符号的保护时间间隔，就会出现符号间干扰和信道间干扰。DRM数字调幅广播中加入时间保护间隔，避免了接收终端在接收广播信号时出现多普勒效应。

OFDM调制技术中，调制方式有很多，如ASK,QPSK,QAM等。数字调幅广播发射机选用的是ASK调制和PSK调制相结合的QAM，对正交幅度调制，又对相位进行调制，使发射机的传输速率和抗干扰能力都达到最佳。对正弦信号和余弦信号用4个幅度进行调制，然后把两个信号叠加起来，就形成了16QAM调制。通过16QAM编码后的数据每4bit形成一个符号，通过数据分离，前2bit为I同相分量，后2bit为Q正交分量，I,Q分量各有4种幅度。进行数字广播信号发射时，良好的信道环境十分重要。在发射功率相同的情况下，通过OFDM调制技术可以很大程度地提高广播频道频谱效率。如果要减小发射机功率，只需对OFDM调制方案做相应的改变，采用QPSK调制方式即可。

2.6灾难应急通信

无线电数字广播电视发射技术可以提供全面的覆盖。对于偏远地区，借助无线电数字广播电视发射技术能够实现迅速且广泛的信息传播，及时向公众发布紧急信息，有助于保护人们的生命和财产安全。无论是在自然灾害环境下，还是在人为干扰情况下，无线电数字广播电视发射技术都能保持稳定运行，确保关键信息能够准确、可靠地传递给接收者。以某地震台网中心的应急广播系统为例，依靠无线电数字广播电视发射技术，该系统在地震发生时能够快速向受灾地区的公众发布警报，指导人们开展适当的避险操作，降低地震对人们生命和财产的影响。此外，该系统还可以在地震后的救援阶段提供重要的通信支持，传递救援信息，协助救援人员及时找到受困者。

结论

无线电数字广播电视发射技术以其高质量的传输效果、优化的数据压缩和带宽、强化的信号覆盖范围和抗干扰能力以及更多的服务能力，在广播电视业、网络直播服务、灾难应急通信等领域得到应用，具有较好的的应用价值。无论是技术的发展，还是应用的推广，都需要持续进行探索和研究，在未来进一步发挥其潜力，满足人们不断增长的需求，推动社会的进步和发展。

参考文献：

[1]朱樱.无线电广播电视发射技术的数字化未来与传播范围的扩大[J].电子世界，2019(18):194-195.

[2]吴鑫彦.数字广播电视发射覆盖技术研究[J].西部广播电视，2021,42(9):231-233.