中国传媒大学 信息工程学院 1902年，美国人巴纳特·史特波斐德在肯塔基州穆雷市进行了第一次无线电广播试验，取得了成功。现在，广播已经广泛应用在军用、商用、民用等领域，成为人们生活不可或缺的一部分；其本身也实现了较好质量的立体声广播、自动搜索、液晶显示等更多功能。

而广播的数字化必将给我们带来更多的体验。首先，从内容上讲，数字声音广播将使我们摆脱单一的声音广播业务，进行多种数据业务传输，包括静止及活动图像等，最终实现多媒体广播。而就其声音广播本身而言，这种新的传输系统也具有良好的抗干扰性，可以消除传输过程中的噪声和失真的积累，弥补模拟广播该方面的缺陷。同时，数字传输系统需要的发射功率很小，有利于节约能源和减小电磁污染、改善环境保护。数字传输系统采用数据率压缩技术，可提供近似CD质量的音频输出，并大大提高了频谱利用率。此外，数字信号便于存储、交换、处理，使其具有同计算机相连后拥有更广阔的发展前景。

在广播数字化进程中，人们进行了多种尝试。本文将具体介绍其中的调频带内同频道（FM IBOC）系统，其中IBOC即是In Band On Channel的意思。该系统主要在现有节目的同频带内实现数字同播，这无疑成为模拟向数字过渡的优选方案。

数字声音广播概述

模拟广播现状

目前我们每天收听的调幅或者调频广播，传送的都是模拟信号，属于模拟广播。模拟广播主要分为：

1） 长波、中波和短波

这些都是调幅制，音频带宽〈4.5KHz，信噪比（AF）〈20dB，单声广播，可以固定和移动接收（短波由于有强衰落现象而极少作移动接收），可收好的节目少。与调频广播相比，调幅广播主要用来播送各种信息。

2） 调频广播

调频制，音频带宽15KHz，信噪比（AF）≈50dB，立体声广播，可固定接收和有限移动接收，可以保送各种信息和文娱节目。

上述两种模拟广播主要问题是传输过程中会产生噪声和失真的积累以及由电波多径传播引起衰落，严重影响传输质量。此外，上述广播方式大多只有声音广播业务，相对单调。

数字声音广播简介

数字声音广播，简称DAB（Digital Audio Broadcasting），与调幅广播和调频广播相比，DAB具有明显的优点：

1） 音质纯净，能达到CD音质水平。
2） 抗干扰能力强，能够抗多径干扰和频率选择性衰落，适合于固定、便携和移动接收等环境。
3） 发射功率小、覆盖范围大。
4） 频率利用率高，节省频谱资源。
5） 在声音广播的同时可以附加多种增值数据业务，甚至实现多媒体广播。

DAB发展现状

数字广播是继调幅、调频广播之后的新一代广播方式，欧洲已制定了数字音频广播（DAB）标准，很多国家已建立了DAB实验室和单频网。美国、日本也制定了各自的数字声音广播方案。利用数字卫星广播系统（DBS），可实现全世界优质数字声音覆盖。另外，采用数字调幅（数字AM）技术对传统的中、短波广播进行改造，可以使声音广播音质达到调频立体声质量。

下面我们主要介绍其中的四种方案：

1） Eureka-147

这是由欧洲共同体研究的宽带数字声音广播系统，属于尤里卡计划的一个项目（Eureka-147）。该系统所占带宽为1.5MHz，利用同一载波传送多套节[page]目，音频编码采用MPEG-1 LayerⅡ，每路音频信号的码率可以有多种选择，目前在系统中采用的主要是19kbit/立体声，广播的声音质量可达到CD音质；信道编码采用可删除卷积编码以实现对重要性不同的数据使用不同的保护级别；采用OFDM调制和频率、时间交织、可保证在移动、便携和固定条件下的接收质量；其数据结构的设计使系统既可传送音频也可传送高速率数据；可利用同一载波频率组成广播网，即单频网，从而大大节省频率资源。

Eureka-147 DAB系统已经在多个国家进行了长时间的现场试验，除欧洲共同体外，加拿大、澳大利亚等国家和亚洲的一些国家也在进行试验，而且，德国、法国、英国和加拿大已经进入试播阶段，我国也已在广东和北京建立实验网。

2） IBOC

这是由美国研究的“带内同频（In Band On Channel，IBOC）”数字声音广播系统，它利用目前使用的调幅或调频广播电台，将数字信号放在与模拟信号相同的频带内或相邻的频带内，实现中波AM和超短波FM的数字化，一个载波频率只传送一套节目。这种广播系统的最大特点是，不改变原来广播电台的工作频率和广播业务，不需要新的频谱分配，模拟和数字可以同时广播若干年，容易实现模拟到数字的转变。这对美国这样的非国营电台很多且每个电台仅覆盖本地的国家是非常重要的。由于采用数字化，这种数字声音广播系统的音质比目前使用的调幅、调频广播的声音质量有明显的改善，目前有三种方案在进行试验，两种方案的音频编码采用MPEG AAC，另外一种采用Lucent自行研究的EPAC；传输技术采用OFDM。

3） WorldSpace

它的目标是建立非洲、南美和亚洲的卫星广播系统，目前正在测试，不久将进入商业使用，该系统采用QPSK调制和卷积编码与块编码结合的连续信道编码，音频编码采用MPEG LayerⅢ。

4） DRM

它的目的是发展长、中、短波（30MHz以下）数字音频广播，为了满足不同的运行条件，可以选用不同的传输模式。每一种传输模式用信号带宽相关参数和传输效率相关参数定义。
FM IBOC技术研究背景

IBOC方案的提出

1990年，美国数字广播集团（USARD）就提出了“带内同频（IBOC DAB）”的广播数字化方案，正如彩色电视兼容黑白电视一样，IBOC利用现有的AM/FM频率，能够在单独的AM/FM频段内同时混合模拟和数字信号，从而实现了频率复用，而不需要重新分配频谱，节省了频谱资源。在地上利用现有的AM/FM发射机进行覆盖，包括现有的发射塔、传输线、天线等设备都可利用；在天上则用DSB卫星广播方式进行覆盖，节目的接收彼此兼容。这大大降低了广播业从模拟向数字过渡过程中所受到的冲击。所以，在Eureka-147 DAB标准制定之初，美国联邦通信委员会（FCC）就以缺乏合适的频谱为由拒绝在美国采用Eureka-147 DAB标准。然而，在当时IBOC方案却还存在一些未能解决的问题，包括邻近频道串扰、抗多径衰落差等，所以没有被正式启用。一直到2000年4月，这些技术问题的解决有了进展之后，美国国家广播制式委员会（NRSC）才决定进行正式的IBOC标准的制定。

2000年8月，朗讯科技数字无线通信公司和美国数字广播集团公司合并并成立了iBiquity数字通信公司（iBiquity Digital）,其股东包括朗讯科技和美国国家排名前20中的15家广播公司等。iBiquity专门致力于美国广播数字化方案（IBOC DAB）的技术研究和实验测试工作。

经过全面的实验测试和现场测试，2002年iBiquity数字合作小组向美国国家广播制式委员会（NRSC）提交了详尽的测试报告，总结性的说明了iBiquity的IBOC系统可以合成到现有[page]的模拟AM/FM系统中而不带入噪声的影响，适应了广播业、消费电子业和广大听众的要求。IBOC代表了现有模拟广播信息服务的一个建设性的革新，自IBOC概念提出十多年之后，美国联邦通信委员会（FCC）宣布批准将“带内同频技术”（IBOC DAB）作为美国地面数字音频广播的传输标准。目前，与Eureka-147系统一样，IBOC系统的试验测试工作也仍在进行当中。

IBOC技术特点

FM IBOC系统具有很多显著的特点，主要如下：

1） FM IBOC系统无需新的频率分配，新数字系统将于现行模拟广播兼容，在现有的FM频段内施行，因而大大节省了宝贵的频率资源。

2） FM IBOC系统将提高声音保真度。它能提供接近CD质量的声音，满足了听众对音乐质量的要求。

3） FM IBOC采用OFDM调制技术，可以适应固定、便携和移动接收的环境，具有抗频率选择性衰落和时间选择性衰落的能力，鲁棒性好。

4） FM IBOC系统无需新的频率配置，也无需新的频率分配规则，对于广播电台来说数字化改造的耗资相对较少，因此在施行新数字声音广播服务时，这将明显减少管理机构的管理压力。

5） FM IBOC系统对现有的调频广播电台提供了一个逐步数字化的升级改造方案，提高了原有广播电台的业务容量并且使其具有一定的灵活性。在过渡期内，模拟广播和数字广播同播，这不仅减小了广播数字化过程带来的冲击，并且使得听众可以很快从数字音频广播中获得益处。

6） FM IBOC系统将不会破坏现有FM电台经济完整性。每个现有广播电台均可在相同或更大的服务区域将现有频率波段升级到数字化。例如，工作于97.1MHz的模拟信号电台将以同一频率97.1MHz来传送它的数字信号，在转换到数字信号时不必更换工作于FM波段的电台。因此，也保留了广播台所拥有的听众市场。

7） FM IBOC系统采用数字电路实现，将可以采用低成本的数字接收机。用于模拟声音广播接收机的大多数组件，仍可用于数字声音广播接收机。数字接收机中最主要的成本因素是数字集成块，它应允许制造商以合适的成本大批量生产数字声音广播接收机。（未完待续