作者：中国传媒大学信息工程学院 李栋
一. 前言
数字音频广播（DAB）来源于欧洲。DAB从1987年起就成为EU项目“EUREKA-147”，1995年DAB的正式规范（EN300 401）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、德国、法国等国。在2004年以前，在全世界范围内， DAB的市场实施都很不理想，不少人对DAB失去信心。以后又有了新的转机。
根据世界DAB论坛公布的资料，迄今为止，在全世界范围有近40个国家在正式进行DAB广播或试验广播，收听DAB节目的人口达4.75亿，公众和私营广播电台播出DAB的节目套数共有800多套，到2005年底已有各种各样的用于汽车、家庭与便携民用DAB接收机200多种，还开发了很多DAB专业设备。
在全世界范围内，DAB推广应用最好的国家是英国，据统计，到2004年9月英国的DAB接收机达80万台，仅在2005年的圣诞节期间，就售出DAB接收机48.35万台，到2005年底，英国总共已有144.9万台DAB接收机，540万人（占英国人口的11.1%，2004年仅占5.3%）收听数字声音广播是通过DAB发射网，而不是通过互联网与DTV。预计到2008年，英国有30%的家庭会拥有多于一个的DAB接收机。
通过DAB可以有两种方法发送视频和多媒体业务：第一种是DMB，该技术最先由韩国和它的移动电话生产商联合开发，使用MPEG-4编码系统通过流模式以DAB方式发送；
另一种通过DAB传送视频的方法就是使用IP应用与DAB的增强包模式标准的联合。这称为DAB-IP。在英国，BT Movio最近进行了使用DAB-IP平台对移动接收机发送音频、视频和数据的先导试验。BT将在今年晚些时候进行商业发射。
丹麦到2005年11月止，累计已卖出DAB接收机14.3万台，计划2006/2007年DAB发射网再增加20部发射机，覆盖70-90%的人口。
在挪威，仅2005年就卖出5.1万台DAB接收机，人口覆盖率已达80%，计划2014年停止模拟FM广播，完全用DAB代替。
在德国，DAB于1999年4月正式开播，现在人口覆盖率超过80%，电台总数超过80个，是全球最早开展DMB试验的国家。
加拿大1999年11月开播DAB，目前人口覆盖率大约为35%，有73个DAB电台；该国最早提出工作在375-750MHz的模式，已被DAB标准规范为模式IV。
新加坡1999年11月开播DAB，覆盖率100%，目前有7套广播节目。仅2005年就卖出1万台DAB接收机，占拥有DAB接收机总数的83%。
近年来，在全世界范围内DAB发展最快、取得继续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（S=卫星）业务在韩国正式运行；这种业务是收费的。在业务开出后的前三周就卖出了10万台接收机。到2005年11月底，根据TU-Media/Korea的资料大约有30万用户。 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。预计到2006年底售出接收机累计达200万台。SAMSUNG、LG和Perstel在IFA 2005展览会上已经展出了18种不同的DMB接收机样机。
中国与欧共体合作，于1996年底在广东佛山、中山和广州建起了中国和亚洲第一个DAB先导网进行试验广播，但真正开展业务很晚，据世界DAB论坛 2006年2月公布的信息，广东省有8000万人可以接收DMB广播。北京、天津、廊坊地区的SFN（单频网）也已于2000年5月开通进行试验。但这两个网的市场渗透在2005年以前，几乎为零。2005年4月，北京人民广播电台开始试播DAB和DMB，接着又购置了新的DAB/DMB发射机与前端设备。现在已有两个DAB广播业务，覆盖1200万人口。并且计划再发射6套业务。2005年12月2日，广东电台音乐之声数字广播DAB频道正式试播（DAB古典频道与DAB流行频道）。当前，中国进行DAB/DMB试验广播的主要有广东电台、上海电台和北京电台，最大的问题是，目前没有应用统一的信源编码标准。近两年来，中国的DAB是与DMB一起发展的，三星公司已同意向中国提供50万台可以接收多媒体业务的接收机。
世界DAB论坛主席Annika Nyberg认为：DAB在全世界范围正在继续成长和实施。越来越多的国家对此是肯定的。听众的信任度在持久升高。工业界已经看清楚市场，并将市场向前推进。
二. DAB的目标
在过去的几十年中，调频（FM）广播曾以最好的声音广播质量受到听众的欢迎。但是，这种模拟的窄带传输方法的主要问题是对多径传播缺乏抵抗能力。尤其在移动接收时，由于无线电信道的频率选择性和时间选择性，多径传播会产生严重的衰落现象、损害接收质量。
为了改进调频广播的技术质量，虽然采用了不少新的方法和技术，收到了一定的成效、但都有一定的局限性，并不能彻底改变FM广播的固有弱点。人们从理论和实践中已经认识到，现在模拟方式的FM广播已经没有进一步根本改善的可能性。此外，随着人们物质文化生活水平的提高，也对广播质量提出了更高的要求，例如要求达到CD质量水平。
数字音频广播（DAB）就是适应社会发展，体现科技进步的产物，它是一种新的广播系统。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。DAB除了声音信号外，传送任何形式的数据信号都是可能的，例如广播电文、静止画面、计算机程序等，甚至可以对移动的 TV接收机传送电视节目。因此，早在大约10年前就已开始称DAB为数字多媒体广播（DMB）。
简而言之，DAB的发展目标就是要替代现在的模拟FM广播的，不少国家已制订了发展规划，FM广播大约在2015年退役；另一方面首先是解决移动接收的问题，依靠DAB解决移动接收时由于无线电信道的频率选择性与时间选择性带来的问题，DAB保证在汽车速度250km/h下能良好接收，当然DAB也可以便携与固定接收。再者，依靠DAB带给听众高质量（可达CD）的声音广播节目和数据业务。DAB的发展目标是走向DMB，从声音业务来说是在保证CD质量的同时，提供环绕声。
三. DAB的主要技术特征
1.信源编码方法
为了能够以窄的带宽对数字信号进行有效传输，以节约频谱和传输费用，首先要对数字音频信号进行所谓源编码，剔除语言和音乐信号中包含的“冗余”部分和对声音重放没有关系的人耳听不出的“不相关”部分，实现有效的数据压缩。
在DAB中应用了简称为MUSICAM（掩蔽型自适应通用子频带综合编码与复用）的编码方法，规范的名称是MPEG-1、Layer2(也可以使用 MPEG-2、Layer2)，它可以把一套立体声节目的数据率，由2×768kb/s降低到2×96kb/s，人们听不出数据率压缩后的节目与原版节目的差别，达到CD质量水平。
MUSICAM方法在主观质量、数据率、处理过程中所需的时延和编码器复杂性等方面，提供了最佳的折衷。在制订DAB技术标准的时候，就当时的技术发展水平而言，那时选择这种编码方法是比较合适的。
2.对多径传播不敏感的COFDM传输方法
在模拟广播中，通常使用一个载波传送一套节目，是窄带传输系统。这种系统当由于电波多径传播出现衰落时，常常会使信号中断。
DAB使用了COFDM（编码正交频分复用）传输方法，它是一种多载波宽带传输系统。这种方法与无线电信道的传输特性相适应，能使由于多径传播这种物理条件造成的无线电信号的失真得到补偿。
COFDM包括信道编码和调制两个重要部分。
为了防止传输差错，经过数据压缩的数据流，首先要进行信道编码，即人为加进冗余。
DAB应用的信道编码方法为可删除型卷积编码，根据信息不同的差错敏感性，可提供8/9、8/10……8/31、8/32等24种不同的编码率。这种编码方法后来也应用在DVB-T，并全盘移植到DRM。
经信道编码的信息要被分配到频谱成正交关系的许多副载波上传送（例如1536个副载波，间隔相距1KHz）。这些副载波被数字信息调制，采用的是四相差分相移键控的调制方法。所有这些已调副载波叠加在一起，就形成包含数字信息的所谓COFDM基带信号（中心频率通常为2.048MHz）。然后，再采取频谱搬迁的办法，将其变换到射频范围，形成带宽为1.536MHz的“DAB频率块”，经功率放大后，通过天线发射。在一个“DAB频率块”上，通常可以同时传送6套CD质量的立体声节目和其它数据业务。
为了能够修正传输过程中可能出现的突发性的比特差错（比特块差错），DAB采取了双重的预防措施，即“时间交织”和“频率交织”技术，使本来相邻的信息单元在时域和频域都尽可能远地分开来传送，接收端经过去交织恢复信息原有的顺序，同时就把可能出现的“块差错”，拆开为相距较远的单个比特差错，容易予以修正。
此外，在COFDM传输方法中，为了防止具有较大时延差的多径传播的信号，在接收机相遇时产生符号间干扰，人为将符号持续期增加一个被称为“保护间隔”的时间长度。经过这样处理后，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，那么所有的多径信号（包括直达的、绕路的或由同步网中其它发射台来的）都会对总的接收信号做出有益贡献。
尽管4DPSK的调制方法可传输的数据率比多状态的QAM调制（例如在DVB-T应用的）低，但有很强的抗干扰能力，可以满足在高速移动接收时有良好的质量。与DVB-T相比，DAB以牺牲数据传输能力换取高速移动接收能力。
由近10多年地面数字广播电视的发展来看，在广播电视领域，地面DAB（T-DAB）应用COFDM方法是开了先河，紧接着的DVB-T和DRM也把这种方法移植过去。即如站在今天的技术发展水平来看，选择COFDM方法也是合适的。
3.DAB有不同的覆盖方式
DAB信号可以用不同的覆盖手段传送到用户的接收机，例如通过地面同步网、本地电台、卫星和电（光）缆网。
与FM广播的根本区别在于，DAB可以单频网（SFN）同步运行。实现多套节目（例如6套CD质量的立体声节目）的大面积覆盖，只需一个DAB频率块。采用同步网技术，在相同的频谱宽度内，与传统FM相比通常可传送3倍多的节目，或者说在传送相同数量的节目，所需的频谱宽度仅为传统方法的l/3。同步网的覆盖区域越大，DAB系统频谱利用越经济。
所谓单频网，是指同步网中的所有发射机都工作于中心频率相同的DAB频率块，同步发射相同的节目。在这种情况下，特别在每个发射台覆盖区边缘，许多发射台的信号相互补充，因此，提高了传输可靠性。网中发射台之间的距离和布局在满足一定的条件下，各发射台发射的功率是建设性叠加。因此，DAB同步网中发射台的发射功率不需要很大，通常约1KW和几百瓦。将来，如果FM用DAB来替代，只需要原来发射功率的1/30。
根据DAB工作的频段不同，同步网中发射台之间的距离也不同。工作在VHF波段的同步网，发射台之间的距离通常考虑为60km（最大可以允许90km）；而工作在L波段（1.GMHz）同步网，发射台之间的距离通常考虑为15km（最大可以允许22.5km）。可以看出，DAB的建设费与运行管理费用是很高的，尤其在L波段。从今天的观点看，DAB高的投资也是影响DAB发展的原因之一。
DAB也可以通过卫星进行大范围的覆盖（S-DAB）。对于全国性节目来说，通过卫星进行全国的覆盖可能是最经济的方案，可以节约可观的无数个地面同步网建设、节目和数据馈送以及维护、运行的费用。
DAB信号能很好适合于在电（光）缆网中传输（C-DAB）。
最简单的方法是，将由空中接收的DAB信号直接变为电缆工作频率继续传送给用户。但这种方法的缺点（就在电缆中传输而言）是频谱利用不经济。原因是在电缆中传送，不像在空中无线传送要求那样高的差错保护度，可用的容量还可以进一步提高，例如，在电缆网中一个DAB频率块上可以传送9套CD质量的立体声节目，同时，还有更多的容量用于传送数据业务。然而对于小型电缆分配网来说，将DAB信号变换成另外的标准，涉及到费用问题。不论采用什么方案，在电缆网中可以与直接接收地面电台一样，使用相同的DAB接收机。
4.DAB的传输模式和工作频段
欧洲在开发DAB时，曾提出过让DAB工作在30MHz-3GHz的频率范围要求。然而事实表明，由于物理条件的限制，用一个唯一的传输模式去覆盖宽的频率范围，并满足其它要求，实际上是不可能的。因此，DAB规定了工作于不同频段的四种传输模式，如表1所示。
| 参数 | 模式Ⅰ | 模式Ⅱ | 模式Ⅲ | 模式Ⅳ |
| 射频带宽 | 1.536MHz | 1.536MHz | 1.536MHz | 1.536MHz |
| 载波总数 | 1536 | 384 | 192 | 768 |
| 总的调制符号持续期 | 1246μs | 312μs | 156μs | 623μs |
| 保护间隔 | 246μs | 62μs | 31μs | 123μs |
| 传输信道总数据率 | 2432Kb/s | 2432Kb/s | 2448Kb/s | 2432Kb/s |
| 传输信道主业务数据率 | 2304Mb/s | 2304Mb/s | 2304Mb/s | 2304Mb/s |
| 频率范围（移动接收） | ≤375MHz | ≤1.5GHz | ≤3GHz | ≤750MHz |
| 应用 | 仅地面 | 卫星和地面 | 卫星,有可能地面 | 仅地面 |
| 表1 DAB的传输模式和工作频段 |
由表1可以看出，DAB不论工作在哪种模式，都使用相同的射频带宽，都有相同的传送
主业务的能力（均为2304Kb/s）。考虑到为保证传输的可靠性信道编码时人为加进的冗余，可以传送的主业务的净数据率大约在1.5-1.7Mb/s。
在DAB中，不同的工作模式有不同的载波数量和相应不同的载波间隔，工作频段越高，载波个数越少，载波间隔约大，符号期越短。这是为了对抗移动接收时多普勒频移的影响而安排的。
5.DAB的数据业务
DAB在传送具有CD质量的声音节目的同时，还可以附加传送数据业务。数据业务可以是与声音广播节目有关（称为节目伴随数据，简称PAD），也可以是独立的数据业务。
PAD含有关于正在广播的声音节目的重要信息，例如它可以是介绍节目概况的广播电文或关于节目主持人的信息等。此外，利用PAD还可以进行多种自动控制。
DAB的独立数据业务，则可以为固定接收、移动接收和职业性领域的用户传送他们需要的各种信息。
6.DAB是透明的数据传输系统
DAB系统传送的数据流，不受内容的限制。也就是说，它既可以是声音广播节目，也可以是其它数据甚至电视节目。因此，DAB是一个“数据透明”的传输系统。DAB传输系统为移动工作的接收机传输宽带的数据流，特别适合于新的多媒体业务。基于DAB的DMB就是建立在这种特性上。
四. 对DAB的抱怨
欧洲是DAB的发源地，人们对DAB的接受程度是非常不同的。人们花很多钱购买DAB接收机，是期待更多的广播节目，然而事实并上不是这种情况（英国 BBC除外）。通过DAB可以接收的节目套数很少，要远远少于FM的节目。有人认为：“DAB是计划经济，用户已经没有兴趣了。”将来也不可能再重新赢得这些失望的听众。“没有企业主能有信心在这里继续投资。”听众对发射使用的是什么技术并不感兴趣，必须让他们看到DAB的优点和用处，他们感兴趣的各种各样的接收设备和节目内容。
考虑新的应用，使用迄今为止提供的接收机和目前提供使用的频谱是不可能实现的。
DAB当初主要是为移动广播接收设计的，但是80%的广播听众是在建筑物（房屋）中。一个整体的地面覆盖迄今为止同样也没有实现。事实证明，DAB在建筑物内的接收质量要比FM差。室内接收与室外接收的覆盖需要不同的场强标准。不同的接收方式对发射网提出不同的要求。室内接收的场强比室外低8-15dB，与门、窗与墙壁的面积、厚度、结构、使用的材料有关，电波会受到不同大小的衰减，并且，场强的降低与无线电波的频率有关。因此，为了保证良好的室内接收，必须将发射网为室外接收准备的场强值提高8-15dB，这样，在室内才能达到接收要求的最低场强。
另一个最大的不满是认为DAB过时了，需要更有效的信源编码方法。使用新方法可以传输比FM广播多得多的节目，可以有更大的吸引力。
有人甚至悲观的认为，DAB在德国没有前途，费用与应用不会一致起来。声音广播的数字化是一个全国的重大任务，事实上几乎没有人对真实性感兴趣。DAB已经没有机会了，一个产品，如果在10年中没有推广应用，那只有把它捣碎了，现在的FM广播绝对就足够了。还有人指出，DAB还有不能下载音乐的弱点。
柏林-勃兰登堡媒介机构建议：放弃DAB，考虑新的解决方案。
在互联网、MP3、手机和模拟广播竞争非常严峻的形势下，数字广播现在处于转折点。可以说，一年多前，不满意不仅来自听众、也来自工业界和节目提供者。
五. DAB的出路
简而言之，解决了人们对DAB的抱怨问题，DAB自然也就有了出路。笔者认为以下几个方面尤为重要。
（1）考虑到技术发展，对原有标准须进行部分修改
技术政策固然重要，但没有明确的技术标准和规范，新技术也是无法实施的。欧洲DAB的信源编码标准应用的是10多年前的技术，今天看，原有的技术已经落后。对于新发展DAB的国家来说，绝对不应原封不动地照搬。在数字广播中，使用新的信源编码技术，可使音频比特率减半，这意味着可提供的节目套数加倍，广告收入也加倍。因此，DAB的信源编码方法必须改变。日本、韩国已经不再使用原来DAB使用的信源编码方法了。
（2）单纯的DAB没有前途，须用DMB代替
如果只通过DAB传送CD质量的音乐节目，对多数听众不会有太大的吸引力。因为，现在人们有很多的途径聆听CD质量的音乐，不一定非要通过广播。有人认为，DAB的CD质量是很显著的，但并不是在任何场合下都有这样的要求。在行驶的汽车中声学环境反正已经很差了，一些节目的动态适配，不再与CD质量有什么关系。
在信息社会，人们对信息的需求却是与日俱增，也就是说，把DAB变成数字多媒体广播（DMB），以满足社会中不同群体的不同需要。
听众只对内容感兴趣，而对使用是什么样的技术不感兴趣。提供的业务必须随时随地并始终是相同的格式，它在传输系统变化时从原理上来说不应该变化。
DMB是基于DAB的一种发展，从技术上看DMB是对以音频为内容的声音广播标准DAB的扩展。它特别适合于为高速移动的接收机传送活动图像（也可以称为 DAB-TV）。视频用MPEG4标准，一套数据率在400kb/s以下的视频节目起码在小的显示器上有可以接受的图像质量。一种附加的差错保护用来保证在移动应用时的传输可靠性。根据差错保护程度而定，传送最多1.5Mb/s的数据率是可能的，按此考虑，一个DAB节目群（一个复合信号）用来传送3套电视节目和1套音频节目与数据业务是足够用的。
DMB发展了DAB，因此DMB继承了DAB的所有功能。由此可知，由传统的DAB业务和格式，与新的DMB视频业务相结合的混合运行是完全可能的。每个接收机可以辨别出涉及的是什么业务，并且可以决定是否可以应用或不予理睬。这样，在一个多路复用中可以用3套DAB音频节目（MPEG-1 Audiolayer2编码）和一套DMB规范的视频业务（MPEG传输流，H.264用于视频编码，AAC+/BSAC用于音频编码）与附加数据业务填满（装满）。附加数据业务包括例如MOT-BWS以及基于IP的在增强包模式中的多媒体业务的传输。这些都已经在DAB标准中进行了规范化。
基于IP的业务同样也可以通过DAB节目群发射，DMB继承了DAB所有的功能，因此，一个DMB节目群（或者确切说一个DAB节目群或DAB/DMB混合节目群），可以传输在增强包模式中的基于IP的多媒体业务。
如果DMB真正提升为移动TV标准，那么，已经建立起来的DAB发射网就有保证继续存在与发展。
（3）解决频率规划问题
必须为DAB指配工作频率。有效可行的方法是，在计划启动DAB的地区，兼顾模拟的电视广播、FM广播和可能的数字电视广播，进行频率协调。在III波段和L波段为DAB/DMB规划频率。
（4）解决好室内覆盖问题
提供DAB地面覆盖，仅用于汽车接收，而不用于室内接收是错误的。DAB最初只为满足汽车高速行驶移动接收，场强满足不了室内覆盖标准，也就是说，DAB/DMB室内接收不好的原因在于发射机的功率不足。比如在德国，很多地方将发射功率限制在1kW（波段III）和4kW（L-波段）。为了解决这个问题，有的地方已经取消了这个限制，尝试将功率提高到10kW(波段III)和6kW（L-波段）。
在目前存在的网中DAB信号技术上的接收可能性只考虑便携室外接收以及当然使用传统的室外天线的固定接收。对于室内接收来说，可以应用转发器，已经有许多不同的方案。另一方面，基于实施的国际协调将来有这样的可能性，DAB的场强值再提高9dB，以便在室内也可以接收。
此外，新的DAB接收机接收性能的改善也会使室内接收质量得到改善。
（5）提供各种各样受众买的起的接收设备
数字广播的发展，归根结底是用户的发展或者说终端设备的发展。节目的发展与发射网络的发展都是为终端用户服务的。DAB在长达10多年的时间内发展缓慢，很大的教训是对接收设备的开发重视不够。欧洲的接收机厂商长期对DAB缺乏信心，也是接收机发展缓慢、价格居高不下的重要原因。节目的多样化也会带动人们购买接收机的欲望，售出的接收机数量越多，价格才能便宜。接收机越多，又会促使节目提供者提供更多吸引人的节目，走上一个良性循环的道路，这就解决了“蛋与鸡”的难题。音乐的市场化不仅收音机有大的市场潜力，而且还有移动设备（手机），在老的DAB没有位置。
关于音乐下载问题，现在，在DAB接收机已经可以将音乐直接下载到移动存储卡例如SD卡上。事实上已经考虑了，在不远的将来，也提供一个USB接口供使用。通过该接口，您也可以将内容直接下载到MP3播放器上。
六. 结束语
数字广播不仅仅是数字音频广播，而是更多，已扩展为DMB。
DAB的推动（促进）力量来自新的声音广播节目、新的使用习惯性，特别是年轻广播听众群体、MP3使用者与革新的技术应用形式的增长。
广播的面貌通过数字化发生了非常大的变化，要比电视通过DVB-T发生的变化大得多。
特别是对于已经建起DAB发射网的国家，企图放弃DAB而用DVB-H代替是不现实的。DVB-H的频率问题还未解决，此外，这种技术需要扩建完全新的发射网。在向数字运行转换时，每一技术的变换都会导致多年的时间滞后以及市场的不稳定。在30MHz以上的广播中，背离DAB标准，会使声音广播的数字化进程继续推迟。
(DVOL本文转自：中国DV传媒 http://www.dvol.cn)
