HD Radio? 技術(shù)的數(shù)據(jù)與音頻處理

作者：John Gardner，德州儀器數(shù)字無線電廣播與信息娛樂部市場營銷經(jīng)理

先有雞還是先有蛋？這個(gè)問題正好用來比喻美國地面數(shù)字無線電廣播技術(shù)，也就是說，廣播公司是要在接收機(jī)上市前就制作內(nèi)容，還是應(yīng)該在廣播內(nèi)容制作之前就提供接收機(jī)？事實(shí)上，在這一點(diǎn)上并不存在疑問。像美國衛(wèi)星廣播和英國DAB（數(shù)字音頻廣播）等大量的經(jīng)驗(yàn)性實(shí)例證明，只有當(dāng)數(shù)字無線電廣播公司高效推廣內(nèi)容之后，特定市場才會(huì)出現(xiàn)。消費(fèi)類電子設(shè)備 OEM 廠商認(rèn)識到，或者說深刻領(lǐng)會(huì)到，沒有現(xiàn)成的內(nèi)容，即使數(shù)字無線電設(shè)備價(jià)格低廉且極富吸引力，消費(fèi)者也絕對不會(huì)投資購買這些設(shè)備的。

現(xiàn)在有幾種理念（某些在 DAB 技術(shù)推廣時(shí)就已經(jīng)得到了驗(yàn)證）可以適用于 HD Radio? 廣播，其將有助于加速大眾市場的推廣，并進(jìn)而加快盈利。

Anoraks 的 HD 無線電廣播技術(shù)指南

美國模擬廣播采用調(diào)頻 (FM) 或調(diào)幅 (AM) 技術(shù)。這兩種技術(shù)均采用信號調(diào)制載波的屬性。FM 調(diào)制正弦載波的頻率，而 AM 則調(diào)制波幅。RF 傳輸后，再從傳輸信號中接收、解調(diào)和提取消息信號。AM 和 FM 的當(dāng)前頻帶分別為 540～1700 kHz 以及88～108 MHz。上述頻段包括語音和音樂格式的混合信號。不過，除了 RBDS（無線電廣播數(shù)據(jù)系統(tǒng)）的有限使用和其他領(lǐng)域的數(shù)據(jù)副載波服務(wù)外，上述頻率均可用于數(shù)據(jù)廣播傳輸。

HD 無線電廣播技術(shù)無需新的頻譜，因?yàn)樵摷夹g(shù)利用的仍是現(xiàn)有的 AM 和 FM 頻帶。對于 HD 無線電廣播而言，存在混合型和純數(shù)字型兩種模式�；旌夏Ｊ綄�現(xiàn)有的模擬信號夾在兩個(gè)相鄰邊帶的數(shù)字信息中進(jìn)行廣播。純數(shù)字模式取消了模擬通道，而代之以純數(shù)字傳輸方式。與 FM 或 AM 信號提取相比，信號接收需要進(jìn)行大量的數(shù)字信號處理工作。

對于數(shù)字邊帶而言，應(yīng)當(dāng)消除相鄰的模擬通道（參見圖 1，僅針對FM），同時(shí)還要采取涉及正交頻分多路復(fù)用技術(shù) (OFDM) 的更復(fù)雜的解調(diào)方案。除了解隔行掃描和錯(cuò)誤校正之外，數(shù)字媒體流還必須用 iBiquity 的 HD 無線電廣播編解碼器 (HDC) 進(jìn)行解壓縮。同時(shí)，還必須如上所述并行處理模擬信號。較后，可以將數(shù)字化的模擬音頻與數(shù)字音頻（來自HDC）混合在一起，以生成所需的 HD 無線電廣播音頻（見圖 2）。

除上述信號處理問題之外，模擬無線電廣播與 HD 無線電廣播系統(tǒng)之間的主要差別之一，還在于數(shù)據(jù)的傳輸。我們可采用上述相類似的數(shù)字技術(shù) (sans HDC)來提供包含各種信息的數(shù)據(jù)信號�？梢詡鬏斈姆N類型的信息，以及這樣做又會(huì)對各廣播公司和無線電廣播制造商產(chǎn)生何種影響，這都對市場未來的成功至關(guān)重要。

HD 無線電廣播技術(shù)的數(shù)據(jù)與音頻處理理念

起初，全球數(shù)字無線電廣播技術(shù)之所以能夠快速推廣，較重要的原因在于其出色的質(zhì)量。通過采用先進(jìn)的編解碼器技術(shù)，即便對于現(xiàn)有的 AM 與 FM 頻帶而言，數(shù)字無線電廣播也能實(shí)現(xiàn) CD 音質(zhì)乃至更高級別的音質(zhì)。不過，音質(zhì)方面的原因已經(jīng)逐漸沒有以前那么重要了，因?yàn)樵絹碓蕉嗟膹V播公司更看重的是數(shù)字無線電的內(nèi)容優(yōu)勢，而這正是新技術(shù)的核心價(jià)值所在。

HD 無線電廣播技術(shù)的主要?jiǎng)?chuàng)新之一，在于能采用與傳統(tǒng) AM/FM 地面無線電廣播相同的頻帶提供更豐富的內(nèi)容。通過采用目前稱作補(bǔ)充音頻服務(wù) (Supplemental Audio Services) 的技術(shù)，廣播公司現(xiàn)在能用以前僅能提供一個(gè)頻道的頻段來提供兩個(gè)（乃至更多）頻道的內(nèi)容了。我們將可用的音頻帶寬再進(jìn)一步劃分為子頻道，這與 DAB 多路復(fù)用技術(shù)的情況類似，從而實(shí)現(xiàn)更多頻道。這樣，在廣播成本未翻番的情況下，我們將內(nèi)容翻了一番，這是 HD 無線電廣播技術(shù)發(fā)展的重要推動(dòng)因素。廣播公司可在增加聽眾數(shù)量并提高收入的同時(shí)，還能為消費(fèi)者提供更多選擇。

計(jì)劃采用 HD 無線電廣播技術(shù)的廣播公司和接收機(jī)制造商致力于推進(jìn)該技術(shù)的成功，他們可從 DAB 借鑒相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，從一開始就發(fā)揮數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，推出一些吸引人的應(yīng)用，以說服消費(fèi)者轉(zhuǎn)而采用 HD 無線電接收機(jī)。舉例來說，諸如歌曲標(biāo)題以及無線電臺(tái)格式等與數(shù)據(jù)相關(guān)的程序可作為所有 HD 無線電接收機(jī)的基本數(shù)據(jù)特性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，接收機(jī)需要具備至少應(yīng)支持滾屏功能的 LCD，以使用戶能看到廣播曲目的全部信息。對于廣播公司而言，可使用電子節(jié)目指南(EPG) 來顯示選曲的定期更新。這種功能已經(jīng)成為 DAB 產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化功能。

EPG 機(jī)制帶來的另一可能的創(chuàng)新就是與存儲(chǔ)功能（如果接收機(jī)也具有集成的硬盤驅(qū)動(dòng)器 (HDD)）相結(jié)合就能實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的延時(shí)播放。舉個(gè)較簡單的例子，用戶在打手機(jī)的時(shí)候能將節(jié)目暫停，這時(shí)接收機(jī)將把節(jié)目存儲(chǔ)起來，等用戶打完電話再播放錄制的節(jié)目。

更高級的接收機(jī)將幫助用戶實(shí)現(xiàn)編程功能，在用戶不方便收聽的時(shí)間自動(dòng)錄制節(jié)目，以便隨后欣賞。如果 EPG 能跟蹤單個(gè)歌曲列表的話，那么用戶還能對接收機(jī)進(jìn)行編程，掃描可用的廣播頻道，搜索用戶喜愛的歌曲，找到之后就把它存儲(chǔ)下來。

請注意，節(jié)目緩存與時(shí)移功能要求接收機(jī)能夠進(jìn)行內(nèi)容編碼。接收機(jī)不是存儲(chǔ)原生的廣播信號，而是進(jìn)行碼制轉(zhuǎn)換，將原始信號通過聲音模型轉(zhuǎn)換成如 MP3 等效率更高的格式，以更好地利用存儲(chǔ)空間。

除了時(shí)移音頻與 EPG 功能之外，我們還能在傳輸 HD 無線電廣播信號時(shí)發(fā)送交通信息。美國地面無線電廣播的主要特點(diǎn)是本地性，能夠滿足當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的特定需要。對于大中型城市而言，交通信息自然必不可少。通過當(dāng)與 GPS 交通導(dǎo)航系統(tǒng)相結(jié)合時(shí)，通過 HD 無線電廣播發(fā)送交通信息具有很強(qiáng)的實(shí)用性與可行性，能夠幫助司機(jī)迅速駕車?yán)@開事故區(qū)或道路施工建設(shè)的路段。相對于其他競爭性解決方案，這樣更有助于相關(guān)數(shù)據(jù)的快速更新。HD 無線電廣播數(shù)據(jù)傳輸能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能，不過我們還要為之設(shè)計(jì)出相應(yīng)的應(yīng)用層。

移動(dòng)電視

我們不妨舉例來說明如何以創(chuàng)新的方式來利用數(shù)據(jù)邊帶通道，為用戶提供非常有吸引力的內(nèi)容。BT LiveTime 是英國電信 (British Telecom) 與 UBC Media 的合資公司。除了能夠提供多個(gè)音頻聲道外，還可通過 DAB 數(shù)據(jù)通道提供新聞標(biāo)題和視頻服務(wù)。如果設(shè)備的顯示功能有限，比方說大多數(shù)車載免提系列的接收機(jī) LCD 只能顯示兩行內(nèi)容，那么新聞標(biāo)題服務(wù)能夠在 LCD 上滾動(dòng)顯示，同時(shí)又不會(huì)影響聽廣播。

更具吸引力的是采用數(shù)據(jù)通道來進(jìn)行視頻內(nèi)容廣播，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電視應(yīng)用。舉例來說，移動(dòng)電話用戶不管走到哪里都能聽廣播看電視。

對于圖片與視頻等與節(jié)目無關(guān)的數(shù)據(jù)，我們要考慮增加顯示設(shè)備成本的問題，可能還需要為廣播提供的文件增加存儲(chǔ)空間。不過，我們根據(jù)當(dāng)?shù)貎?nèi)容的需要適當(dāng)提供上述數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)，將促進(jìn) HD 無線電廣播技術(shù)的快速推廣。此外，接收機(jī)制造商還應(yīng)考慮如何安全高效地顯示標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)格式。廣播公司在利用新技術(shù)創(chuàng)收時(shí)，應(yīng)評估該傳輸哪些信息，如何使信息簡潔化。

適用于 HD 無線電廣播接收機(jī)的靈活平臺(tái)

就數(shù)字無線電廣播較令人激動(dòng)、較富創(chuàng)新性的各種潛力而言，如數(shù)字邊帶提供的補(bǔ)充音頻服務(wù)和其他新式數(shù)據(jù)服務(wù)等，我們的探索才剛剛開始。

數(shù)據(jù)應(yīng)用的推廣和實(shí)施必然存在差異，因此我們應(yīng)為無線電廣播技術(shù)提供靈活的平臺(tái)。此外，無線電制造商希望采用有特色的 HD 無線電廣播技術(shù)實(shí)施方式，以增加自己特定的知識產(chǎn)權(quán)，從而在競爭對手中脫穎而出。如果 HD 無線電接收機(jī)只能實(shí)現(xiàn) HD 無線電解調(diào)和解碼功能，那么將對接收機(jī)制造商不利，也不能發(fā)揮增值性HD無線電數(shù)據(jù)與音頻內(nèi)容的優(yōu)勢，也使廣播公司難以傳輸不同形式的 HD 無線電數(shù)據(jù)和內(nèi)容，從而不利于消費(fèi)者采用 HD 無線電廣播技術(shù)。同時(shí)，這也不利于推出極具吸引力的產(chǎn)品，難以實(shí)現(xiàn)上述節(jié)目錄制、延時(shí)播出等消費(fèi)者所亟需的功能。

接收機(jī)的尺寸大小和目標(biāo)市場同樣重要�？删幊碳軜�(gòu)可作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，開發(fā)人員可在此基礎(chǔ)上快速推出多種新產(chǎn)品系列，其中包括車載設(shè)備、家庭立體聲設(shè)備乃至手持設(shè)備等，同時(shí)還能充分利用了現(xiàn)有軟硬件的投資。

HD無線電廣播是一種激動(dòng)人心的新興技術(shù)，提出了與當(dāng)前模擬無線電廣播截然不同的獨(dú)特?cái)?shù)字信號處理要求。采用該新技術(shù)后，基本音頻信號的解調(diào)和解碼工作會(huì)更加復(fù)雜，同時(shí)，還要解決數(shù)據(jù)廣播以及更多音頻內(nèi)容的問題。DAB 和衛(wèi)星廣播為 HD 無線電廣播市場如何高效地實(shí)現(xiàn)音頻與數(shù)據(jù)融合提供了有益經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)廣播公司也可借助有關(guān)經(jīng)驗(yàn)有效地推廣新技術(shù)。除了擴(kuò)大內(nèi)容和積極宣傳外，HD無線電廣播市場能否成功，還取決于能否選擇適當(dāng)?shù)钠脚_(tái)來處理 HD 無線電信號，以及該平臺(tái)是否足夠靈活以至于能夠充分利用并拓展音頻與數(shù)據(jù)功能。

補(bǔ)充信息：

全球數(shù)字無線電廣播

地面無線電廣播正從模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)轉(zhuǎn)型，不同地區(qū)的轉(zhuǎn)型方式各不相同：

• 美國：HD 無線電廣播（高清無線電廣播），正式名稱為 IBOC（帶內(nèi)同頻廣播）；
• 加拿大、部分歐洲國家（其中包括英國和德國）、亞洲部分地區(qū)、澳大利亞和非洲：數(shù)字音頻廣播 (DAB)，正式名稱為Eureka 147 DAB；
• 韓國：數(shù)字媒體廣播 (DMB)，是采用 H.264 解碼器并符合公認(rèn)的 ETSI 標(biāo)準(zhǔn)的 DAB 超集；
• 全球：全球數(shù)字無線電廣播 (DRM)，一個(gè)電臺(tái)憑借該技術(shù)通過短波頻譜即可服務(wù)廣大地域（如整個(gè)大洲）。

在不同地域的市場中，已經(jīng)開始進(jìn)行數(shù)字無線電內(nèi)容廣播，低成本的便攜式接收機(jī)也已向消費(fèi)者提供。舉例來說，數(shù)百個(gè)電臺(tái)均已開始 HD 無線電內(nèi)容的廣播，250美元左右的接收機(jī)也已上市。在歐洲市場，支持 DAB、DRM、AM 和 FM等內(nèi)容的多格式接收機(jī)即將面向大眾市場推出。

資源：

DRDB.org：英國數(shù)字廣播發(fā)展局，面向?qū)?DAB 數(shù)字無線電廣播感興趣的廣播公司、制造商、零售商和廣告商的資源庫。

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