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广东数字多媒体广播的研究与发展


广东粤广数字多媒体广播有限公司 总经  李柱石


  一、序言

数字多媒体广播(DMB)是从数字音频广播(DAB)的基础上发展而来的。是一种无线信息传输技术。它充分地利用了DAB技术优势(能在高速移动的情况下可靠接收信号),在功能上将传输单一的音频信息扩展为数据、文字、图形与视频等多种载体,为广大受众提供了一个优良的服务平台。数字压缩技术的不断演进,接收机功能的不断完善,特别是价格的下降,有力地促进了DMB的发展。广东已经完成了从DABDMB的过渡。在2001年的全国第九届运动会上,我们将DMB用于传输实时视频节目,得到了党和国家主要领导人的好评。广东省委、省政府要求尽快推广DMB的应用,努力使之成为一门新型产业。

二、数字音频广播(DAB

DAB是我国“九五”重大科技产业项目工程之一,由中国与欧盟合作,在北京建立DAB实验室,在广东建设DAB先导网。先导网按照传送音频节目设计,于1996年底试播。
(一)、服务内容
       服务内容(也就是传送内容)为音频节目,播放中央、省、广州、深圳与佛山电台等六套节目。
(二)、信源编码

    采用MUSICAM技术,对六套立体声节目进行编码后通过复用形成一路ETI码流送入ETI分配传输系统。在试验过程中,我们采用不
同的码率编码进行测试与主观评价,主观评价结果如下表:

码率  kbps

32

64

128

192

主观评价

严重失真

轻微失真

感觉不到失真

CD质量

后我们选用192kbps播出。
(三)、ETI的传输

        ETI
的传输,我们当时采用的是电视的47频道定向传输,即对ETI进行FM调制后将激励信号分配成二路分别进行功放,最后定向用无线由佛山中心台发送至广州与中山(五桂山)台。(四)、单频网
    1、工作频率:85MHz
    2、组网发射台:由佛山台(1KW)、广州台(500W)、中山五桂山台(1KW)组成同频覆盖网。
    3、收测效果

    采用菲利浦的DAB-452型测试接收实地收测。场强为20db,无干扰信号,纠错误码为10-2数量级,声音质量达到CD水平。在佛山台200米发射高度时,覆盖半径为80KM。在三个发射台的共同边界,没有任何同频干扰,各套节目之间绝无患扰现象。
(五)、接收机
    当时只有菲利浦的DAB-452型接收机,价格贵(约4200英磅),体积大,功能单一(只能收音频)。后来清华大学开发出试验型样机。但最终没有生产出消费级产品。
    时至今日,DAB在国外,特别是西欧国家已经比较流行,各种接收机大量上市,价格在100
300美元不等。
(六)、DAB的产业推广

    1996年底,DAB试播成功后,我们于1997后开始策划产业化的推广。主要在三个方面进行:一是按商业化的要求(99%的地区概率与99%的时间概率)对单频网进行仔细收测摸底;二是组织开发适合我国消费者接受的接收机;三是对受众需求的服务内容进行调查。

    经过近两年的努力,推广工作不尽人意。原因有:单频网工作频率不理想,85MHz附近干扰特别严重,而且该频率同国际标准不接轨,带来设备必须特殊定购等居多不便;受市场狭小的原因,接收机开发进展缓慢;最重要的是,在FM、AM如此成熟的今天,单凭传输音频来取代听众群十分稳定的市场十分困难。虽然我们宣传:DAB有CD的质量,信噪比达95dB以上等,但有人反问;在汽车里的环境噪声本身就有几十个dB,这如何显示你那95dB的信噪比优势?

三、数字多体广播(DMB)

任何一项应用科技项目,检验它的成功与否的标准是市场能否接受。DAB同样如此,为了满足市场需求,在前段工作的基础上,按商业化运行的要求,我们不断开发与利用新的技术,将DAB的功能加以扩展,将系统进行改造,使之成为今天的DMB。
(一)、服务内容的扩展
    保留已有的音频,同时在信道中增加数据、文字、图形和视频等内容。

(二)、
信源编码与复用
    1、
音频编码改用更高效率的AACWMA.9格式,用48K即可满足收听要求。
    2、
视频先采用MPEG-2格式,后觉得效率不高又改用MPEG-4格式。用650kbps的码率, 可以满足公交车上安装1520寸屏幕收看的要求。用300 kbps可以满足小车安装9寸以下屏幕或PDA收看的要求。
    3、
数据业务采用授权接收,CA加在信源编码里面。
    4、
将音频、视频与数据码流同时送入多路复用器,形成一路ETI输出。
(三)、
ETI复用与传输系统
本系统将
4ETI打包复用成一路码流,经误码保护、数字调制后用微波全向发射。各DMB发射台接收后分离出单路 ETI送入相应的发射机。框图如下: 

(四)、多频率块技术与单位网改造
    1、多频率块技术

广播电视的发射系统,一般都利用一台发射机配一套天馈线或多台发射机通过多功器共
同一套天馈线。我们在组网建台时,为了降低成本,加快速度,一般都利用各地现有的发射台。考虑到DMB业务的发展,一个信道(频率块)不能满足要求,可能要上多个(如四个)信道,按照现有条件,大多数发射台很难提供多副天线的位置与较大的机房空间。特别是在200MHz以上的频段,每个频率块的间隔只有176KHz,要实现多功,难度非常大。经研究,我们采用多频率块单发射机技术,很好地解决了这一问题。而且增减信道与调整发射功率非常灵活。
   2、频频网的改造

报经广电总局批准,我们将原来的85MHz频段调整为电视的11频道,这个频段干扰相对较少且与国际标准接轨。经收测覆盖效果大为提高。

(五)、系统的构成
   

六)、技术评估   
    按以上方式搭建系统后,我们做了大量的收测:
    1、接收机对频率块的识别准确,相邻块之间无相互影响。
    2、只要纠错前误码不大于10-3数量级,各种业务都能可靠传输。这在整个覆盖区的绝大部
点都能满足这一要求。
    3、调准同步后,各发射台的相邻边界区域无同频干扰现象。反之来自各台的信号互相补充,
改善了接收效果,这是单频网最明显的特征。
    4、高速移动试验。在广深高速、广州外环高速,当车速超过180K/h时,信号能稳定接收。与其他技术(如DVB-T)相比,DAB更加突出高速移动优势。

    总之,上述系统是一个可以投入商用的系统。
(七)、接收机
    接收机是DMB产业发展的关键,虽然多年来国内外一些厂商都有意加入这一巨大的市场,但一直没有适合消费者的大量产品上市
。1996年我们用的音频接收机价格为4200英磅(免税),2001年,我们向德国Bosch公司购买的DMB接收机价格为9999马克,加上显示器约为5万人民币一台,而且视频为MPEG-2解码。
    近两年来,随着DAB覆盖网在西欧国家的普及,DAB接收机开始大量上市,台式、便携式等款式也逐渐多样化,价格也降为100美元左右。但都不具备多媒体功能。
    去年下半年以来, 我们积极扶植国内厂家与国际合作,共同投资开发适合国内消费者的接收机,效果显著。

    1、第一代DMB接收机已经投入使用,价格不到3000元人民币。
    2、第一代电脑USB接收卡已经出厂,价格为500元人民币。各种电脑安装此卡后可以接收音、
视频,数据,与图像。
    3、第一代车载多功能DMB接收机已研发成功。年底可以批量上市。该机具有接收音频、视频、
数据与图像的功能。同时能够接收FM广播、播放DVD、VCD、CD,造型美观,完全可以用来取代现有汽车音响。价格估计3500元左右。(若带LCD屏幕,另加400元左右),带GPS的增加500元。
    4、第二代小型机顶盒式DMB接收机,性能更好,价格为1300元。年底上市。

    5、PDA型接收机,带5.1寸TFT屏幕,具备多媒体接收与掌上电脑功能,价格为2500
3000元之间,春节前后上市。
    6、第二代接收卡,体积更小,性能更好。价格为400元以下。

(八)、市场调研情况  
    我们组织专门人员对DMB市场进行了调研,由于DMB能够通过无线网传输多媒体信息,普遍被消费者看好。有些汽车生产厂家提出把DMB接收机在出厂前就安装在汽车上作为标准配置以提高产品档次。已经购买了汽车的也提出用DMB取代现有的音响装置。

四、广东DMB的发展计划

    我们计划2005年底前,在广东基本普及DMB。
 (一)、覆盖的建设

    1、今年完成覆盖珠江三角洲(现已覆盖广州、佛山地区。)
    2、明年完成广(州)湛(江)、广(州)汕(头)、广(州)韶(关)三个方向的覆盖

    3、2005年基本普及到全省

 (二)、服务对像资源

    1、总人口:                         8100万

        2003年覆盖:                    3700万  

        2004年覆盖:                    6000万  
        2005年覆盖:                    8100万

    2、机动车
    
       ①总量                           550万(辆)

       ②覆盖区内拥有数:

        2003年                                                                                                         
350万
        2004年                                                                                                         
480万  
        2005年                                                                                                          
全部
    3、轮船  

       ①总量                            50万(艘)  
       ②覆盖区内拥有数

        2003年                                                                                                             
35万
        2004年                                                                                                             
40万
        2005年                                                                                                              
50万
    4、轨道交通
     
       火车                              30条线路      
       地铁                              5条线线路

    5、电脑用户                          约1000万  

 (三)、服务内容
  今年安排两个频率块
  
    1、第一个频率块   
      A: 视频  综合信息与娱乐节目,服务对像:公共汽车、长途汽车班车、火车、轮船。码率750kbps.   
      B: 音频1  转中央台节目              码率96kbps   
      C:音频2  娱乐咨询节目              码率96kbps   
      D:音频3  音乐节目                  码率96kbps   
    2、第二个频率块   
      A:视频1  实时动态信息    对小车    384kbps   
      B: 视频2  综合节目        对小车    384kbps   
      C:音频1  转省台节目                96kbps   
      D:金融信息(授权接收)             96kbps   
      E:图文咨询业务(授权接收)         150kbps  
    3、网络扩容  

  五、结论

几年的实践证明,DAB能够方便地组建单频网实现大面积覆盖,大大地节省了无线电频谱资源。通过远距离高速接收对比试验,证明它是一种非常好的传输方式。特别是在国家广电总局、广科院、广东省广电局、佛山市政府的大力支持下,将DAB升级为DMB,定位为咨询业务服务,支持各种场合特别是高速移动环境接收,为社会各界普遍看好。
     我们相信,有广电总局的大力支持,在省广电局的直接领导下,通过业界人士的不断努力,
DMB一定会成为一门新型产业而服务于广大人民。


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