HD无线电技术之数据与音频处理

"是在接收设备存在之前广播公司就制作内容，还是在提供广播内容之前接收设备就存在？"，这个类似于传统的"鸡与蛋"的问题对于美国的地面数字广播来说并不存在。美国的卫星广播以及英国的数字音频广播(DAB)这两个系统的经验证明只有数字广播电台能提供内容，并且这些内容得到有效地宣传，才可能出现一个特定的市场。如果没有建立易于得到的内容基础，消费者是不会在数字广播设备上进行投入的，即使产品价格可接受而且产品很吸引人。这些观念可以应用在HD无线电广播方面，有助于提高用户的接受度并加快盈利，其中一些观念是从DAB部署中得来的。

HD无线电技术

模拟广播使用调频(FM)或者调幅(AM)，这两种调制方法都是将信号调制到载波的某些特性：FM是对正弦载波的频率调制，而AM是对幅度进行调制。在射频发射后，承载信息的信号被接收、解调，并从发送信号中提取。当前AM和FM的波段分别在540~1,700kHz和88~108MHz之间。这些波段包含各种语音和音乐格式。不过，除了无线广播数据系统(RBDS)和其它小受众的数据副载波业务的有限使用之外，这两个频段都没有用于数据广播。

HD无线技术不需要新的频谱，因为它可利用现有的AM和FM频段。在HD无线广播业内，存在混合与全数字两种形式。混合模式是在两个邻近边频带上传输数字信号，在两个频带之间播送模拟信号。全数字模式消除了模拟信道，采用全数字传输。与FM和AM信号获取相比，在接收这种信号时涉及到大量的数字信号处理。对于数字边频带，去除邻近的模拟信道是必需的(图1)，更复杂的调制方案涉及到正交频分复用(OFDM)。

1：混合与全数字干扰

除了去隔行处理和误码校正，数字码流还必须采用iBiquity公司的HD编解码器(HDC)。同时，如前所述还须并行处理模拟信号。最后，数字化的模拟音频和数字音频(来自HDC)混合在一起产生期望的HD无线音频(见图2)。

2：HD无线电FM接收器原理框图

除了这些信号处理问题，模拟无线电和HD无线电系统之间的一个主要区别就是数据发送。上面提到的类似的数字技术(sans HDC)可以用来提供一种包含各种信息的数字信号。所传输信息的类型以及对广播电台以及无线电设备制造商的影响对于这个市场将来能否获得成功都很关键。

HD无线电技术的数据与音频处理概念

最初，在全球范围内快速采用数字音频的概念背后是质量。通过采用先进的编解码技术，数字无线电能在AM和FM频段上实现CD或更高质量的音频。不过，随着越来越多的广播公司更专注于无线广播的内容，这种观念正在淡化。

HD无线电技术的一个主要创新是在传统用于AM/FM地面无线电广播的系统频段内可以提供更多的内容。通过使用我们今天称为辅助音频业务的技术，广播公司可以提供两个内容频道(可能更多)，而以前只能提供一个频道。这是通过将音频频段细分成不同信道，类似于DAB的复用环境。成倍增加内容而不增加广播成本是HD无线电技术的关键驱动力。广播公司可以增加听众规模以及相关的收入，同时为消费者提供更多选择。

计划使用HD无线电技术的广播设备制造商和接收设备制造商可以向DAB学习，从一开始就是使用数据功能。有几种可以实现的应用可使消费者接受HD无线电。例如，与节目有关的数据，诸如歌曲名或广播格式，需要成为HD无线电接收器的基本数据特性。因此，接收设备将需要LCD，而且这个LCD至少能支持滚动功能，这样消费者就能看到发送信道的全部信息。对于广播公司来说，定期更新可采用电子节目指南(EPG)的形式表现。这种功能在DAB产品中已经出现，并实现了标准化。

当与存储功能相匹配时，例如接收设备具有一个一体化硬盘(HDD)，EPG机制可能实现的另外一种创新是支持时移内容。对于最简单的层次而言，消费者可以暂停一个节目而去接听电话；此时，接收器将这个节目的内容记录在存储器中，以便用户在接听电话之后继续收听节目。

更先进的接收器能使用户对其进行编程，以便在用户不方便收看节目时自动记录，用户可以在之后再回放。具有跟踪每个歌曲列表功能的EPG可使用户对接收器进行编程来扫描某个特定歌曲的广播频道，并在发现这首歌曲的时候将其保存起来。注意，节目缓存和时移播放需要接收器能对内容进行编码。接收器不是存储本来的信号，而是通过声学建模将信号转换成一种更高效的格式，例如MP3，以便更高效地利用存储容量。

除了时移音频和EPG外，交通信息也可以通过HD无线电发送来传输。美国国内的地面无线电的一个主要特点就是地方化，能适应社区的特定要求。中等规模从城市到主要的大城市都需要交通信息。与支持GPS功能的导航系统结合，通过HD无线电广播