关于RDS和SCA同频同播的技术方案

黄大池

（作者单位：四川省广播电视科研所）

调频广播作为村村响广播主要传输技术手段已有二十几年的历史，同时也经历了不同的技术发展阶段，且每个阶段各具特色。

第一代，模拟载波开机。

这一阶段调频广播村村响的建设是随着当时的有线电视网络发展而逐步建立起来的，有线电视网络初期建设大多以县级为播控平台，县以下都是通过同轴电缆或光纤网络将电视信号传输到各乡镇后再传送到各村社。而第一代调频广播村村响的建设就是利用当时已建的有线电视网络，将调频广播信号插入到有线电视网络中进行传输，当时称之为调频广播和有线电视共缆传输。

第一代调频广播采用的是模拟载波开机的方法，县级前端平台的广播信号从发端传送到接收端，自动开启收端的功放，实现县、乡、村三级联控的广播功能，通常有两种方法：第一种就是在乡级和村级加同频插入器实现县、乡、村同频转发广播；第二种是县、乡、村三级使用不同的频点进行异频转发，实现县、乡、村联播。

在这一阶段接收终端多采用CXA1019 M/S系列作为接收模块，该模块内原用于静噪的控制电压，被用于开关接收终端的功放电源，从而实现调频载波开关功放的功能。

但当时，一些调频无线发射台为提高覆盖范围，在夜晚有意提高无线发射功率，所发射的频点与有线电视网络中的频点形成同频干扰或非线性干扰，经常造成接收终端设备半夜误开机，这种误开机现象称“半夜鸡叫”。所以，第一代调频广播传输技术的优点是传输控制方式简单，缺点是在系统联播中只能下级优先，容易受到杂波干扰导致误开机，不具有其他控制功能。目前，这种系统设备随着广播技术的发展已渐渐退去。

第二代，SCA副载波传输控制指令。

第二阶段的调频广播技术是在第一代调频广播应用基础上专门增加了多种控制指令（寻址开机、选呼、全呼、远程频率修改、声音大小调节等广播功能）传输，多种控制传输采用我国调频广播辅助通信业务数据广播SCA技术来进行传输的（我国通常采用67 kHz作为副载波信号，调制方式有ASK和FSK两种，目前国内多采用FSK来传输）。在调频广播的音频基带中，在单声道时副载波所占的频带在53～100 kHz，在立体声时副载波所占的频带在53～100 kHz（SCA通常不支持立体声使用）。

第二代调频广播技术是随着当时的集成电路成熟、存储控制芯片的引进与应用而发展起来的，其系统设备均实现了嵌入式单片机及相应软件的应用，其应用电路也采用了模块化设计。由于当时的接收芯片不具备数据处理功能，只能通过接收芯片解调后经过电路第二次处理还原出数据控制指令，根据控制命令执行相应的操作，实现接收设备开关机及其他功能。

虽然调频广播SCA在传输技术应用上得到了根本性发展，解决了第一代调频广播载波误开机“半夜鸡叫”现象，由于当时的调频广播系统建设都是以县局为主，加上SCA传输控制协议没有统一的数据编码的格式，以及各地广电局所使用的SCA广播设备功能也各不相同，一旦有新的厂家进入，各厂家因各自的利益不会为其提供技术支持，所以造成以县为单位的技术规范，这样也会给新进入的设备厂家更多经济诉求，不便于全省技术规范统一的发展，但客观上该技术在四川省以县为单位已投入了大量资金进行实际使用。所以，为统一全省广播村村响技术规范发展，制定统一的规范是必然趋势。

第三代，RDS广播数据系统。

RDS广播数据系统，最早1984年欧洲广播联盟提出了技术标准EBU3244，主要应用于欧洲国家城市交通广播。我国于1995年制定了国家标准GB/T15770-1995《广播数据系统技术规范》（期间该应用需要收取专利使用费）。2001年11月10日，我国加入了WTO后，该标准就被废止，在专利收费到期后，直接启用了欧洲相关标准。为规范全省广播村村响的技术规范，达到各厂家设备可互换使用，四川省广电局率先将该RDS标准及规范应用到应急广播村村响系统建设中，并以川广发﹝2014﹞（49）号文，制定了《四川省广播村村响工程建设规范》（修订版）在全省推广应用。

第三代RDS调频广播技术是SCA传输系统中的一种特殊形式，都是采用调频多工技术，充分利用了现有调频广播带宽，在53～100 kHz或15～100 kHz的音频基带空闲资源中插入副载波控制信号（RDS采用57 kHz作为副载波信号，控制指令对副载波采用抑制载波双边带调幅的调制方式，又叫BPSK）。

RDS的特点是：（1）传输速率为1187.5 bit/s；占用带宽为57±2.4 kHz（中心频率57 kHz）；（2）有统一的数据编码格式；（3）收发的器件已模块化标准化，生产厂家众多，成本低廉；（4）接收灵敏度高，有利于无线接收使用；（5）能有效支持立体声广播。目前，该项技术在四川省广电局规范的指导和推动下，正在全省广泛应用。

鉴于第二代SCA调频广播已大量使用，立即废止将造成巨大的经济损失，第三代RDS发展规范要求势在必行，如何完成第二代向第三代的平滑过渡，是一个很严峻的问题，为此提出来RDS和SCA同频同播的技术方案，简介如下。

首先，按照国标GB/T4311-2000 m波调频广播技术规范，我国调频广播的频率范围为87～108 MHz，为防止调频台间的相互干扰，规定各电台之间的频道间隔为200 kHz，在进行调频数据广播时要注意以下方面。

对于单声道广播，相对于±75 kHz的频偏，所有副载波的调制度总和不得超过30%；对于±75kHz以上的频偏，不得超过20%。

对于立体声广播，相对于±75 kHz的频偏，所有副载波的调制度总和不得超过10%；对于±75kHz以上的频偏，不得超过20%。

其次，采用单声道、立体声道调频广播频谱分布。

图1（a） 单声道调频广播频谱分布

图1（b） 立体声道调频广播频谱分布

如图1（a）（b）所示（单声道、立体声道调频广播频谱分布图）：根据单一调频广播带宽频谱分析，在0～100 kHz频带中，调频单声道广播的音频基带信号频宽为15 kHz，调频立体声广播的音频基带信号带宽为53 kHz。可以充分利用调频广播中15～100 kHz或53～100 kHz的频带空闲资源，用两个附加信道（RDS副载波广播基带信号为57 kHz、SCA副载波广播基带信号为67 kHz）来传送数据控制信息，这种技术应用称之为调频多工技术。

3 调频广播RDS与SCA在应用上的异同

相同点都是充分利用调频广播中15～100 kHz或53～100 kHz的频带空闲资源来传输各自的基带数据控制信息，实现终端设备多种控制功能。

不同点，RDS与SCA所占用的附加信道信号频率带宽、数据信息调制方式、传输基带频率、数据信息通信速率及数据信息编码格式都不一样。

RDS，采用移相键控，也称相位调制，数据信息采用副载波双边带调幅后再对主载波直接调频，RDS附加信道信号占用频率带宽57±2.4 kHz（中心频率57 kHz），数据信息通信速率为1187.5 bit/s，所传输的基带数据信号有固定的编码格式。

SCA，采用频移键控，也称移频调制，载波频率随数字信号而变化的一种调制方式。SCA附加信道信号占用频率带宽67±4 kHz（中心频率67 kHz），数据信息通信速率为2400 bit/s，所传输的基带数据信息没有固定的编码格式。

综上分析，在同一系统中用同一广播频率来传输RDS、SCA广播信息，实现终端设备正常工作是完全可以的。那么，在实际应用中用同一广播频率来传输RDS、SCA广播信息也是否如此，就相关问题笔者做了以下实验。

实验验证1：搭建一套基于用同一广播频率来传输RDS、SCA广播信息的测试方法和验证平台，如图2所示。

本文只阐述在单声道情况下同频播发RDS和SCA广播信息。根据实际应用情况：（1）县以下乡村级前端设备均采用单声道发送方式；（2）目前应急广播村村响的专用终端设备都采用的是单声道接收；（3）为提高终端设备的接收灵敏度；（4）FSK（67 kHz）不能很好地兼容立体声广播。

平台搭建好后，将RDS和SCA数据基带信号分别输入到调频调制器（发射机），与加入调频调制器的音频信号合路，将合路后的数据基带信号+音频信号对主载波直接调频，验证RDS和SCA数据控制信息同频播发时，终端设备工作是否正常。

图2 测试方法和验证平台

应用测试环境，按照单声道广播，相对于±75 kHz的频偏，所传输的RDS和SCA副载波的调制度总和不超过30%，对于±75 kHz以上的频偏，不得超过20%的设计思路，并满足广播电影电视GY/T 106-1999有线电视广播系统技术规范，进行如图1系统设备连接方式进行测试。验证结果，调频调制器同频同播RDS和SCA数据控制信息时，RDS和SCA终端设备各自工作状态一切正常，喇叭播出声音清晰悦耳。

实验验证2：设一载波频率（98 MHz），加1 kHz正弦波单音信号对主载波的频偏为85 kHz，加RDS副载波信号对主载波的频偏为7.5 kHz，SCA副载波信号对主载波的频偏为7.5 kHz时，如图3所示，分别检测RDS和SCA接收终端设备的接收灵敏度及信噪比。

图3 RDS和SCA接收终端设备的接收灵敏度及信噪比

实验测试，送入RDS和SCA终端设备的入口电平应达到系统设备接收稳定性工作，即至少应满足广播电影电视GY/T 106-1999 有线电视广播系统技术规范中调频广播输入输出接口电平的要求。

表1 RDS终端设备接收电平及信噪比

表2 SCA终端设备接收电平及信噪比

表1、表2测试所对应的数据，验证了RDS和SCA同频同播满足广播电影电视GY/T 106-1999有线电视广播系统技术规范中调频广播输入输出接口电平为47-70 dBμV，载噪比≧41（单声道）的应用要求。

实验验证3：为更好地实现RDS和SCA同频同播接收设备的接收灵敏度在实际应用系统中基本一致，实验时将SCA副载波信号对主载波的频偏调整为12.5 kHz，测试结果如表3、表4所示。

根据表3、表4测试结果，在所传输的RDS和SCA副载波的调制度总和不超过30%，在不影响其他指标的情况下，适当调整副载波对主载波的频偏来提高终端接收设备的接收灵敏度是可行的。

实验验证4：将系统设备接入有线电视网络中进行验证测试，在CATV有线电视网络中设设置一空闲载波频率（104.3 MHz），通过分配器合路，调整调频调制器输出的射频信号比CATV信号电平底10 dB，加 1kHz正弦波单音信号对主载波的频偏为80 kHz，加RDS副载波信号对主载波的频偏为7.5kHz，SCA副载波信号对主载波的频偏为12.5 kHz时。如图4所示，分别检测RDS和SCA接收终端设备的接收灵敏度及信噪比。

表5、6测试结果显示，其RDS和SCA终端设备各自的信噪比均没有发生变化，达到系统传输应用，满足广播电影电视GY/T 106-1999有线电视广播系统技术规范要求。

通过多次实验验证，RDS和SCA同频同播技术应用于HFC网络中应该没有什么问题，目前，该项技术已在遂宁市船山区、罗江县广电局进行了实际验证测试，受到用户的好评。后续，会将RDS和SCA同频同播技术应用于多个县乡村三级联播控制系统中，进一步研究和测试。对于RDS和SCA同频同播实现的关键技术，本文不做详细描述，在实际工程应用中需要不断总结和完善，掌握更多的数据后在与大家一起共同探讨。

综上所述，本文简单介绍一下，RDS和SCA同频同播技术在系统中的大致实现方式，其实现方式如下。

图4 RDS和SCA接收终端设备的接收灵敏度及信噪比

表3 RDS终端设备接收电平及信噪比

表4 SCA终端设备接收电平及信噪比

表5 RDS终端设备接收电平及信噪比

表6 SCA终端设备接收电平及信噪比

新插入的RDS广播设备应具备同时或单一解调RDS和SCA射频信号的功能，并具有副载波接入口（53～100 kHz副载波输入接口）为佳。

方法1：在县级广播室搭建一套完整的RDS和SCA调频同播传输平台，即县级RDS同播设备解调出SCA设备的基带控制信号调制在同一载波频率上，完成县到各乡镇村RDS和SCA控制指令的传输功能。

若乡村级不执行本地广播，各级只需插入RDS同播设备替代原有设备逐级转发即可。

那么乡村级要执行本地广播，怎么实现RDS和SCA同频同播转发呢？可以将县级下发的射频信号通过二分配器送到乡村级RDS同播设备和SCA设备来实现县级广播信号的转发功能。但乡村级SCA设备的射频信号输出也要送入RDS同播设备的SCA射频输入口，并将SCA设备的外控220 V电源与RDS同播设备相连，当上级广播信号来时自动开启乡村级SCA设备和RDS同播设备完成自上而下的广播信号传输；当乡村级要独立广播时，人工打开乡村级SCA设备后会自动开启RDS同播设备完成本地同频同播的广播功能。

乡村级若要电话广播，末端RDS和SCA设备都存在的情况下，只能将电话卡装入SCA适配器来实现。

方法2：如果原系统SCA广播设备的传输控制指令能被解析或得到原厂家的技术支持，那么就可以将所传输的控制协议集成在RDS、SCA同播设备上，在同播设备上做简单的软件升级即可完成设备的转发或本级播放能力。

目前，四川省广播电视科研所研发生产的RDS、SCA同播广播设备均带有53—100 kHz副载波输入接口，并具有RDS、SCA双调谐器射频解调功能。该技术已在遂宁市船山区和罗江县广电局得到了应用。他们非常支持这项技术的推广与发展，既不增加和改变频率资源，也不淘汰现有的终端设备，只是按照《四川广播村村响建设规范》要求采购新设备，逐步替换原有设备在乡村级插入RDS、SCA同播设备即可。

（）（）

今后一段时间，应按照国家应急广播规划发展和四川广播村村响建设规范要求，逐步实现SCA应用技术向RDS技术的转变，利用RDS、SCA同频同播广播传输技术，因地制宜，逐步淘汰旧设备，完善新老系统兼容问题。早日实现中央、省、市、县四级信息共享、分级负责、反应快捷、安全可靠的全国应急广播体系。

近年来，四川省广电局应急广播中心正在制定全省统一的应急广播村村响传输方案和应急广播信息发布机制，正在构建全生命周期应急广播信息传输网络，利用现有的传输资源和新的传输模式，解决当前系统升级和新老设备升级换代的问题。相信用同一广播频率传输RDS、SCA广播信号，其技术思路和解决方法均具有重要的理论意义和实际应用价值。其应用技术和适配设备，将会为四川广播村村响全面建设、协调发展作出一定的贡献，也为各地广电局怎么接入四川省应急广播系统提供了新的技术思路和实现方法。