基于卫星传输链路的高速公路调频同步网系统架构

韦继德，周礼坤，王 斌

（贵州广播电视台，贵州 贵阳 550002）

0 引 言

随着社会经济的发展，高速公路网络逐步扩大，汽车保有量日益增多，广播的车载收听人群越来越多。对高速公路的调频广播覆盖，成为广播发展的一个必然趋势。

高速公路具有距离长、范围广的特点。要实现对高速公路的广播信号覆盖，需解决好广播节目传输的问题。广播节目传输是以一定的手段将广播节目信号作长距离的传送，送到目标地区的广播中心或转播发射台的过程，现在主要以数字信号传输为主。

高速公路具有线性特点，要求调频广播覆盖需进行带状覆盖，而不是传统的面状覆盖。这就决定了高速公路调频广播的覆盖通过单点大功率发射机的覆盖并不能满足要求，只能通过调频同步网技术的应用来实现。沿高速公路以小功率、多布点的方式组网覆盖，采用同一频率、同一节目源“同步”工作，即以高速公路调频同步网的方式实现高速公路上的“无缝”覆盖和收听[1]。

1 高速公路调频同步网的信号传输链路

广播节目信号的传输是将信号调制在电磁波或激光光束上，通过相应的传输链路传送到远距离的目的地。常用的传输链路有微波链路、卫星链路及光纤链路。

微波链路是直接使用微波作为介质的无线传输链路。微波波长短、频率高、方向性强，具有直线传播特性。两点间直线距离内无障碍时就可以使用微波传输，链路延时小，但传输易受干扰，有损耗。随着传输距离的增加，传输信号会衰减，需要采用中继站的方式进行。微波链路具有良好的抗灾能力，一般不受水灾、风灾以及地震等自然灾害的影响[2]。

光纤链路是以光波作为载体、以光纤作为传输媒介的有线传输链路。光纤链路频带宽，可同时传输多个广播节目信号。光纤链路以光波作为载体，几乎以光速传播，传输速度快。链路时延小，数据传输量大，传输损耗低，传输距离远，无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。由于是有线方式，信号干扰小，保密性强；绝缘、抗电磁干扰性能强，传输信号质量好。

卫星链路是由设置在赤道上空的地球同步卫星先接收卫星地球站发射的信号，再把信号转发到地球上指定的区域，由地球上的设备接收端接收。卫星链路传输频段宽，容量大；覆盖区域大，传输距离远，不受传输两点间任何复杂地理条件的限制和任何自然灾害人为事件的影响；传输质量好，可靠性高。但卫星传输时延大，抗电磁干扰能力弱，易受雨衰、雾衰及日凌等现象的影响[3]。

对高速公路的调频广播覆盖范围大、距离远。节目信号落地覆盖站点主要依托高速公路沿线的通信基站建设。有些站点位于山顶，有些站点位于山腰，地理环境复杂，不利于微波传输，铺设光缆比较困难，租用通信运营商的光纤链路成本过高，且部分基站光纤未通。综合考虑，高速公路调频同步网的信号传输链路宜采用卫星链路。

2 高速公路调频同步网的系统架构

基于卫星传输链路传送广播节目信号，如图1所示，高速公路调频同步网系统架构主要由上星前端编码系统和卫星下行信号解调再调制发射系统组成。

2.1 上星前端编码系统

高速公路调频同步网的上星前端编码系统与其他需要向下游单位传输分发的广播节目一样，需要实现对高速公路调频覆盖的广播节目也是在广播播控中心将节目的AES 信号输入到编码器进行编码，不同的是，为解决信号同步的问题，采用同步TS 流编码器编码，由GSP 频标时标源给同步TS 流编码器输入高精度的1PPS 时间标准信号和 10 MHz 频率标准信号，实现信号同步。同步TS 流编码器把编码好的信号传输到码流复用器与其他节目信号进行复用。复用好的节目码流传输到卫星地面站上星。

2.2 卫星下行信号解调再调制发射系统

卫星下行信号解调再调制发射系统，就是一般所说的调频信号落地覆盖系统。覆盖站点依托沿高速公路的通信基站建设，每个覆盖站点安装了一套卫星下行信号解调再调制发射系统，所有覆盖站点的系统就组成了高速公路调频同步网的卫星下行信号解调再调制发射系统。其单个覆盖站点的技术系统架构如图1 右侧部分所示，按功能可分为信号解调再调制发射、远程监控管理及供配电等三个部分。

图1 高速公路调频同步网的系统结构和设备组成

信号解调再调制发射部分，是卫星下行信号解调再调制发射系统的主要部分，由卫星接收天线、同步TS 流解码器、GPS 频标时标源、同步数字激励器、发射机以及天馈线等设备组成。卫星接收天线的馈圆将卫星信号集聚起来，送到高频头进行降频和信号放大处理，再将所得调制信号通过75 Ω同轴电缆输入同步TS 流解码器进行解码。同步TS流解码器对解码所得信号进行传输延时的测量和调整后，输出同步的AES 信号。同步数字激励器将同步的AES 信号进行调制，并补偿射频延时，确保射频信号“同频”“同调制度”，发射机将激励器的射频信号进行功率放大，最后通过天线发射出去，从而实现广播节目信号对高速公路的落地覆盖。GPS 频标时标源为系统的同步设备，提供高精度的10 MHz 和1PPS 参考信号，保证链路延时的及时准确，确保信号同步，减小站点之间的相干区，保障高速公路上的收听效果。

由于覆盖站点大部分为野外无人值守基站，为保障节目安全播出，高速公路调频同步网需具有防插播功能。所谓防插播，就是要防止非法信号插入发射系统进行播出，使发射系统设备能对正常信号和非法插入信号进行识别区分并做出相应动作，阻断非法信号的传输并做出报警，通过远程监控系统及时发现播出系统的异常情况。具体做法是，在上星前端编码系统中同步TS 流编码器对AES 信号嵌入数字水印，在卫星下行信号解调再调制发射系统中同步TS 流解码器和同步数字激励器对解调信号中的数字水印进行验证，判断其合法性，如果验证不通过，则作出关断音频及射频等相应操作[4]。

远程监控管理部分，主要实现对卫星下行信号解调再调制发射系统的设备信息和机房环境的远程检测控制，由环境监控单元、串口服务器以及无线路由器组成。环境监控单元主要实现站点环境温湿度监测和系统电源监测管理。串口服务器通过卫星下行信号解调再调制发射系统的组成设备自身的RS-232 通信接口进行双向通信，回传设备运行参数。无线路由器与串口服务器通过RJ-45网口进行双向通信，并接入通信链路中。后台监控软件通过通信链路实现对系统设备的通信访问和远程控制[5]。

供配电部分由避雷器、稳压器及不间断电源（Uninterrupted Power Supply，UPS）组成。基站市电经过避雷器后再送入稳压器中，稳压器对市电进行稳压操作后再给除无线路由器和环境监控单元之外的系统设备供电。无线路由器和环境监控单元由UPS 独立供电，确保在市电故障时由电池组通过UPS 供电，远程监控系统能继续保持运行一段时间，以方便技术员判断市电故障。

3 结 语

我国高速公路网络庞大，车辆保有量多，高速路网上的广播车载收听人群巨大。基于卫星传输链路的高速公路调频同步网，既考虑了高速公路覆盖的特点，又兼顾了覆盖建设成本因素，很好地解决了广播节目的高速公路落地覆盖问题。高速公路调频同步网的建设，能为广大车辆驾乘人员提供优质的广播节目收听，丰富高速公路行驶体验。