调频同步广播网技术研究

毕淑红

(河南省广播电视发射台,河南 郑州 450016)

0 引言

调频同步广播网优势明显,能够满足城市大规模运用、车载用户增多、偏远地区信号全方位覆盖等需求,能解决因地形复杂信号发射塔位置不好和高度有限导致的长期信号覆盖不佳的问题。本文结合当前的发展形势,将调频同步广播网技术与传统同步方法进行对比,对调频同步广播网进行技术分析,以实现优质发展分析。

1 调频同步广播网的优越性

在互联网信息技术不断发展的大背景下,现今的调频同步广播网技术水平要远远高于以往的技术水平,所覆盖的范围也更加广泛。如果调频同步广播网和全网使用同一频率,当新增站点时,并不会占用新的频率资源,与传统的调频广播网相比,调频同步广播网具有更强的覆盖效果。传统的调频广播网在发生故障时并不能在同一频率下相互支援,而调频同步广播网的发展可以改善这一缺点,实现同一频率下同步收听覆盖,也可以在发生故障时进行支援。调频同步广播网系统还可以通过网络实现远程监控,对调频发射机的管理更加自动化、智能化,且可靠性更高。

2 调频同步广播网的工作原理

调频同步广播网结合网络信息技术,实现区域性大范围覆盖,是我国在现今执行的广播行业技术标准,使整个调频同步广播网达到同步的要求,即同频、同时、同相。与此同时,调频同步广播网技术还在播放信号的同时解决了在广播发射区域内的干扰问题,也实现了在场强低的情况下可以发射信号的功能,实现了真正同步、无缝同步覆盖区域的目的。调频同步广播网运用单频同步技术解决了一定的现实同步问题,同步广播信号发生装置通过使用GPS单项发射技术,把一定频率的时钟和标频信号当作同步编码器的基础标准信号使用,解决了之前不同设备的延时问题,使传输更加同步,且相位同步的时间差要小于1μs,达到了调频同步广播网的同步传输要求。在解决了传输问题的同时,调频同步广播网运用数字变频技术使各个发射台发出的信号不仅在频率上达到一致,其他数据也要有相应的标准要求,使其达到同相的要求,即传输的时延差在10 μs。调制度的偏差控制在5%之内且要保证所发出信号的场强足够。各信号发射站台和信号接收站台基准频率的稳定度要小于每24小时5×10-9Hz;各个站台之间的载波、导频间的相对频率差要小于每24小时1×10-9Hz。已经调制好的信号的稳定性也要达到一定的要求,最大频偏要小于75 MHz,调制度的稳定性要小于等于2.5%。在相干区之内也要保证邻台站信号载波的场强要小于6 dB,各个站台之间的调制度的相对差值要小于3%,准确地实现了大区域内的调频同步广播网的物理信号同步[1]。

调频同步广播网的高端技术核心是自动化数字信息技术,进行信号传输的设备是同步信号编码装置、对信号的解码装置和信号同步激励装置。同步信号编码器被安装在信号发生装置的前期数字信号处理中,音频信号会以数字信号的形式被传递到码流编辑器,码流设备在之后的信号处理中再对信号进行进一步加工,最后以另外一种方式对音频信号进行传输。复用码流要对信号进行同步时间标识,以解决编码器中的时间间隔问题,实现同步编码器的两个不同信号输出口的数字信号传输,最后再被分发到各个塔台再次形成复合信号,随后配合同步解码器进行使用。同步解码器主要的功能是对网络上传输发射的信号进行解码复用,最后形成数字信号被传递到同步编码器,在解码复用的同时还要记录在信号中,确保时间标识和时间间隔一致,以保证各个发射台信号的实时同步要求。而数字化同步激励器是信号的调制度和稳定度的关键,也是信号高质量传输的关键,数字同步激励器要做到实现发射机发射信号同频同相、同导频、同调制度和同预加重。

3 调频同步广播网的设计

调频同步广播网运作系统运用的是信息同步原理并且进行一定量的标准化设计,在此基础上全面按照《调频同步广播系统的技术规范》的技术标准进行设计。经过设计的系统更加实用、更加通用,也具有更高的拓展性,使用寿命也得到了延长。整个调频同步广播网信息传输系统由4部分构成:(1)同步网的前端。其主要功能是对信号编码和解码,也要对信号实施分配传输和实时监控,当对信号进行分配和发射时也要进行定性追踪,主要包括围绕GPS设备所进行的信号发射、信号传输、信号分配以及对信号复用器的使用。(2)解码装置和调频同步发射设备。其主要用于实现广播音频节目信号的同步解码和调频信号的无线发射。其主要设备是由GPS的信号检测装置、数字信号的调配、复用和反馈系统组成。(3)远程同步信号监管中心。其主要用于站点信号的发射和信号发射系统的监控和管理,可实现远程信号的双向传输,当利用节目网络进行信号传输时,就可以根据4G和5G网络进行数据监控的双向传输。(4)节目传输的网络。该网络要实现将广播节目同步信号传输分发到同频网的发射站点,同时完成信号监控的双向通信传输。传输网络的拓展结构也可以采用链路的对点,也可以将现有的数字有线电视网络运用到广播信号中。

4 调频同步广播网的构成

4.1 前端信号传输

前端同步信号编码器运用的是热备份结构,可以实现自动和手动相互切换功能。输入信号运用数字音频接口,多台信号编码设备可以实现多套音频节目的同步编码,节目信号来自音频处理器会通过AES码在码流的同时进行分流,将信号传输到同步编码设备。同步编码器运用ASI作为输出形式可以将现有信号传输到发射系统前端,同时还要对有线电视的传输塔台和数字电视网络资源进行充分利用,将广播的音频节目发射到台站。

4.2 节目信号传输

编码器在进行信号传输时采用ASI形式进行传输,通过编码复用的形式利用当前的SDH信号传输体制进行传输。ASI信号码流可以实现同步音频码流接入当地广播电视信号骨干环网,通过解码器等设备在相应的广播电视发射台站进行信号利用。

4.3 后端信号处理

当前端做好了信号的同步处理,又实现了信号的发射和传输,唯一没有解决的就是信号的接收和信号翻译。在后端技术人员运用数字同步解码器进行信号的翻译,但同样也不可缺少前端中所运用的同步励磁器、GPS频率发生器、GPS天线等设备。数字音频信号通过有线电视网络以QAM载波的形式被前端发射,被后端进行接收并由同步解码器进行翻译。同步解码器从QAM载波中提取调试出可以进行复用的相对应的码流,而后还原出音频的AES节目码流,还原后的音频AES节目码流被输送到同步励磁器并且以前端同步信号编码器所发射的时钟信号为参考,进行信号的整合统一,最后得到播放的音频信号[3]。

4.4 广播网远程监测系统的建设

调频同步广播网在信号的传输过程中要对其进行整体的整合和控制,这就要求相关单位做好对远程监测系统的建设,除了对发射机进行远程控监测以外,还要对系统进行同步状态的检查,检查相关的地区是否会发生同频信号的干扰,如果不发生干扰,需要检查时延是否达到了同步要求,从而建设出一个可以进行良好控制的远程监控系统[4]。

5 结语

随着城市建设的不断扩大,要加大设备的投入,更要跟紧有线数字电视建设的脚步,在其设备的基础上建设好调频同步广播网,最后达到全方位覆盖和全方位信号同步的要求。