頻率同步廣播技術(shù)方案

譚棟明

（重慶廣播電視技術(shù)中心，重慶 400065）

1 調(diào)頻同步廣播概述

調(diào)頻同步廣播是在特定的覆蓋區(qū)域內(nèi)采用多部發(fā)射機、使用相同的載波頻率、在有效解決覆蓋交疊區(qū)同頻干擾的基礎(chǔ)上，完成對同一廣播節(jié)目覆蓋的技術(shù)手段[1]。調(diào)頻同步廣播與傳統(tǒng)調(diào)頻廣播一樣都采用模擬立體聲格式，只是對不同發(fā)射臺站的廣播節(jié)目信源進行一定的技術(shù)處理，加入了同步信息等數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的適配器等設(shè)備。調(diào)頻同步廣播發(fā)射系統(tǒng)，可以組建調(diào)頻單頻網(wǎng)，擴大覆蓋區(qū)域及加強弱覆蓋區(qū)域、消除陰影區(qū)、減少信號覆蓋交疊區(qū)同頻干擾，有效解決廣播節(jié)目移動收聽、節(jié)約頻率資源。特別是給城市移動人群收聽廣播節(jié)目帶來了便利，實現(xiàn)公路、鐵路等特殊收聽場景的無縫覆蓋，保證用戶在不切換頻率的前提下連續(xù)不間斷地收聽廣播節(jié)目[2]。

2 系統(tǒng)背景

重慶交通廣播頻率FM95.5 MHz是重慶本地最受聽眾歡迎的廣播電臺節(jié)目，其收聽以車載用戶移動接收為主。建設(shè)重慶交通頻率同步廣播，能更高地提高用戶收聽質(zhì)量，提升頻率品牌價值。結(jié)合收聽群體重點區(qū)域等因素，重慶交通廣播頻率FM95.5 MHz需要在電視發(fā)射臺、625臺、巴岳山轉(zhuǎn)播臺、永川轉(zhuǎn)播臺、長壽西山發(fā)射臺建立同步發(fā)射系統(tǒng)，在5個發(fā)射臺的調(diào)頻覆蓋區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)同步廣播，實現(xiàn)主城及渝西片區(qū)的聽眾不需要切換接收頻率即可收聽交通廣播，且基本不會在相干區(qū)出現(xiàn)干擾。

調(diào)頻同步廣播發(fā)射系統(tǒng)包括全球定位系統(tǒng)（Global Position System，GPS）標(biāo)準時鐘發(fā)生器、同步衛(wèi)星接收機、同步激勵器、調(diào)頻功放等設(shè)備，分布在5個遠程機房。由于監(jiān)測中心機房和發(fā)射臺站機房距離遠，發(fā)射站點較為分散，給系統(tǒng)組網(wǎng)調(diào)試、日常維護管理、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測監(jiān)控等工作帶來了極大的不便。因此，建立一套高效、可靠的發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)很有必要。發(fā)射機房與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)傳輸通道考慮使用基于4G/5G的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（Virtual Private Network，VPN）網(wǎng)絡(luò)通道。

3 設(shè)計原理

3.1 調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)

調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)工程完成后本系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)測試以《調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GY/T154—2000）為準，整個調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)達到“三同”（即同頻、同相、同調(diào)制度）、“一保”（即保證覆蓋范圍內(nèi)的最低場強），徹底解決調(diào)頻廣播覆蓋范圍內(nèi)發(fā)射相干區(qū)的同頻干擾問題，確保系統(tǒng)正常運行，完全同步覆蓋，解決用戶同步收聽[3]。

系統(tǒng)覆蓋區(qū)域的場強收測指標(biāo)滿足或優(yōu)于《調(diào)頻廣播覆蓋網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》（GY/T 196—2003）的相關(guān)技術(shù)參數(shù)要求。

兩個發(fā)射點形成的干擾區(qū)距離不大于3 dB等場強區(qū)，即3 dB干擾區(qū)內(nèi)收聽效果不低于4分。同步效果長期穩(wěn)定，即在外界電磁環(huán)境和本身發(fā)射參數(shù)（發(fā)射功率、天線參數(shù)）未發(fā)生變化的情況下，收聽效果不能發(fā)生較明顯的劣化。5個同步發(fā)射站點概況如表1所示。

表1 5個同步發(fā)射站點概況

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)庫運行，將新增設(shè)備及監(jiān)測信號等整合到臺站現(xiàn)有自臺監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)有自臺監(jiān)控系統(tǒng)，建立播出監(jiān)測系統(tǒng)，通過服務(wù)器能在發(fā)射臺及中心監(jiān)控機房實時監(jiān)測發(fā)射機等設(shè)備的運行狀態(tài)，并通過大數(shù)據(jù)挖掘?qū)υO(shè)備性能趨勢進行分析評估。

系統(tǒng)由監(jiān)測中心機房和各發(fā)射臺站機房兩部分組成，如圖1所示。

圖1 FM95.5 MHz同步調(diào)頻廣播系統(tǒng)

3.2.1 監(jiān)測中心

由監(jiān)測中心服務(wù)器和位于同一機房的各監(jiān)測終端計算機組成。服務(wù)器通過基于4G/5G的VPN網(wǎng)絡(luò)通道對發(fā)射機房的設(shè)備運行參數(shù)進行采集；各臺站采集各種數(shù)據(jù)信息通過VPN網(wǎng)絡(luò)傳回中心機房服務(wù)器，由服務(wù)器進行數(shù)據(jù)分析后，通過自臺監(jiān)控軟件平臺進行可視化顯示，并實時將異態(tài)故障及數(shù)據(jù)實時推送到監(jiān)控平臺，實現(xiàn)聲光報警，同時在后臺數(shù)據(jù)庫完成對設(shè)備參數(shù)、碼流視頻錄像等數(shù)據(jù)的存儲。經(jīng)授權(quán)的局域網(wǎng)內(nèi)PC終端可以通過WEB瀏覽的方式實時地看到監(jiān)測中心服務(wù)器的頁面信息，即可以看到各臺發(fā)射機運行的主要參數(shù)。

3.2.2 發(fā)射機房

發(fā)射機房包括GPS標(biāo)準頻率發(fā)生器、同步衛(wèi)星接收機、同步激勵器、調(diào)頻功放等設(shè)備，通過1臺發(fā)射機采控器采集運行參數(shù)，臺站設(shè)置1臺PC監(jiān)控終端，可實時監(jiān)測本臺站系統(tǒng)運行狀態(tài)，同時通過4G/5G的VPN網(wǎng)絡(luò)通道將采集的數(shù)據(jù)實時傳回到監(jiān)測中心機房服務(wù)器，實現(xiàn)異地監(jiān)測。

4 具體方案

4.1 信源傳輸方式

同步廣播信號源的傳輸主要基于4種方式，即衛(wèi)星信號傳輸、有線光纖光纜傳輸、無線微波鏈路傳輸、有線電視HFC網(wǎng)絡(luò)傳輸[4]。

（1）衛(wèi)星傳輸。交通廣播音頻信號已通過地球站上星，衛(wèi)星信號中已包含時標(biāo)信號，所以前端不需要音頻信號源的同步編碼設(shè)備。即通過對節(jié)目傳輸部、衛(wèi)星地球站編碼器的節(jié)目PCR參數(shù)進行設(shè)置，在各發(fā)射臺增加同步GPS授時器、同步衛(wèi)星接收機實現(xiàn)信源傳輸。

（2）微波傳輸。在節(jié)目傳輸部增加同步GPS標(biāo)準頻率發(fā)生器和同步編碼器，在各發(fā)射臺增加同步GPS標(biāo)準頻率發(fā)生器、同步解碼器，通過微波網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信源傳輸。

（3）光纖傳輸、混合光纖同軸電纜（Hybrid Fiber Coax，HFC）網(wǎng)絡(luò)傳輸。根據(jù)當(dāng)前實際情況未建有完整的傳輸網(wǎng)絡(luò)。

4.2 成本控制

考慮整體系統(tǒng)方案設(shè)計時，首先要保證系統(tǒng)質(zhì)量，確保系統(tǒng)性能滿足覆蓋要求。其次要考慮系統(tǒng)整體優(yōu)化合理，統(tǒng)籌各發(fā)射臺站資源，減少投資成本，兼顧系統(tǒng)性價比。充分利用5個機房的原有可用設(shè)備，降低項目成本。參考目前比較成熟的技術(shù)方案，充分考慮“無人值守”臺站的設(shè)計理念，系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計方面需采取最先進的解決方案、軟件設(shè)計方面需結(jié)合人工智能以及大數(shù)據(jù)分析等最新技術(shù)、設(shè)備選型需選擇技術(shù)指標(biāo)較優(yōu)和長期穩(wěn)定運行的行業(yè)主流產(chǎn)品，系統(tǒng)在滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準及行業(yè)規(guī)范的同時，能適應(yīng)未來至少5年的技術(shù)發(fā)展。同時具有一定的前瞻性和擴展性，便于今后調(diào)整覆蓋區(qū)域等升級改造時靈活增加站點或設(shè)備，擴展監(jiān)控監(jiān)測等功能。

4.3 臺站設(shè)備需求

4.3.1 電視發(fā)射臺

信源及切換系統(tǒng)保留，激勵器為兩路數(shù)字信號輸入，分別接入同步衛(wèi)星信號、切換器輸出信號。增加同步衛(wèi)星接收機2臺，100 W同步激勵器2臺。增加GPS天線、GPS授時器。

4.3.2 625臺

信源及切換系統(tǒng)保留，激勵器為一路數(shù)字、一路模擬輸入，分別接入同步衛(wèi)星信號、切換器輸出信號。增加同步衛(wèi)星接收機2臺，300 W同步發(fā)射機2臺及自動切換一體機1臺，實現(xiàn)播出鏈路全自動控制。原500 W發(fā)射機調(diào)用更換其他頻率的老舊發(fā)射機。調(diào)整多工器，交通頻率由107.9 MHz改為95.5 MHz播出。增加GPS天線、GPS授時器。

4.3.3 巴岳山轉(zhuǎn)播臺

信源及切換系統(tǒng)保留，激勵器為一路數(shù)字、一路模擬輸入，分別接入同步衛(wèi)星信號、切換器輸出信號。增加同步衛(wèi)星接收機1臺，1 kW同步發(fā)射機1臺。增加GPS天線、GPS授時器。

4.3.4 永川轉(zhuǎn)播臺

信源及切換系統(tǒng)保留，激勵器為一路數(shù)字、一路模擬輸入，分別接入同步衛(wèi)星信號、切換器輸出信號增加同步衛(wèi)星接收機1臺，1 kW同步發(fā)射機1臺。增加GPS天線、GPS授時器。

4.3.5 長壽西山發(fā)射臺

增加同步衛(wèi)星接收機1臺，3 kW同步發(fā)射機1臺。增加GPS天線、GPS授時器[5]。

5 結(jié) 論

調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)通過單頻網(wǎng)組網(wǎng)、小功率同步發(fā)射補點等技術(shù)手段解決了同頻覆蓋問題。但究其根本，仍然無法徹底消除相干區(qū)，只能縮小相干區(qū)或通過延時調(diào)節(jié)將相干調(diào)整到非重要覆蓋區(qū)域。同時，調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)是一個較為復(fù)雜的系統(tǒng)，只有在組網(wǎng)調(diào)試和系統(tǒng)維護工作中，不斷提高技術(shù)人員專業(yè)能力，才能更好地發(fā)揮同頻廣播的優(yōu)點，保證廣播信號安全優(yōu)質(zhì)播出，提高用戶滿意度。