余尚林，宗瑞朝

（四川石油天然氣建設工程有限責任公司，四川 成都 610213）

在近年來出現的南方冰凍災害、“5·12”汶川大地震、“4·20”蘆山地震、2012年7月“韋森特”臺風、2013年8月“尤特”風暴以及西藏“3·14”事件、新疆“7·5”事件等重大突發(fā)公共事件的應急處置中，應急廣播在及時傳達政令、發(fā)布信息、引導輿論、協助救災等方面發(fā)揮了獨特作用。我國的突發(fā)事件應對法和國家“十二五”規(guī)劃中，要求建立應對突發(fā)公共事件的應急廣播系統(tǒng)。在應急廣播系統(tǒng)中，需要具有智能控制的顯著特征。本文就副載波技術在應急廣播系統(tǒng)中的應用進行介紹，以幫助了解應急廣播的智能控制系統(tǒng)和圖文顯示系統(tǒng)。

1 調頻調制原理

通過調制信號調制載波，形成已經調波的調頻信號，如圖1所示。用調頻波傳送信號可避免幅度干擾的影響而提高通信質量，廣泛應用在通信、調頻立體聲廣播和電視伴音傳送系統(tǒng)中。

2 調頻副載波技術

2.1 技術原理

調頻廣播在我國的頻率范圍為87～108 MHz，其中單聲道廣播的基帶頻寬為15 kHz，立體聲廣播的基帶頻寬為53 kHz。在53～100 kHz（或單聲道廣播時的15～100 kHz）范圍內均為空閑，這為可擴展其他信道或數據傳送提供了頻率資源條件，可以選擇在57 kHz，67 kHz，92 kHz等副載波頻率上實現數據傳送，見圖2。在調頻廣播系統(tǒng)中使用副載波進行數據廣播的技術有RDS，NHK，SCA，DRAC等，其中RDS和SCA兩項技術在歐美和我國形成了規(guī)模應用。

圖1 調頻信號

圖2 調頻廣播頻譜分布圖

2.2 RDS數據廣播

廣播數據系統(tǒng)RDS，其實是Radio Data System的簡稱。調頻數據廣播是國際上發(fā)展非常迅速的一項業(yè)務，與聲音廣播、電視廣播齊名的第三種廣播類型。調頻多工數據廣播是利用調頻廣播頻譜的空閑部分，增設數據信道進行點對點、點對面的數據廣播方式。RDS無線數據廣播于1992年4月成為世界上第一個國際標準的數據廣播系統(tǒng)，我國國家標準《廣播數據系統(tǒng)（RDS）技術規(guī)范》（GB/T 15770—1995）于1995年也相應出臺，加速了RDS在我國的推廣和應用。RDS規(guī)范的基本參數是：副載波頻率為57 kHz；調制方式為DPSK；數據速率為1.187 5 kbit/s；頻偏為（-7.5，-1.0）?（1.0，7.5）kHz。

RDS副載波的中心頻率57 kHz為調頻導頻信號頻率（19 kHz）的3倍頻鎖相所得。RDS數據信號占用了（57±2.4）kHz的基帶頻率，它不會干擾立體聲廣播，也不會降低其質量，同時也不會受到廣播節(jié)目的干擾。按照RDS標準，廣播數據信號的發(fā)送采用連續(xù)數據塊結構。最大的數據單元為組，每個組由塊1～4組成；每塊有26 bit，其中16 bit為信息比特，10 bit為校驗比特，數據格式如圖3所示。校驗比特用作錯誤識別、修正和數據同步。數據流的傳輸速率為1 187.5 bit/s。其基準頻率為57 kHz經過48次分頻所得1 187.5 Hz的時鐘頻率，傳送4塊共104 bit需要時間約87.6 ms，即每秒可傳輸148 byte，除去冗余載荷，有效載荷為92 byte/s。圖4為調頻立體聲RDS數據系統(tǒng)編碼器系統(tǒng)圖，圖5為調頻立體聲RDS數據系統(tǒng)解碼器系統(tǒng)圖，它們構成整個RDS數據發(fā)送和接收系統(tǒng)。

圖3 RDS的數據格式圖

圖4 調頻立體聲RDS數據系統(tǒng)編碼器系統(tǒng)圖

圖5 調頻立體聲RDS數據系統(tǒng)解碼器系統(tǒng)圖

2.3 SCA數據廣播

輔助通信業(yè)務SCA（Subsidiary Communication Authorization）與調頻廣播結合形成了調頻附加信道（FM-SCA）廣播（下文簡稱SCA），就是通過調頻廣播開展的一種輔助通信業(yè)務，是在現有的調頻廣播中利用增加附加信道來傳送各種業(yè)務信息。SCA廣播在美國從1955年就開始使用，多數采用雙重調頻（FM-FM）體制，副載頻為67 kHz或92 kHz。在國內也稱為調頻附加信道廣播，以國標《調頻廣播立體聲帶附加信道》（GB 4311.3—1984）對其技術進行了相關規(guī)定。

我國的調頻立體聲廣播頻譜如圖2所示，主信號頻率為50 Hz～15 kHz，副信號頻率為23 kHz～53 kHz，導頻信號頻率為19 kHz，一個立體聲廣播頻帶寬度為±100 kHz，所以，53～100 kHz這一空閑頻段可以利用為附加信道，傳送一個或多個附加的聲音、視頻或數據廣播。

SCA數據廣播一般采用FSK數字調制技術，可選擇載波為67 kHz和92 kHz。其中67 kHz一般頻偏選擇±2 kHz；92 kHz一般頻偏選擇±4 kHz。FSK通信速率一般為9.6 kbit/s，根據系統(tǒng)工作環(huán)境條件可選擇更高速率，如19.2 kbit/s，38.4 kbit/s。調頻立體聲與SCA多工廣播發(fā)送系統(tǒng)框圖如圖6所示。

3 副載波技術在應急廣播系統(tǒng)的應用

應急廣播需要智能控制功能，當有公共事件發(fā)生時，應急廣播系統(tǒng)能夠及時地發(fā)布信息，在應急廣播收擴機、應急廣播音柱、LED大屏、機頂盒、電視機、計算機和智能手機等信息終端中及時進行文字、聲音、圖像等提示，起到預警、報警和宣傳引導作用，讓民眾了解事態(tài)真相，及時按政府指導進行疏散或防范。

圖6 FM多工廣播發(fā)送框圖

3.1 應急廣播系統(tǒng)簡介

應急廣播系統(tǒng)由信息發(fā)布、信息處理傳送、信息接收等幾部分構成，如圖7所示。我國應急信息管理部門常設在氣象部門，通過政府應急辦公室建立各類應急信息的輸入，如氣象信息、交通信息、治安信息、旅游信息、政務公開信息等通過相關網絡輸入到應急廣播平臺。進入信息平臺的內容，按事前已經預置的信息分類和審核機制，進行自動或人工審核發(fā)布。發(fā)布后的信息通過廣播、電視、移動通信、互聯網等傳輸網絡傳輸，送達分布在各地的信息終端，系統(tǒng)框圖如圖7所示。當信息終端收到應急信息時，立即執(zhí)行應急信息的發(fā)布?，F在為應急廣播系統(tǒng)專項建設且分布最廣的是應急廣播收擴機、音柱等聲音類終端和圖文顯示的LED終端。

圖7 應急廣播系統(tǒng)框圖

3.2 應急廣播調頻副載波在遠程控制終端中的應用

應急廣播通過調頻副載波技術傳送控制信息可以對分布在各地的智能終端實現定時廣播、遠程喚醒、遠程插播、遠程音量調節(jié)、分群廣播、防插播等智能控制。應急廣播智能調頻系統(tǒng)示意如圖8所示。當應急廣播信息發(fā)布后，通過交換機既向應急廣播系統(tǒng)的播出管理工作站發(fā)出，同時通過Internet網絡向其他渠道發(fā)布。播出管理工作站收到應急信息后，按信息播出的級別，向應急廣播智能控制平臺發(fā)出應急信息，經過平臺將應急信息進行副載波調制，攜帶上RDS或SCA數據信息輸出的已調波，通過有線電視網絡或FM無線調頻網絡傳送到調頻收擴機、調頻音柱、收轉控制器、室內調頻收音機等接收控制器或終端，實現遠程尋址管理、音量調節(jié)、單播、群播與組播，將應急廣播信息按要求發(fā)布。

圖8 應急廣播智能調頻系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)可具備以下功能：

1）終端編碼，可管可控：對各終端實現唯一的尋址編碼MAC地址，在全系統(tǒng)中通過副載波指令實現對終端狀態(tài)的可管可控。

2）三級聯播，二級插播：實現市（縣）、鎮(zhèn)、村三級通過有線光纜、無線調頻發(fā)射網絡連接，廣播內容實現三級聯播。當有緊急事情或需要時，可以實現村、鎮(zhèn)以行政區(qū)劃內終端點對點、點對多點的兩級插播。

3）平戰(zhàn)結合：平時以日常廣播上級優(yōu)先，執(zhí)行每天早中晚三次的正常廣播。當有應急事件發(fā)生時，應急插播下級優(yōu)先。

4）無人值守、自動運行：系統(tǒng)可以在無人值守的情況下，通過副載波傳送的指令實現全系統(tǒng)設備的自動開機和關機；可以通過副載波指令遠程調整終端的音量大小，解決聲音覆蓋效果。整個系統(tǒng)運行的絕大多數時間，都將處于“三級聯播”的運行狀態(tài)。鎮(zhèn)、村兩級能夠按照行政區(qū)劃內終端實現插播。

5）靈活的單播、群播、組播功能：通過副載波指令，對某一單個終端進行單獨廣播，實現點對點的單播功能。也可以將系統(tǒng)中的多個終端，按功能分布設置為群，并設置群號碼，如黨員遠程教育群、沿河終端群、公路沿線群；當啟動群播功能并選擇預先設置好的群號進行插播時，所屬群內全部終端就按要求進行廣播，非本群內終端則不響應本次插播。也可按行政區(qū)劃對終端進行分組，實現分組廣播。

3.3 應急廣播調頻副載波圖文顯示系統(tǒng)

應急廣播系統(tǒng)為快捷、全面的發(fā)布應急信息，其系統(tǒng)終端不僅是收擴機、音箱等聲音發(fā)布終端，還需要圖文信息終端。因為聲音系統(tǒng)有工作的時限性，若長期工作，會形成聲音擾民行為，造成負面的影響；同時，當在聲音嘈雜的環(huán)境或屏蔽良好的車內，不利于聲音信息的收聽。圖文信息終端剛好彌補聲音終端的不足，可以長時間工作，不間斷播出；可以克服聲音嘈雜或屏蔽環(huán)境，對聲音終端形成了有益補充，在應急廣播系統(tǒng)中成為必要的功能終端之一。

應急廣播調頻副載波圖文顯示終端應用示意如圖9所示，當應急信息發(fā)布后，經過有線、無線等傳輸網絡送至收轉控制器、收擴機或尋址音柱，除了可以通過功放機、高音喇叭將聲音信息發(fā)布外，還可以通過副載波數據通道，完成廣播信息的LED圖文信息發(fā)布。受時限要求，聲音通道需要定時關閉，但LED圖文顯示屏可以24 h不間斷顯示應急信息和各類事件。發(fā)揮“平戰(zhàn)結合”功能，此圖文信息顯示系統(tǒng)閑時還可以發(fā)布一些管理類文字信息，如鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村，借助安裝在鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村委會的LED顯示屏，通過副載波圖文顯示系統(tǒng)發(fā)布鎮(zhèn)務公開、村務公開信息，把應急廣播系統(tǒng)建設成農村信息化的新平臺。又如成都平原秋收季節(jié)多發(fā)生焚燒秸稈影響航空和空氣質量，各地政府將對過LED顯示屏發(fā)布“合理利用秸稈，變廢為寶，交由專門機構回收。禁止隨地焚燒”的通知滾動播出，取得良好效果。再如農業(yè)部門借助廣播LED屏，發(fā)布農村綜合服務信息，提高對農村的服務指導能力。

綜上所述，副載波技術在交通、氣象領域已經有應用案例，結合應急廣播系統(tǒng)的建設需求，將成熟穩(wěn)定的副載波技術應用在應急廣播領域中，既具有開發(fā)周期短、技術風險低、設備成本低的優(yōu)點，又為應急廣播系統(tǒng)增加新的實用功能。了解其技術特征，易于快速推廣，加快建設好我國的應急廣播系統(tǒng)，提高信息發(fā)布能力，讓民眾及時了解應急事件，做到正確應對，快速響應，減少損失。

圖9 應急廣播圖文顯示終端應用示意圖

[1] 陳慶新.SCA廣播[J].電聲技術，1993，17（7）：43-44..

[2] 陳木鑫.淺談調頻SCA廣播[J].韓山師范學院學報，1996（8）：79-81.

[3] 郭海，張潤生.調頻主節(jié)目與附加信道（SCA）多路廣播[J].西部廣播電視，2004（6）：25-27.

[4]GB/T 15770—1995，廣播數據系統(tǒng)（RDS）技術規(guī)范[S].1995.