魏雪飛 江蘇省廣播電視 臺

調(diào)頻廣播技術(shù)新發(fā)展及趨勢

魏雪飛 江蘇省廣播電視 臺

本文介紹了2017年CCBN展會的主旨，對CDR廣播和射頻已調(diào)波技術(shù)進(jìn)行了綜述，對射頻已調(diào)波技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

調(diào)頻廣播 CDR 射頻已調(diào) 波技術(shù) 發(fā)展趨勢展望

一、引言

2017年CCBN展會的主題是“視界融合、智享未來”，加深了去年“云聚全媒體、智匯新視聽”在融合創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型升級的認(rèn)識理解。廣電總局田進(jìn)副局長在主題報告會上做了主旨演講，他指出：當(dāng)前和今后一個時期，把握廣播影視發(fā)展的階段性特征，重點(diǎn)要在以下四個方面聚焦并爭取突破。第一，加快廣播電視媒體融合創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型升級，打造新型主流媒體。第二，加快廣播影視傳輸覆蓋網(wǎng)絡(luò)融合創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型升級，向天地一體、互聯(lián)互通、寬帶交互、智能協(xié)同方向發(fā)展。第三，加快建設(shè)智能融合廣播影視監(jiān)管體系，提升監(jiān)測監(jiān)管、安全保障能力。第四，大力推進(jìn)核心技術(shù)和關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)應(yīng)用，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力。

本文首先通過參觀CDR最新的設(shè)備，對CDR的發(fā)展歷程進(jìn)行概述，分析了CDR技術(shù)構(gòu)成，并詳細(xì)介紹了京粵兩地CDR試點(diǎn)的情況；其次通過反思江蘇交通廣播已有同步單頻網(wǎng)的技術(shù)現(xiàn)狀及缺陷，提出采用射頻已調(diào)波技術(shù)，經(jīng)過適量的技術(shù)改造，以完善現(xiàn)有的技術(shù)架構(gòu)。

二、CDR廣播發(fā)展及前景

CDR，是本次發(fā)射展區(qū)的主角，進(jìn)口的、國產(chǎn)的、大功率的、小功率的，應(yīng)有盡有。

圖1羅列了部分CDR生產(chǎn)商的設(shè)備。

圖1 CDR生產(chǎn)商及其設(shè)備

CDR全稱是中國數(shù)字廣播（China Digital Radio），是繼電視數(shù)字化之后，在廣播領(lǐng)域的一場數(shù)字化改造。在國際數(shù)字廣播技術(shù)中，主要有DAB、DRM和HD Radio等標(biāo)準(zhǔn)。2016年底，挪威已徹底關(guān)閉了模擬調(diào)頻廣播，全面轉(zhuǎn)向數(shù)字廣播。CDR是具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字廣播，2011年廣電總局廣播科學(xué)研究院，作為牽頭單位完成了關(guān)鍵技術(shù)的研究、樣機(jī)的開發(fā)和測試工作，2013年提交了信道技術(shù)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建議稿，并于8月被認(rèn)定為廣電總局行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前已頒布的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為GY/T 268.1—2013《調(diào)頻頻段數(shù)字音頻廣播 第1部分：數(shù)字廣播信道幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》,GY/ T 268.2—2013《調(diào)頻頻段數(shù)字音頻廣播 第2部分：復(fù)用》,國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 22726-2008 《多聲道數(shù)字音頻編解碼技術(shù)規(guī)范》。

2013年底，北京、廣州、深圳三市開展了CDR覆蓋試驗(yàn)，時任廣電總局副局長的聶辰席在廣州實(shí)地考察時，現(xiàn)場驗(yàn)證了CDR開路實(shí)際接收效果。據(jù)報道，當(dāng)時的實(shí)驗(yàn)效果是“符合設(shè)計要求的，是令人滿意的”。聶局長充分肯定了CDR覆蓋試驗(yàn)取得的成績，并對CDR項(xiàng)目推廣應(yīng)用做了指示。

2015年，中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程項(xiàng)目地面數(shù)字電視廣播發(fā)射系統(tǒng)相繼開始招投標(biāo)，其中包括330+233個臺站的CDR廣播，用于現(xiàn)有中央一套頻率的數(shù)字化改造，并要求設(shè)定在模數(shù)同播模式：一套模擬廣播，三套數(shù)字廣播。目前的CDR發(fā)射設(shè)備，主要可以實(shí)現(xiàn)模擬調(diào)頻廣播、CDR全數(shù)字廣播、模數(shù)同播這三種工作模式。模數(shù)同播時，可以通過調(diào)整模數(shù)功率比來設(shè)置模擬廣播和數(shù)字廣播的發(fā)射功率。

在2016年CCBN展會期間，廣科院發(fā)起成立了CDR工作組，北廣、海爾集成、華音、數(shù)碼視訊、同方吉兆、德芯、哈里斯、凱騰四方、國科微電子、全波通信等多家核心企業(yè)紛紛加入。CDR工作組的成立，有效整合了產(chǎn)業(yè)鏈中的各種資源，形成合力，大膽創(chuàng)新，把握住當(dāng)前發(fā)展契機(jī)，促進(jìn)了CDR產(chǎn)業(yè)鏈的良好發(fā)展。

CDR廣播正在面臨前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，如果大范圍應(yīng)用，將會對整個廣播技術(shù)鏈路形成改變。調(diào)頻頻段數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)采用正交頻分復(fù)用技術(shù)，以200kHz帶寬的子帶作為基本單位，可以在同一個頻點(diǎn)實(shí)現(xiàn)多套廣播節(jié)目的傳輸。CDR內(nèi)容端主要由三個子系統(tǒng)構(gòu)成：音頻和數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)、復(fù)用子系統(tǒng)及信道編碼與調(diào)制子系統(tǒng)。在發(fā)射端主要還是通過直接發(fā)射和衛(wèi)星鏈路兩種模式，因此對總控系統(tǒng)中的編解碼器、復(fù)用器以及發(fā)射系統(tǒng)中的接收機(jī)、激勵器和功放都需要進(jìn)行改造。

圖2 CDR技術(shù)鏈路

廣東在2012年底完成廣州、深圳兩個發(fā)射試驗(yàn)點(diǎn)的建設(shè)，廣州發(fā)射點(diǎn)主要試驗(yàn)CDR在高樓密集區(qū)的覆蓋效果，深圳發(fā)射點(diǎn)主要試驗(yàn)CDR在沿海地區(qū)的覆蓋效果。廣州越秀山發(fā)射塔利用98MHz的通道，采用的是標(biāo)稱120w的CDR發(fā)射功率，天線海拔150米，天線增益7.5db，四層單面天線。試驗(yàn)結(jié)果表明，在天線正面，有效覆蓋距離超過27公里；在天線背面也有9公里。

北京也進(jìn)行了類似的實(shí)驗(yàn)。北京的試驗(yàn)點(diǎn)位于中央廣播電視塔，發(fā)射頻率為90.5MHz，數(shù)字功率60w，發(fā)射天線330米高，在無遮擋可覆蓋的直線距離超過80公里。在圖3中可以看到兩地的場強(qiáng)覆蓋效果。由于是兩家單位制作的，在場強(qiáng)值顏色選取上是不一致的。左邊是廣州試驗(yàn)的覆蓋場強(qiáng)圖，綠色黃色表示可以正常接收，紅色表示信號微弱；右圖是北京試驗(yàn)的場強(qiáng)圖，紅色黃色綠色表示可以正常接收，藍(lán)色表示信號微弱。同時，他們在試驗(yàn)中，還發(fā)現(xiàn)模擬廣播和數(shù)字廣播在同頻發(fā)射時，兩者互不干擾；當(dāng)模擬與數(shù)字功率比為17dB時，兩者覆蓋效果相當(dāng)。換言之，同功率時，數(shù)字廣播的覆蓋效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于模擬廣播。

圖3 京穗兩地CDR試點(diǎn)場強(qiáng)覆蓋圖

盡管這只是京粵兩地CDR試點(diǎn)的良好開端，距離全國層面的鋪開還會存在技術(shù)和政策的障礙。在解決了這些問題后， CDR數(shù)字音頻廣播會迎來廣闊的發(fā)展空間。

三、射頻已調(diào)波技術(shù)發(fā)展及前景

目前，江蘇交通廣播網(wǎng)主要是采用基帶同步單頻網(wǎng)技術(shù)，也就是各遠(yuǎn)程站點(diǎn)分別對接收的基帶信號進(jìn)行調(diào)制后，再進(jìn)行同步發(fā)射，這種單頻網(wǎng)組網(wǎng)方式通常采用單點(diǎn)大功率覆蓋加多點(diǎn)小功率補(bǔ)點(diǎn)的方式實(shí)現(xiàn)，在形式上屬于分散調(diào)制。為了實(shí)現(xiàn)同步廣播單頻網(wǎng)的良好覆蓋，需要實(shí)現(xiàn)“三同一?！薄Ｈ?，首先要實(shí)現(xiàn)同頻，要求多部激勵器精確同步到同一參考信號源上，GPS、北斗等作為同步基準(zhǔn)源是目前較為常見的方式。其次要實(shí)現(xiàn)調(diào)制度同向，關(guān)鍵是音頻信號進(jìn)入發(fā)射機(jī)時保持相位一致，這就要計算好各發(fā)射鏈路的時延，并進(jìn)行補(bǔ)償。第三是同調(diào)制度，主要要保證發(fā)射機(jī)的頻響一致。一保即保證最低接收場強(qiáng)。圖4主要體現(xiàn)出了三同一保在單頻網(wǎng)同步廣播中的要求。

這種分散調(diào)制的方式，需要在每個站點(diǎn)都做一次調(diào)制，如果考慮到調(diào)制的離散型，往往會導(dǎo)致載頻偏差和瞬時調(diào)制誤差。有沒有可能在中心站點(diǎn)將已經(jīng)調(diào)制好的信號直接分配給各個遠(yuǎn)程站點(diǎn)呢？這就是射頻已調(diào)波技術(shù)。

射頻已調(diào)波同步技術(shù)，只在傳輸中心設(shè)置調(diào)制器，將已經(jīng)調(diào)制好的射頻信號分發(fā)到各遠(yuǎn)程站點(diǎn)，

遠(yuǎn)程站點(diǎn)在統(tǒng)一的基準(zhǔn)參考信號源相干控制下，對射頻信號同步處理，并進(jìn)行再次發(fā)射。由于這種技術(shù)減少了二次調(diào)制，在各遠(yuǎn)程站點(diǎn)也不存在“三同”的誤差了。構(gòu)建這種共源調(diào)制單頻網(wǎng)的主要特征是：系統(tǒng)內(nèi)各遠(yuǎn)程站點(diǎn)內(nèi)部無調(diào)制器；各遠(yuǎn)程站點(diǎn)發(fā)射的射頻信號相對相位差為零；整個系統(tǒng)需要外置授時時鐘同步。在天津的組網(wǎng)試點(diǎn)中，是在某發(fā)射臺外40km處新增一發(fā)射臺，構(gòu)建共源調(diào)制單頻網(wǎng)：將原發(fā)射臺的激勵器作為共源調(diào)制器，一路送自己的功放，一路通過光端機(jī)（發(fā)射）發(fā)送到新增發(fā)射臺，新增發(fā)射臺使用光端機(jī)（接收）提取出射頻已調(diào)波信號，在經(jīng)過濾波、降噪、同步等數(shù)字信號處理后，由功放和天饋系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同步發(fā)射。

具體架構(gòu)如圖5所示。

圖4 基帶單頻網(wǎng)分散調(diào)制技術(shù)特征

圖5 射頻已調(diào)波共源調(diào)制技術(shù)特征

四、結(jié)束語

隨著媒體融合的深入發(fā)展，傳統(tǒng)的調(diào)頻廣播覆蓋傳輸方式也越來越多的受到?jīng)_擊。如何實(shí)現(xiàn)新舊技術(shù)的相克，到相加，甚至相融，一直是廣電工程技術(shù)人員值得思考的問題。本文結(jié)合當(dāng)前科技數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、寬帶化的發(fā)展趨勢，對CDR廣播和射頻已調(diào)波技術(shù)進(jìn)行了闡述和展望，希望能拓展廣電工程技術(shù)人員的思路。