王平躍

（大連新聞傳媒集團(tuán)大連廣播電視發(fā)射臺，遼寧 大連 116000）

0 引言

數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)通過服務(wù)器合理配置、廣播數(shù)據(jù)系統(tǒng)（Radio Data System，RDS）技術(shù)引入以及同步傳輸鏈路的搭建，具備穩(wěn)定性、可靠性和實(shí)用性的特點(diǎn)。本文展示了數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)在同步傳輸鏈路、同步發(fā)射設(shè)備和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方面的應(yīng)用實(shí)踐，通過完善的設(shè)計(jì)和實(shí)用性驗(yàn)證，確保廣播系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1 數(shù)字調(diào)頻同步廣播概述

數(shù)字調(diào)頻同步廣播是一種先進(jìn)的廣播傳輸技術(shù)，通過采用數(shù)字調(diào)頻激勵(lì)器和數(shù)字音頻信號傳輸方式，實(shí)現(xiàn)廣播信號的同步傳輸。該技術(shù)具有覆蓋范圍廣、無限擴(kuò)容、安裝維護(hù)方便、投資省、音質(zhì)優(yōu)美等特點(diǎn)，可以解決傳統(tǒng)有線廣播布線困難、安裝復(fù)雜、擴(kuò)容性差、損壞墻面及環(huán)境等問題[1]。數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)以系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主、同步調(diào)整為輔的系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，在系統(tǒng)集成中強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化、通用性、可擴(kuò)展性等，使系統(tǒng)更具有實(shí)用性。

2 數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

大連廣播電視發(fā)射臺位于主城區(qū)綠山，發(fā)射點(diǎn)位置偏僻。下面將圍繞其數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析。

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)計(jì)

數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，硬件和軟件的設(shè)計(jì)是核心部分，共同決定了廣播系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

硬件設(shè)計(jì)中，服務(wù)器的選擇非常重要。本次設(shè)計(jì)選擇PowerEdge-R440 機(jī)架式服務(wù)器作為廣播系統(tǒng)的信息發(fā)布服務(wù)器。該服務(wù)器具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和穩(wěn)定的運(yùn)行性能，能夠保證廣播系統(tǒng)的正常運(yùn)行。同時(shí)，選擇IMH89000-M10 型號的RDS 編碼器，作為一種高質(zhì)量的編碼設(shè)備，能夠?qū)⒁纛l信號轉(zhuǎn)換為RDS 信號，并實(shí)現(xiàn)與局域?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)交換[2]。

軟件設(shè)計(jì)中，信號傳輸通道的設(shè)置和RDS 技術(shù)的引入是關(guān)鍵。在本次設(shè)計(jì)中，設(shè)置一個(gè)物理通道用于傳輸RDS 信號，該通道的穩(wěn)定性直接決定了廣播系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量和覆蓋范圍。同時(shí)，引入RDS 技術(shù)將信號在局域?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)交換，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字調(diào)頻同步廣播播控優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠提高信號的傳輸效率和穩(wěn)定性，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)廣播信號的同步播放。

2.2 同頻設(shè)計(jì)

通過調(diào)整廣播信號的頻率，實(shí)現(xiàn)多個(gè)發(fā)射站點(diǎn)同步廣播。這種設(shè)計(jì)的主要目的是擴(kuò)大廣播信號的覆蓋范圍，提高廣播信號的強(qiáng)度。在數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)中，頻率同步設(shè)計(jì)主要包括以下步驟。

第一，選擇合適的廣播頻率。需要選擇一個(gè)合適的廣播頻率，確保廣播信號能夠被有效地接收和傳輸。選擇廣播頻率時(shí)，需要考慮不同頻率的傳播特性、干擾情況以及所需覆蓋的區(qū)域等因素。

第二，配置頻率同步設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)發(fā)射站點(diǎn)同步廣播，需要配置頻率同步設(shè)備，如全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）等，可以提供精確的時(shí)鐘信號，確保各個(gè)發(fā)射站點(diǎn)能夠以相同的頻率進(jìn)行廣播[3]。

第三，調(diào)整發(fā)射機(jī)頻率。配置好頻率同步設(shè)備后，需要調(diào)整各個(gè)發(fā)射機(jī)的頻率，使其與主發(fā)射機(jī)的頻率保持一致，可以通過使用頻率調(diào)整裝置或者直接在發(fā)射機(jī)上手動(dòng)調(diào)整來實(shí)現(xiàn)。

第四，測試頻率同步效果。完成頻率調(diào)整后，需要進(jìn)行測試以確認(rèn)頻率同步效果。通過在各個(gè)接收地點(diǎn)測量信號強(qiáng)度、音頻質(zhì)量等方式來評估同步效果。如果發(fā)現(xiàn)問題，可以及時(shí)調(diào)整發(fā)射機(jī)的頻率或者重新配置頻率同步設(shè)備。

為了擴(kuò)大覆蓋范圍，大連廣播電視發(fā)射臺采用數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)進(jìn)行改造，選擇了98.1 MHz作為廣播頻率，并配置了GPS 等頻率同步設(shè)備。調(diào)整發(fā)射機(jī)頻率后，在不同地點(diǎn)進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)同步效果良好，音頻質(zhì)量清晰穩(wěn)定。

2.3 同相設(shè)計(jì)

在數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)中，同相設(shè)計(jì)主要涉及音頻信號的相位調(diào)整和校準(zhǔn)。為了實(shí)現(xiàn)同相，音頻采用統(tǒng)一的編解碼，由GPS 輸出10 MHz 和1 PPS來實(shí)現(xiàn)音頻相位自動(dòng)校準(zhǔn)。這種設(shè)計(jì)方法能夠確保音頻信號在傳輸鏈路中的相位偏差極小，從而保證到任意同步發(fā)射機(jī)基站的音頻相位完全一致。

具體來說，同相設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法包括以下幾個(gè)方面。第一，采用統(tǒng)一的音頻編碼格式和編碼標(biāo)準(zhǔn)，確保音頻信號在傳輸過程中不會(huì)因編碼格式不同而產(chǎn)生相位偏差。第二，利用GPS 輸出10 MHz 和1 PPS 的信號，作為音頻相位校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)。通過將GPS 信號與音頻信號進(jìn)行合成，可以確保音頻信號的相位與GPS 信號保持一致[4]。第三，在發(fā)射機(jī)基站中，采用高精度的時(shí)延調(diào)整裝置，對音頻信號進(jìn)行精細(xì)的時(shí)延調(diào)整，保證各發(fā)射機(jī)基站的音頻信號相位完全一致。第四，利用自動(dòng)導(dǎo)頻同相技術(shù)，對發(fā)射機(jī)基站的導(dǎo)頻信號進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，使其與標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)頻信號保持一致，從而保證各發(fā)射機(jī)基站的導(dǎo)頻信號相位完全一致。

2.4 同調(diào)制度設(shè)計(jì)

在數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)中，同調(diào)制度是指各發(fā)射機(jī)發(fā)射的已調(diào)制信號的調(diào)制度必須完全一致，接收到的信號才能具有相同的音頻質(zhì)量，從而避免相干區(qū)內(nèi)干擾問題的出現(xiàn)。

同調(diào)制度設(shè)計(jì)在數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)方法主要包括以下兩個(gè)方面。一方面，采用全數(shù)字調(diào)制器。全數(shù)字調(diào)制器可以保證各發(fā)射機(jī)發(fā)射的已調(diào)制信號的調(diào)制度完全一致。數(shù)字調(diào)制器采用數(shù)字信號處理技術(shù)，可以對音頻信號進(jìn)行高精度調(diào)制，具有較低的失真度。通過使用全數(shù)字調(diào)制器，可以確保各發(fā)射機(jī)在發(fā)射信號時(shí)具有相同的調(diào)制度，從而避免由于調(diào)制度不同而引起的干擾問題。另一方面，同步音頻傳輸。為了實(shí)現(xiàn)同調(diào)制度，還需要確保各發(fā)射機(jī)接收到的音頻信號具有相同的一致性。因此，數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)需要采用同步音頻傳輸技術(shù)，即所有的發(fā)射機(jī)都接收來自同一音頻源的音頻信號。為了確保音頻信號的一致性，可以采用統(tǒng)一的編解碼技術(shù)對音頻信號進(jìn)行編碼和解碼。各發(fā)射機(jī)接收到的音頻信號經(jīng)過解碼后，可以獲得完全相同的音頻信號，從而實(shí)現(xiàn)同調(diào)制度設(shè)計(jì)。

3 數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐

3.1 同步傳輸鏈路

同步傳輸鏈路是實(shí)現(xiàn)同步廣播的重要環(huán)節(jié)。在大連廣播電視發(fā)射臺的數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)中，同步傳輸鏈路采用了E1 鏈路傳輸，通過統(tǒng)一的同步編解碼，保證了任意同步發(fā)射點(diǎn)音頻信號的一致性。音頻信號首先通過E1 鏈路進(jìn)行傳輸，整個(gè)過程采用了統(tǒng)一的同步編解碼技術(shù)，確保了音頻信號在傳輸過程中的穩(wěn)定性。在傳輸過程中，音頻信號的時(shí)延偏差被嚴(yán)格控制在1 μs 以內(nèi)，滿足同步廣播的技術(shù)要求[5]。此外，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，該系統(tǒng)還引入了數(shù)字RDS 碼流進(jìn)行控制。數(shù)字RDS 碼流是一種用于數(shù)字廣播的控制信號，可以提供額外的信息，如節(jié)目名稱、節(jié)目類型等。在大連廣播電視發(fā)射臺的數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)中，數(shù)字RDS 碼流被用于控制數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)的RDS 副信道，不僅提高了音質(zhì)，還降低了控制門限，使得系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定。

為了解決當(dāng)?shù)貜?fù)雜的地形條件下單個(gè)站點(diǎn)發(fā)射的局限性，系統(tǒng)采用了數(shù)字調(diào)頻同步廣播技術(shù)，通過同步補(bǔ)點(diǎn)的方式，建成了完整的數(shù)字調(diào)頻同步廣播無線發(fā)射系統(tǒng)。

3.2 同步發(fā)射設(shè)備

同步發(fā)射設(shè)備是實(shí)現(xiàn)同步廣播的關(guān)鍵部分。該系統(tǒng)采用了意大利ELENOS 公司的數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)，通過全球定位系統(tǒng)GPS 輸出10 MHz和1 PPS 信號，實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻載頻和立體聲導(dǎo)頻的同頻和同相。該數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)具有以下主要特點(diǎn)。第一，采用大規(guī)模集成電路及統(tǒng)一的固件版本，不受阻容器件精度及老化影響，也不受發(fā)射機(jī)開機(jī)時(shí)長影響，保證任意兩臺發(fā)射機(jī)音頻指標(biāo)參數(shù)的一致性，僅存量化誤差。第二，通過“三同”（同頻、同相、同調(diào)制度）和“一?！保ㄏ到y(tǒng)內(nèi)所有發(fā)射服務(wù)區(qū)內(nèi)有足夠覆蓋場強(qiáng)），徹底解決廣播發(fā)射相干區(qū)內(nèi)的干擾問題，做到全系統(tǒng)無縫隙同步覆蓋，保證調(diào)頻同步廣播網(wǎng)正常運(yùn)行。第三，在設(shè)備運(yùn)行過程中，采用了GPS 和原子鐘結(jié)合的方式，利用GPS的1 PPS 信號對設(shè)備的時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)，確保設(shè)備的時(shí)間同步[6]。同時(shí)，利用GPS 的10 MHz 信號對設(shè)備的頻率進(jìn)行校準(zhǔn)，確保設(shè)備的頻率同步[7]。第四，在實(shí)現(xiàn)調(diào)頻載頻和立體聲導(dǎo)頻的同頻和同相方面，該設(shè)備采用了先進(jìn)的數(shù)字信號處理技術(shù)，通過對音頻信號進(jìn)行數(shù)字采樣和處理，將音頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。然后，通過對數(shù)字信號進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)，實(shí)現(xiàn)了音頻信號的傳輸和接收。第五，在系統(tǒng)穩(wěn)定性方面，該設(shè)備采用了高可靠性的硬件設(shè)計(jì)和軟件算法，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)，該設(shè)備還具有遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷功能。

3.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

在數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐中，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)利用現(xiàn)代通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對發(fā)射機(jī)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了強(qiáng)大保障。大連廣播電視發(fā)射臺采用的ELENOS 發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能。第一，對發(fā)射機(jī)的開關(guān)機(jī)操作進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。通過預(yù)先設(shè)置的指令，系統(tǒng)能夠自動(dòng)開啟或關(guān)閉發(fā)射機(jī)，節(jié)省人力成本，并大大提高了操作的準(zhǔn)確性。第二，對發(fā)射機(jī)的功率和頻率進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)需要，操作人員可以遠(yuǎn)程對發(fā)射機(jī)的功率和頻率進(jìn)行精確調(diào)整，確保廣播質(zhì)量的穩(wěn)定，操作界面如圖1 所示。第三，對主備發(fā)射機(jī)進(jìn)行智能切換。當(dāng)主發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到備用發(fā)射機(jī)，保證廣播的連續(xù)性。第四，對發(fā)射機(jī)的音頻進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并可對現(xiàn)場的音頻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)聽，使得操作人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決音頻問題，保證了廣播的質(zhì)量。第五，對機(jī)房環(huán)境進(jìn)行紅外視頻監(jiān)控，不僅提供機(jī)房的實(shí)時(shí)畫面，還能檢測到潛在的安全隱患，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了又一重保障。第六，對發(fā)射機(jī)每組電源的工作電壓、電流、溫度及輸出功率進(jìn)行顯示，使得操作人員能夠?qū)崟r(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，為設(shè)備的維護(hù)提供了重要依據(jù)[8]。第七，對每組末級功放管的電流、溫度及功耗進(jìn)行顯示，為設(shè)備的性能評估和故障排查提供了重要信息。第八，對整機(jī)工作效率、環(huán)境溫度及風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)（轉(zhuǎn)數(shù)根據(jù)溫度受控）進(jìn)行顯示，為設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行和節(jié)能減排提供了指導(dǎo)。

圖1 智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)界面

4 結(jié)語

數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)在廣播傳輸領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。本文對系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)的深入研究和實(shí)際應(yīng)用實(shí)踐的驗(yàn)證，證明了該系統(tǒng)在提高廣播信號質(zhì)量、擴(kuò)大覆蓋范圍以及降低運(yùn)維成本等方面的顯著優(yōu)勢。同步傳輸鏈路、同步發(fā)射設(shè)備和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的完善設(shè)計(jì)，為數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)的全面推廣提供了技術(shù)支持。隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)有望在更廣泛的應(yīng)用場景中得到推廣，為廣播行業(yè)帶來更先進(jìn)的解決方案。