副载波技术应急广播系统的应用

方 冉

（作者单位：安徽省绩溪县广播电视台）



副载波技术应急广播系统的应用

方 冉

（作者单位：安徽省绩溪县广播电视台）

摘 要：副载波技术在应急广播系统中的应用，较广泛的是RDS和SCA技术，增加了应急广播系统新功能，利用智能控制系统实现对广播终端的控制，从而更加方便、快捷地传送信息。为了使应急广播系统能更好地发挥作用，本文从副载波技术的调频调制原理入手，深入分析RDS技术和SCA技术在调频立体声广播系统中的应用条件和工作原理，分析声音终端和图文终端传送信息的优点和劣势，结合我国的应急广播系统发展现状，探讨加快各地采用调频负载波技术进行应急广播消息播发的应用系统建设的必要性。分析各种技术的优缺点和工作原理，希望对研究副载波技术与应急广播系统人员有一定作用。

关键词：副载波技术；应急广播系统；应用

1 副载波技术以及RDS、SCA技术

1.1 副载波技术的原理

应急广播从结构上来讲，主要分为发布平台、传输通道、预警接收终端三大部分，其传输通道决定了接收终端的工作模式是调频广播频段。副载波技术调频调制原理，是通过调制信号调制载波，形成已调波的调频信号，多路复用模拟电视光纤传输系统。在发送端，将要传送的信号s（i=1,2,……n）调制成特定的副载波f`（i=1,.2），然后将各路副载波合起来对LD进行直接调制。在接收端，将光电检测管的输出信号变频到较低的频段上，然后用电学的方法解调接收到的各路信号。调频波传送信号可以选择在57kHz，67kHz，92kHz 等频率上传送数据，常用于通信、调频立体声广播和电视伴音传送系统，可避免干扰而提高通信质量。目前，远程唤醒终端的传输通道手段，主要是窄带调频应急广播终端，主用于森林防火、渔业或大型企业自建的传输系统等，接收机灵敏度高、传输距离远、节省信道资源。应急广播具有智能控制作用，当发生紧急情况时，能将文字、图像、声音等信息经过应急广播的终端设备发送出去，让人们及时了解事情的原委，迅速做出应急措施，避免造成更大损失。

1.2 RDS技术

RDS数据广播是一种点对点、点对面的数据广播形式，发展较迅速，与电视广播、声音广播相并列，通过在空闲的广播频谱增加新的数据信道，从而不会干扰立体声，也不会影响立体声广播质量。RDS数据是世界上采用调频副载波的技术之一，中国在1995年引进RDS技术，在深入探索和研究下，实现RDS的硬件编解码和编码，极大降低了调频副载波终端设备的生产制造成本，在基于调频副载波各种系统中获得最大应用。数据流的传输速率为1 187.5bit/s，其基准频率为57kHz经过48次分频所得1 187.5Hz的时钟频率，传送4块共104bit需要时间约87.6m/s，即每秒可传输148byte，除去冗余载荷，有效载荷为92 byte/s。

1.3 SCA技术

SCA广播则是调频广播和辅助通信业务的结合，一般采用调频副载波的FSK数字调制技术，载波选择的频率为67kHz和92kHz，这种频率都有一定的频偏选择，通常67 kHz的频偏选择为±2kHz，92kHz的频偏选择为±4kHz。这种技术的核心是音频和指令共用一个频率，为节约资源在音频基础上增加指令控制，主用音频的音频调制波段在87 MHz～108 MHz上，指令信息调制在带宽为67kHz的副载波频点上。我国各级广播电视机的调频广播信号覆盖范围非常广泛，但调频广播SCA副信道一直被闲置。例如，53～100Hz的空闲频道可以建设新的信道，进行音频、图文信息和广播的传送。所以，开发出一套基于调频广播SCA副信道传输的应急广播系统，是符合我国国情的必要措施，对各种突发事件的信息发布起到关键性作用，应引起各方重视。

1.4 副载波复用模拟电视光纤传输系统的特定参数

1.4.1 载噪比

载噪比（又称CNR）主要无调制和满负载的副载波输入到传输系统中，并在所规定的带宽内对载波功率与噪声功率的比值进行特定，同时单位设定为dB，其公式表达为：

式中,〈i2c〉为均方载波电流，〈i2n〉为均方噪声电流。

每个信道的载噪比为：

由此可见，载噪比CNR随着调制指数m和平均接收光功率P0的增加而增加，随三项噪声的增加而减小。

1.4.2 信号失真

视频信号失真的原因通常是和频（ωi+ωj）与差频（ωi-ωj）信号新频率落在其他载波的视频频带内。一般情况下，组合二阶互调（CSO）失真和组合三阶差拍（CTB）失真这两个参数表示副载波复用模拟电视光纤传输系统的信号失真，两个频率的信号相互组合。

光发射机和光接收机这种RF电路会发生非线性效应，在给定频道上，所有可能的双频组合总和称为组合二阶（CSO）互调失真，这个总和通常用与载波的比值表示，并以dB为单位，记为dBc。组合三阶差拍（CTB）失真是三个频率（ωi±ωj±ωk）的非线性组合，其定义和表示方法与CSO相似，单位相同。

2 副载波技术在应急广播系统中的应用

2.1 应急广播系统的概述

应急广播也称为调频附加信道广播，是一种迅速快捷的信息传输通道，尤其是当发生重大自然灾害或突发事件时，不影响语音传输的前提下，利用现有调频发射机的SCA/RDS副信道传输控制信号，实现远程唤醒应急广播终端，争取在第一时间把自然灾害消息或突发的社

会危害及时传递给人们，以免危机到人民安全和公共秩序，最大限度保证人民生命财产安全，将损失降到最低。

应急广播通过调频广播开展的一种辅助通信业务，在现有的调频广播中利用增加附加信道来传送各种业务信息。多数采用双重调频（FM-FM）体制，副载频为67kHz 或92kHz，信号根据优先级的高低划分为电话应急插播信号和自办普通信号，这种信号通过副载波技术可以控制远程终端，主要表现有开机启动、远程插播、定时广播、音量调节等作用，在无人值班的情况下，能迅速将终端设备投入到工作状态。

2.2 副载波技术在应急广播系统对远程终端的控制

副载波技术能智能控制广播系统中的远程终端，通过控制信息进行远程插播、唤醒设备、定时插播等操作。应急信息通过交换机可以传递信息到播出站点，也可以传送到互联网其他渠道，到达播出站点的应急信息，根据级别被传送到智能控制机，然后经过副载波技术处理，通过SCA和RDS的已载波到达收音机等终端设备，可以进行音量调节、插播、单独广播、组播等。应急系统的功能有：首先对终端进行编码，根据副载波指令控制终端设备的状态。其次，对市、镇、村进行三级联播内容，紧急情况下，可以借助无线调频网插播内容。最后，要利用副载波指令进行远程控制，启动、开机和调节音量等，以免应急状态下，影响工作效率。

值得注意的是，设备主要包括指令控制设备、智能调制设备、电话接入设备等，公共广播系统很多也采用调频副载波技术，远程开关控制和区域地址码及其终端编号的选择匹配，进行建设时要对基于副载波的通信协议和终端设备编号的统一定义和规范，以免各个设备厂商的各种相关设备互不兼容，从而导致在应用过程中运行维护困难重重，无法正常运行使用。

2.3 应急广播系统中的图片、文字传输

广播系统终端有音频终端和图文显示终端，由于声音具有时限性，超过一定时间后，或现场环境嘈杂，很难完整传达信息，长期开放也会影响到人们的正常生活。图文终端可以长时间工作，较完整地传输信息，更加方便，能与声音终端互为补充，即使不播放声音，通过画面人们也能了解到信息的全貌。其操作原理是，发布应急信息经过传输网络到达收转控制器等终端，通过播放器播放声音的同时，利用副载波信道发布图文信息。声音不一定随时同步播出，但画面可以24小时显示紧急事件的发展情况，让受众清楚事件的进展，及时采取应对措施。在日常生活中，一些紧急的政务公开信息、或综合服务信息等，使用图文信息发布，图文终端能及时有效地发挥引导、宣传和预警作用，发挥着不可替代的作用。

3 结语

副载波技术的优势，可以降低设备成本，对指导和促进各地应急广播系统建设具有很大促进作用。副载波技术在应急广播系统的广泛应用，首先要规范和统一应急广播系统的技术细节，对偏远地区的日常节目和应急广播播放具有积极意义。由于应急广播系统是有利于全国范围的项目，所以在建设前期一定要结合当地的实际情况、建设成本和安全问题等方面出发，分析和掌握应急广播系统的优点和缺点，选择适当的技术手段，更好地应用于应急广播系统建设中，及时采取应变措施，提高处理应急事件的能力，以减少应急事件造成的损失。

参考文献：

[1]关成亮,柯伟.基于TS+RDS+IP的多通道农村应急广播系统研究与实现[J].中国有线电视,2016(2).

[2]温怀疆,陈仁布.应急广播体系及其作用[J].西部广播电视,2014(2).