调频广播技术新发展及趋势

2017-06-21魏雪飞江苏省广播电视

视听界(广播电视技术) 2017年3期

关键词：场强调频站点

魏雪飞江苏省广播电视台

调频广播技术新发展及趋势

魏雪飞江苏省广播电视台

本文介绍了2017年CCBN展会的主旨，对CDR广播和射频已调波技术进行了综述，对射频已调波技术发展及应用前景进行了展望。

调频广播 CDR 射频已调波技术发展趋势展望

一、引言

2017年CCBN展会的主题是“视界融合、智享未来”，加深了去年“云聚全媒体、智汇新视听”在融合创新、转型升级的认识理解。广电总局田进副局长在主题报告会上做了主旨演讲，他指出：当前和今后一个时期，把握广播影视发展的阶段性特征，重点要在以下四个方面聚焦并争取突破。第一，加快广播电视媒体融合创新、转型升级，打造新型主流媒体。第二，加快广播影视传输覆盖网络融合创新、转型升级，向天地一体、互联互通、宽带交互、智能协同方向发展。第三，加快建设智能融合广播影视监管体系，提升监测监管、安全保障能力。第四，大力推进核心技术和关键标准研发应用，增强自主创新能力。

本文首先通过参观CDR最新的设备，对CDR的发展历程进行概述，分析了CDR技术构成，并详细介绍了京粤两地CDR试点的情况；其次通过反思江苏交通广播已有同步单频网的技术现状及缺陷，提出采用射频已调波技术，经过适量的技术改造，以完善现有的技术架构。

二、CDR广播发展及前景

CDR，是本次发射展区的主角，进口的、国产的、大功率的、小功率的，应有尽有。

图1罗列了部分CDR生产商的设备。

图1 CDR生产商及其设备

CDR全称是中国数字广播（China Digital Radio），是继电视数字化之后，在广播领域的一场数字化改造。在国际数字广播技术中，主要有DAB、DRM和HD Radio等标准。2016年底，挪威已彻底关闭了模拟调频广播，全面转向数字广播。CDR是具有我国自主知识产权的数字广播，2011年广电总局广播科学研究院，作为牵头单位完成了关键技术的研究、样机的开发和测试工作，2013年提交了信道技术的行业标准建议稿，并于8月被认定为广电总局行业标准。目前已颁布的主要技术标准为GY/T 268.1—2013《调频频段数字音频广播第1部分：数字广播信道帧结构、信道编码和调制》,GY/ T 268.2—2013《调频频段数字音频广播第2部分：复用》,国家标准GB/T 22726-2008 《多声道数字音频编解码技术规范》。

2013年底，北京、广州、深圳三市开展了CDR覆盖试验，时任广电总局副局长的聂辰席在广州实地考察时，现场验证了CDR开路实际接收效果。据报道，当时的实验效果是“符合设计要求的，是令人满意的”。聂局长充分肯定了CDR覆盖试验取得的成绩，并对CDR项目推广应用做了指示。

2015年，中央广播电视节目无线数字化覆盖工程项目地面数字电视广播发射系统相继开始招投标，其中包括330+233个台站的CDR广播，用于现有中央一套频率的数字化改造，并要求设定在模数同播模式：一套模拟广播，三套数字广播。目前的CDR发射设备，主要可以实现模拟调频广播、CDR全数字广播、模数同播这三种工作模式。模数同播时，可以通过调整模数功率比来设置模拟广播和数字广播的发射功率。

在2016年CCBN展会期间，广科院发起成立了CDR工作组，北广、海尔集成、华音、数码视讯、同方吉兆、德芯、哈里斯、凯腾四方、国科微电子、全波通信等多家核心企业纷纷加入。CDR工作组的成立，有效整合了产业链中的各种资源，形成合力，大胆创新，把握住当前发展契机，促进了CDR产业链的良好发展。

CDR广播正在面临前所未有的机遇和挑战，如果大范围应用，将会对整个广播技术链路形成改变。调频频段数字音频广播系统采用正交频分复用技术，以200kHz带宽的子带作为基本单位，可以在同一个频点实现多套广播节目的传输。CDR内容端主要由三个子系统构成：音频和数据输入子系统、复用子系统及信道编码与调制子系统。在发射端主要还是通过直接发射和卫星链路两种模式，因此对总控系统中的编解码器、复用器以及发射系统中的接收机、激励器和功放都需要进行改造。

图2 CDR技术链路

广东在2012年底完成广州、深圳两个发射试验点的建设，广州发射点主要试验CDR在高楼密集区的覆盖效果，深圳发射点主要试验CDR在沿海地区的覆盖效果。广州越秀山发射塔利用98MHz的通道，采用的是标称120w的CDR发射功率，天线海拔150米，天线增益7.5db，四层单面天线。试验结果表明，在天线正面，有效覆盖距离超过27公里；在天线背面也有9公里。

北京也进行了类似的实验。北京的试验点位于中央广播电视塔，发射频率为90.5MHz，数字功率60w，发射天线330米高，在无遮挡可覆盖的直线距离超过80公里。在图3中可以看到两地的场强覆盖效果。由于是两家单位制作的，在场强值颜色选取上是不一致的。左边是广州试验的覆盖场强图，绿色黄色表示可以正常接收，红色表示信号微弱；右图是北京试验的场强图，红色黄色绿色表示可以正常接收，蓝色表示信号微弱。同时，他们在试验中，还发现模拟广播和数字广播在同频发射时，两者互不干扰；当模拟与数字功率比为17dB时，两者覆盖效果相当。换言之，同功率时，数字广播的覆盖效果要远远好于模拟广播。

图3 京穗两地CDR试点场强覆盖图

尽管这只是京粤两地CDR试点的良好开端，距离全国层面的铺开还会存在技术和政策的障碍。在解决了这些问题后， CDR数字音频广播会迎来广阔的发展空间。

三、射频已调波技术发展及前景

目前，江苏交通广播网主要是采用基带同步单频网技术，也就是各远程站点分别对接收的基带信号进行调制后，再进行同步发射，这种单频网组网方式通常采用单点大功率覆盖加多点小功率补点的方式实现，在形式上属于分散调制。为了实现同步广播单频网的良好覆盖，需要实现“三同一保”。三同，首先要实现同频，要求多部激励器精确同步到同一参考信号源上，GPS、北斗等作为同步基准源是目前较为常见的方式。其次要实现调制度同向，关键是音频信号进入发射机时保持相位一致，这就要计算好各发射链路的时延，并进行补偿。第三是同调制度，主要要保证发射机的频响一致。一保即保证最低接收场强。图4主要体现出了三同一保在单频网同步广播中的要求。

这种分散调制的方式，需要在每个站点都做一次调制，如果考虑到调制的离散型，往往会导致载频偏差和瞬时调制误差。有没有可能在中心站点将已经调制好的信号直接分配给各个远程站点呢？这就是射频已调波技术。

射频已调波同步技术，只在传输中心设置调制器，将已经调制好的射频信号分发到各远程站点，

远程站点在统一的基准参考信号源相干控制下，对射频信号同步处理，并进行再次发射。由于这种技术减少了二次调制，在各远程站点也不存在“三同”的误差了。构建这种共源调制单频网的主要特征是：系统内各远程站点内部无调制器；各远程站点发射的射频信号相对相位差为零；整个系统需要外置授时时钟同步。在天津的组网试点中，是在某发射台外40km处新增一发射台，构建共源调制单频网：将原发射台的激励器作为共源调制器，一路送自己的功放，一路通过光端机（发射）发送到新增发射台，新增发射台使用光端机（接收）提取出射频已调波信号，在经过滤波、降噪、同步等数字信号处理后，由功放和天馈系统实现同步发射。

具体架构如图5所示。