湛江市调频同步网建设方案及思路

2018-05-25陈海

视听 2018年6期

□陈海

湛江现有发射台位于湛江以西26km、海拔230m的螺岗岭。天线塔高100m，共有2副FM天线，天线中心海拔高度分别为312m和303m。发射站至湛江市区属丘陵地形，发射站至湛江市地势由高走低。

螺岗岭发射站电波在传向湛江市的过程中，会遇到两座山体的阻挡。第一个障碍物城里岭距发射台6.7km，海拔183.8m；第二个障碍物笔架岭距发射台12.5km，海拔176.7m。从地理环境的角度来看，湛江市内城区低洼处主要是海拔5—15m的地方，接收效果差；而城区外的地方则收听良好。这也表明市区处于覆盖盲区。

一、湛江调频广播解决方案的思路

为提高湛江市城区的覆盖强度，拟在湛江市设立一个发射站，采用同步单频网技术与螺岗岭发射机组成调频同步调频单频网，既能增强湛江市区的覆盖场强，又能有效避免与螺岗岭发出的电波形成同频干扰。单频网以网络和系统的思路实现大面积覆盖。城区将作为调频单频网的覆盖中心，螺岗岭将作为辅助发射站负责覆盖城区周边的广大地区。这样，将原来以螺岗岭发射站为主，在湛江城区增设辅助发射站的解决方案，更改为以湛江城区发射站为主，以螺岗岭发射站为辅，湛江发射站与螺岗岭共同组成调频同步网的设计思想。

二、同步系统的原理

同步广播采用全数字技术，包括数字单频网同步技术、音频信号传输时延自动补偿技术、播出信号技术参数的精确同步技术和数字调制技术等，使同步广播系统性能大大提高。它要求多个台站采用同一个频率、同一时间发送同一套节目。为达到这一效果，时间同步是一个技术关键。所以本系统采用了目前国际上通用的一种单频网同步技术，在音频传输链路上插入1PPS时间标识，通过单频网同步技术解决自动延时调整问题，使系统实现自动时间同步，使网络同步性能大大提高，真正实现了播出信号的精确同步。

（一）单频网同步技术

单频网同步技术由同步编码器和同步解码器共同完成。同步编码器安装在信号前端系统中，是数字调频同步广播中的重要设备，是完成数字同步广播的关键所在。在本系统设计中，同步编码器可以完成多路数字立体声音频信号的输入、压缩，并对多路音频信号及随路控制数据进行复用，以复用码流传输多套广播节目。码流中插入同步时间标识，为同步解码器提供时间同步基准。同步编码器的输出信号通过E1或ASI接口与传输网路连接，并将信息分发到各发射台站。

（二）数字同步激励器

调频数字激励器也是调频同步网的关键设备。数字激励器不但具有目前国际上通用的数字激励器的全部功能，而且增加了“同步信令”功能，从而使系统可以实现同步自动调整。本项目系统所采用的激励器功能上可以实现从音频输入，立体声编码、数据处理直到射频数字调制的全过程数字化处理。采用数字激励器后，网络同步指标可以实现以下“五同”，即：同频、同相、同导频、同调制度、同预加重。

（三）防插播技术的实现

利用同步系统中的单频网同步技术和数字激励器可有效解决非法插播问题。单频同步配技术的另一个主要功能是防插播。同步编码器在传输数字音频信号中加入“随路信令”。当出现非法插播信号时，“随路信令”消失，一旦数字激励器收不到“随路信令”，则立即自动关机。以前广播发射台要求必须有人值守，而调频同步网站点多、覆盖面积大，防插播技术的实现从技术上完全解决了安全播出的问题，台站可以实现“无人值守”，符合广电总局安全播出的要求。

采用上述新技术后，系统的同步性能大大提高，同步广播覆盖效果明显改善。

三、系统设计原理

调频同步广播系统是一个“网络化”工程，系统平台由同步前端、各发射站调频同步发射机、远程监控管理、节目分配传输网四个部分组成。

（一）同步前端

同步前端主要包括同步编码器和GPS。同步编码器是调频同步单频网的核心部件，它以GPS提供的时钟信号为参考，向网络中各发射机提供时间基准，确保网内所有发射机的“时间同步”。此外，根据不同的需求，前端有时还包括音频信号分配器、切换器等其他辅助设备。

（二）发射系统

发射系统由位于各发射台站的多部发射机和天馈系统组成。根据各发射站所在地理位置和覆盖范围要求，合理选项发射机的功率和天线。发射系统还包括同步设备，由同步解码器、GPS和数字激励器组成。天线类型以偶极子板为主，便于在各方向进行独立调整，合理控制场形。

（三）远程监控管理

一个完整的网络系统必须考虑有效的网络监控。同步单频网系统，站点数量多、分布广、技术相对复杂，依靠传统的站点值班手段已经不能满足网络管理需要，所以必须采用先进的自动管理手段。一个完善的远程监控系统可大大提高系统的可靠性和可用度，对调频同步网的长期稳定运行很有必要。

（四）节目分配传输网

节目分配及数据传输网络将前端处理后的音频信号以透明的方式分发传递到各个发射站，同时完成监控信息的双向通信。传输网络可以由光缆、微波和卫星等传输链路实现。单频网的传输链路要求传输可靠、稳定、抖动小，否则由于传输特性的不可靠，将导致系统失去同步，造成网络紊乱，丧失单频网的功能。所以传输网络是单频网系统中的重要一环。节目分配传输网除满足单频网节目透明传输外，在有条件的地方，还可以为远程监控提供一条双向TCP/IP传输通道。

四、覆盖设计

（一）覆盖区域和站点布局

湛江作为经济活动中心，人口集中，应作为广播的重点覆盖区。因此，应在城区有利地点设立“主发射站”，把城区将作为覆盖的重点。螺岗岭将作为辅助发射站负责覆盖城区周边的广大地区，各站点信息见表1。

表1 站点布局

（二）覆盖效果预计

目前湛江城区场强较低，接收螺岗岭发射机的信号较弱，不能有效保障收听效果。针对上述情况，需要在湛江市设立1KW调频同步发射机，城区场强以湛江发射机为主，大幅度提高广播信号载城区的强度，并完全取代螺岗岭发射机在城区的覆盖效果，造成在城区场强以强压弱的结果，从而忽略螺岗岭发射机在城区的信号存在。湛江城区设台后，岗岭发射机由主要地位变为次要地位，主要负责湛江西部广大农村地区的覆盖。同时，对螺岗岭发射机进行升级改造，使其实现湛江城区至螺岗岭的单频网有效覆盖。

五、调频同步网的系统构成

（一）前端

前端设备安放在湛江市前端机房。考虑到未来调频同步网节目数量的增加，前端设备可以支持两套节目。未来增加节目数量时，前端设备硬件不需要做改动。前端同步编码器采用1+1热备份结果，具有自动/手动切换功能。

（二）节目传输

由于前端设备安放在湛江市前段机房，编码后的同步节目码流为MEPG-2格式的TS码流，可以接入有线电视网络与电视信号同缆传送；也可以通过点对点光缆或微波传送到湛江发射站和螺岗岭发射站。具体传输形式，要根据现有条件确定。

（三）发射站同步设备配置

发射站的同步设备由同步解码器、GPS和数字激励器组成。同步数字音频信号以ASI形式，传送到发射机房后，进入同步解码器。同步解码器将编码器复用的AES节目码流解复用，还原为原始的节目码流。节目码流进入激励器。同步解码器以GPS信号为参考与前端的同步编码器协调工作，实现调频广播的比特时间同步。数字激励器以GPS信号为参考，保证各发射机的频率统一，相位统一。同时数字激励器还保证各发射机的调制度一致。