基于RDS 技术的数字调频同步广播系统

刘千硕

（山西应用科技学院，山西 太原 030062）

0 引言

广播产业为了避免在社会发展中被淘汰，尝试了对发展模式的更新，例如，从声音广播到立体FM调频广播，再到现代化数据广播的转型等[1]。对行业的发展进行深入挖掘发现，数据广播的发展进程较快。国际上为了响应并指导行业的发展，已制定了针对广播行业的标准化技术规范，如欧盟国家的RDS 规范、美国发行的RBDS 规范等。但我国的数字广播行业起步较晚，参与数字化广播系统开发的研究仍处于初步阶段。为了保证我国广播事业的发展在国际上处于前沿，尝试在开发广播系统时引进广播数据系统（Radio Data System，RDS）技术[2]。此项技术不需要网络终端为其分配专门的宽带，终端只需要通过RDS 解码装置，便可以实现对调频内容中价值信息的有效获取。本文将在此次研究中应用此项技术，对数字调频同步广播系统进行开发与设计，优化广播信息的传输方式，为广播行业在市场内的发展提供保障。

1 硬件设计

为了保证系统的稳定运行，在开展系统开发工作前，应做好对系统硬件构成的设计，具体内容如图1 所示。

图1 数字调频同步广播系统硬件构成

从图1 可以看出，本文设计的系统主要由立体声编码器、FM 发射机、服务器、RDS 编码器等硬件构成。下面将以RDS 编码器与信息发布服务器为例，对系统硬件进行设计。

1.1 RDS 编码器选型

本次研究的RDS 编码器型号为IMH89000-M10，装置中的微处理器负责信号的获取和处理，电源负责提供装置运行稳定环境，调谐器负责信号的调制与编码，接口负责与系统中其他硬件设备保持通信联系，数据显示主要用于呈现广播信号。当信号塔发射信号时，RDS 将主动获取PSK 电流，电流在微处理芯片的支撑下进行数据流与信息流的解析[3]。完成数据的解析后，交互界面将根据后端传输的信息进行广播时间、内容、频率等可视化数据信息的表示。

1.2 信息发布服务器选型

选择PowerEdge-R440 机架式服务器作为广播系统的信息发布服务器，将此服务器分布在系统电台信号有效覆盖范围内的各个终端，在服务器中内置特定芯片用于自由发射端信号的接收与主动获取[4]。设计时应注意，每个集成在终端的服务器都具有独立的网络IP 地址与群地址，只有满足此项需求，才能确保分布在不同地域的服务器可以在运行中进行多个电台广播信息的展示。同时，需要根据系统的实际运行需求，进行硬件设备中构件的安装与集成。安装完成后，进行设备试运行，保证服务器在系统运行中达到预期效果。

2 软件设计

2.1 设计RDS 物理通道与数据格式

完成系统硬件设计后，将对系统的软件功能进行优化设计[5]。在此过程中，应用先进性系统RDS信号传输物理通道的设计，设计内容如表1 所示。

表1 广播系统RDS 信号传输物理通道设计

完成上述设计后，调整RDS 数据格式。可以在传输广播信号时，将一个数据帧作为一个传输基本单元，明确系统每采集一次广播信号，便是对一个完整数据帧的获取过程。在传输信号时，可以认为前端每间隔1.0 s 便发送一个长度为148.0 bytes的字节信息，去除信息中的冗余信息与噪声信息后，信号的有效荷载信息量在90.0～95.0 bytes，其中主要包括广播节目名称、节目类型以及节目广播信号标识。

2.2 基于RDS 技术的数字调频信号接收与处理

完成上述设计后，引进RDS 技术，辅助信号接收处理器，进行数据调频信号的接收与同步传输处理。接收机主要由供电电源、数据信号传输接口、信号协调控制器、数据微处理器、RDS 解码端口构成。前端信号接收器负责进行FM 调频信号的主动获取，获取后的信号被分为两路，其中一路进入立体传输声道，进行信号的解码处理，完成解码处理后的信号将直接通过音频与信号放大器进行播放；另一路信号需要流经RDS 接口，由接口端进行信号的解码处理，处理后的信号经过微处理器进行显示，或直接经过数据接口传输到外控设备。以此种方式便可以实现对信号的接收与处理。

2.3 数字调频同步广播播控优化设计

对处理的数字调频信号同步广播进行播控优化设计，将RDS 广播指令以编码的方式插入播控软件，根据终端服务对动态密码的计算需求与设备监控条件，将信号在局域宽带网络之间进行动态交换。此时信号将通过以太网交换机设备发出动态密码与随机解码指令，当广播电台接收到指令与解码信息后，便可以通过对控制电源的处理进行动态密码的编译。同时，RDS 编码播控主机将在网关的支撑下，进行57.0 kHz 副载波的调试。当调试后的信号与广播播控中心发生频率吻合，将自动触发音频工作站的开启指令。根据接收的指令，终端将构建一个音频传播矩阵，音频、广播机将经过分光器与微波进行信号的发射。信号流出机房后，从光环路与复线进行调制播出与转换。转换后的信号在信号塔中需要进行2 选1 的光路传输选择。完成对信号的选择后，微波将主动接收信号，根据信号传输信道的预设需求，进行数字调频广播控制。按照此种方式，即可实现对数字调频同步广播播控优化设计，从而完成对广播系统运行中软件功能的完善。

3 对比实验

为了证明本文设计的广播系统具有更加良好的使用效果，需要在将其正式投入市场使用前进行对比测试。实验过程中，将基于安全可靠的传输（Secure Reliable Transport，SRT）技术的广播系统作为传统系统，传输相同的广播信号，对本文系统与传统系统的应用性能进行比对。考虑到选择的广播电台信号发射塔位于地区开发区，发射信号的覆盖区域为G204 国道。

在实验中，选择两名参与实验的技术人员，开车沿G204 国道驾驶，使用车载广播收听由本文系统与传统系统发射的广播信号。同时，使用基于SRT 技术的广播系统获取电台信号，在随机音频中插入FM 调频指令，当接收的信号与设置的FM 频率相符，即可实现对信号的传输。

按照上述方式，使用两种系统进行数字调频信号进行广播，两辆行驶的车辆保持相同的驾驶速度，获取车辆接收的广播信号。将信号呈现在示波器显示屏幕上，如图2 所示。

图2 车辆接收广播信号波形图

图2 中，a 与-a 表示为信号有效强度，b 与-b表示为信号最高强度。根据上述实验结果可以看出，本文系统广播信号的强度远大于传统系统广播信号强度，可以确保终端在收听广播时具有更佳的收听效果。车辆在驾驶超过30.0 km 后，传统广播系统信号发生中断，而本文广播系统的反馈信号未发生中断。综上所述，得出此次对比实验的结论：相比基于SRT 技术的广播系统，本文设计的基于RDS 技术的数字调频同步广播系统可以在保证终端对广播信号接收效果的基础上，扩大广播信号覆盖范围，从而为用户提供更加良好的广播服务。

4 结语

本文开展了基于RDS 技术的数字调频同步广播系统设计研究，完成设计后，通过对比实验证明，本文设计的数字调频同步广播系统可以在保证终端对广播信号接收效果的基础上，扩大广播信号覆盖范围，从而为用户提供更加良好的广播服务。随着科学技术的发展，此方面的相关设计将越来越优化，广播信号在传输中的有效覆盖范围将越来越广。