频率同步广播技术方案

谭栋明

（重庆广播电视技术中心，重庆 400065）

1 调频同步广播概述

调频同步广播是在特定的覆盖区域内采用多部发射机、使用相同的载波频率、在有效解决覆盖交叠区同频干扰的基础上，完成对同一广播节目覆盖的技术手段[1]。调频同步广播与传统调频广播一样都采用模拟立体声格式，只是对不同发射台站的广播节目信源进行一定的技术处理，加入了同步信息等数据以及相应的适配器等设备。调频同步广播发射系统，可以组建调频单频网，扩大覆盖区域及加强弱覆盖区域、消除阴影区、减少信号覆盖交叠区同频干扰，有效解决广播节目移动收听、节约频率资源。特别是给城市移动人群收听广播节目带来了便利，实现公路、铁路等特殊收听场景的无缝覆盖，保证用户在不切换频率的前提下连续不间断地收听广播节目[2]。

2 系统背景

重庆交通广播频率FM95.5 MHz是重庆本地最受听众欢迎的广播电台节目，其收听以车载用户移动接收为主。建设重庆交通频率同步广播，能更高地提高用户收听质量，提升频率品牌价值。结合收听群体重点区域等因素，重庆交通广播频率FM95.5 MHz需要在电视发射台、625台、巴岳山转播台、永川转播台、长寿西山发射台建立同步发射系统，在5个发射台的调频覆盖区域内实现同步广播，实现主城及渝西片区的听众不需要切换接收频率即可收听交通广播，且基本不会在相干区出现干扰。

调频同步广播发射系统包括全球定位系统（Global Position System，GPS）标准时钟发生器、同步卫星接收机、同步激励器、调频功放等设备，分布在5个远程机房。由于监测中心机房和发射台站机房距离远，发射站点较为分散，给系统组网调试、日常维护管理、设备状态监测监控等工作带来了极大的不便。因此，建立一套高效、可靠的发射机监控系统很有必要。发射机房与监控中心的数据传输通道考虑使用基于4G/5G的虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）网络通道。

3 设计原理

3.1 调频同步广播系统

调频同步广播系统工程完成后本系统的技术指标测试以《调频同步广播系统技术规范》（GY/T154—2000）为准，整个调频同步广播系统达到“三同”（即同频、同相、同调制度）、“一保”（即保证覆盖范围内的最低场强），彻底解决调频广播覆盖范围内发射相干区的同频干扰问题，确保系统正常运行，完全同步覆盖，解决用户同步收听[3]。

系统覆盖区域的场强收测指标满足或优于《调频广播覆盖网技术规定》（GY/T 196—2003）的相关技术参数要求。

两个发射点形成的干扰区距离不大于3 dB等场强区，即3 dB干扰区内收听效果不低于4分。同步效果长期稳定，即在外界电磁环境和本身发射参数（发射功率、天线参数）未发生变化的情况下，收听效果不能发生较明显的劣化。5个同步发射站点概况如表1所示。

表1 5个同步发射站点概况

3.2 监控系统

监控系统基于数据库运行，将新增设备及监测信号等整合到台站现有自台监控系统，结合现有自台监控系统，建立播出监测系统，通过服务器能在发射台及中心监控机房实时监测发射机等设备的运行状态，并通过大数据挖掘对设备性能趋势进行分析评估。

系统由监测中心机房和各发射台站机房两部分组成，如图1所示。

图1 FM95.5 MHz同步调频广播系统

3.2.1 监测中心

由监测中心服务器和位于同一机房的各监测终端计算机组成。服务器通过基于4G/5G的VPN网络通道对发射机房的设备运行参数进行采集；各台站采集各种数据信息通过VPN网络传回中心机房服务器，由服务器进行数据分析后，通过自台监控软件平台进行可视化显示，并实时将异态故障及数据实时推送到监控平台，实现声光报警，同时在后台数据库完成对设备参数、码流视频录像等数据的存储。经授权的局域网内PC终端可以通过WEB浏览的方式实时地看到监测中心服务器的页面信息，即可以看到各台发射机运行的主要参数。

3.2.2 发射机房

发射机房包括GPS标准频率发生器、同步卫星接收机、同步激励器、调频功放等设备，通过1台发射机采控器采集运行参数，台站设置1台PC监控终端，可实时监测本台站系统运行状态，同时通过4G/5G的VPN网络通道将采集的数据实时传回到监测中心机房服务器，实现异地监测。

4 具体方案

4.1 信源传输方式

同步广播信号源的传输主要基于4种方式，即卫星信号传输、有线光纤光缆传输、无线微波链路传输、有线电视HFC网络传输[4]。

（1）卫星传输。交通广播音频信号已通过地球站上星，卫星信号中已包含时标信号，所以前端不需要音频信号源的同步编码设备。即通过对节目传输部、卫星地球站编码器的节目PCR参数进行设置，在各发射台增加同步GPS授时器、同步卫星接收机实现信源传输。

（2）微波传输。在节目传输部增加同步GPS标准频率发生器和同步编码器，在各发射台增加同步GPS标准频率发生器、同步解码器，通过微波网络实现信源传输。

（3）光纤传输、混合光纤同轴电缆（Hybrid Fiber Coax，HFC）网络传输。根据当前实际情况未建有完整的传输网络。

4.2 成本控制

考虑整体系统方案设计时，首先要保证系统质量，确保系统性能满足覆盖要求。其次要考虑系统整体优化合理，统筹各发射台站资源，减少投资成本，兼顾系统性价比。充分利用5个机房的原有可用设备，降低项目成本。参考目前比较成熟的技术方案，充分考虑“无人值守”台站的设计理念，系统架构设计方面需采取最先进的解决方案、软件设计方面需结合人工智能以及大数据分析等最新技术、设备选型需选择技术指标较优和长期稳定运行的行业主流产品，系统在满足现行国家标准及行业规范的同时，能适应未来至少5年的技术发展。同时具有一定的前瞻性和扩展性，便于今后调整覆盖区域等升级改造时灵活增加站点或设备，扩展监控监测等功能。

4.3 台站设备需求

4.3.1 电视发射台

信源及切换系统保留，激励器为两路数字信号输入，分别接入同步卫星信号、切换器输出信号。增加同步卫星接收机2台，100 W同步激励器2台。增加GPS天线、GPS授时器。

4.3.2 625台

信源及切换系统保留，激励器为一路数字、一路模拟输入，分别接入同步卫星信号、切换器输出信号。增加同步卫星接收机2台，300 W同步发射机2台及自动切换一体机1台，实现播出链路全自动控制。原500 W发射机调用更换其他频率的老旧发射机。调整多工器，交通频率由107.9 MHz改为95.5 MHz播出。增加GPS天线、GPS授时器。

4.3.3 巴岳山转播台

信源及切换系统保留，激励器为一路数字、一路模拟输入，分别接入同步卫星信号、切换器输出信号。增加同步卫星接收机1台，1 kW同步发射机1台。增加GPS天线、GPS授时器。

4.3.4 永川转播台

信源及切换系统保留，激励器为一路数字、一路模拟输入，分别接入同步卫星信号、切换器输出信号增加同步卫星接收机1台，1 kW同步发射机1台。增加GPS天线、GPS授时器。

4.3.5 长寿西山发射台

增加同步卫星接收机1台，3 kW同步发射机1台。增加GPS天线、GPS授时器[5]。

5 结 论

调频同步广播系统通过单频网组网、小功率同步发射补点等技术手段解决了同频覆盖问题。但究其根本，仍然无法彻底消除相干区，只能缩小相干区或通过延时调节将相干调整到非重要覆盖区域。同时，调频同步广播系统是一个较为复杂的系统，只有在组网调试和系统维护工作中，不断提高技术人员专业能力，才能更好地发挥同频广播的优点，保证广播信号安全优质播出，提高用户满意度。