CDR在高山转播台的应用及监测

2023-03-31山东省广播电视传输保障中心李川

卫星电视与宽带多媒体 2023年3期

■ 山东省广播电视传输保障中心：李川

1.CDR系统概述

广播电视数字化一直是广播电视技术的发展方向，目前数字音频广播标准在国际上主要有美国的HD Radio、欧洲的DAB和我国的CDR。CDR(China Digital Radio)是我国拥有自主知识产权的数字音频广播标准，采用了自主研发的DRA+编码技术，在模拟调频广播的频点上实现了模拟广播和数字广播的同时发射，发射功率低，占用频谱资源少，已大范围在央广无线数字化覆盖工程中推广应用。

与模拟广播相比，数字音频广播（CDR）是以数字技术为基础，采用数字音频编码（DRA+）、数据压缩、纠错编码以及数字调制等技术，对广播信号进行全面数字化处理的数字广播。CDR优势突出，具有音质好、发射功率低、抗干扰能力强、频谱利用效率高、可实现多媒体广播等诸多优点。此外，CDR广播发射数字信号也具备组建单频网的条件，可实现单频网可扩大覆盖并节约频率资源。

CDR标准真正从我国的实际国情出发，创造性地实现模拟信号和数字信号的同时播出，这种数字化模式充分考虑了我国数字广播现状，采用先从模拟到模拟+数字再到全部数字的数字化改造步骤，有利于我国从模拟广播到数字广播的平稳过渡。

2.CDR数字音频广播系统组成

根据总局“中央广播电视节目无线数字化覆盖工程总体技术方案”，我国调频频段数字音频广播覆盖采用GY/T268.1-2013《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》标准体系（以下称“CDR”）。在中央人民广播电台搭建前端系统，将3套音频广播节目复用成1路TS码流，将全国公共服务信息复用成另1路TS码流，将这2路TS流经过卫星地球站进行节目上行，实现全国范围内的内容分发。各地方发射台站通过卫星天线接收下行信号，解出2路TS码流，与原台站用中国之声模拟广播信号源一起送入发射系统，采用模数同播的方式，即在1套现有模拟调频广播信号的边带上再承载3套数字音频广播和全国公共服务信息，实现调频广播无线数字化覆盖。

无线数字音频广播总体架构如图1所示：由CDR数字音频广播系统由前端系统、传输网络和覆盖网络组成。

图1 无线数字音频广播总体架构图

2.1 前端系统

前端系统主要由DRA+编码器、复用器、码流切换器、节目监测系统和网管系统组成。前端系统对3套音频广播节目（央广老年之声、娱乐之声、乡村之声）进行编码，音频编码采用GD/J 058-2014《调频频段数字音频广播音频信源编码技术规范》（简称DRA+标准），经DRA+编码复用后形成一路传送码流，然后经传输适配为DS3信号后送入传输链路。为保障前端系统的安全可靠性，所有核心设备采用1+1备份方式。

2.2 传输链路

主备均采用卫星传输链路。一路传送码流经“卫星100路广播编码复用平台”后送入地球站，分别通过中星6B卫星、亚太6号卫星“卫星100路广播”卫星链路实现主备链路分发传送到地面覆盖网络中的发射台站。无线数字化覆盖工程总体技术方案要求在各个发射台站配置卫星接收天线、数字声音广播专业卫星综合接收解码器接收数字音频信号，然后将主备两路数字音频数据流经信号切换后送CDR发射机，模拟广播信号依旧使用原有信号。

2.3 地面覆盖网络

调频频段数字音频广播覆盖采用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》标准体系。发射台站使用现有中国之声模拟调频广播频率，采用模数同播方式，同时播出1套模拟音频广播节目（中国之声）和3套数字音频广播节目（老年、娱乐、乡村）。

3.CDR发射机相关参数设置

根据总局“中央广播电视节目无线数字化覆盖工程总体技术方案”，发射机应支持数模同播要求，激励器对数字声音广播专业卫星综合接收解码器接收的传送码流进行信道编码、调制及上变频，与模拟调频广播信号一同发射。发射机可以实现模拟调频广播、FM-CDR全数字广播和模数同播等三种工作模式，支持多频网（MFN）和单频网（SFN）组网方式。模拟调频广播发射功率与原中国之声模拟广播发射功率一致，数字信号功率根据技术要求为同播的模拟功率-14dB（即相当于模拟功率/数字功率比值为25，比如模拟1kW/数字40W），以保证模拟与数字信号大体相同的覆盖范围。

发射机激励器对CDR传送流进行信道编码、调制及上变频，与模拟调频广播信号同时发射。CDR系统的传输模式有3种，分别应用于不同的场景，其中传输模式1适用于大范围组网覆盖，传输模式2适用于是高速移动传输，传输模式3一般对应较高数据率传输，广播电视高山台现在主要运用的是传输模式1。CDR具备灵活的频谱配置，央广无线化覆盖工程采用频谱模式9，实现模数同播和多子带捆绑，调制方式选用为OFDM正交频分复用，使多径干扰得到有效克制，以便在高速移动状态下接收到高质量的音频信号。编码方式采用LDPC3/4，具备更好的纠错性能，映射方式选用QPSK，提供更好的抗干扰能力。

4.昆嵛山台CDR监测系统方案

根据总局“中央广播电视节目无线数字化覆盖工程总体技术方案”和《广播电视安全播出管理规定》（总局62号令）第十九条第四款的要求，各发射台还应在信源接收环节、发射机发射信号环节配置相应设备进行监听监控，以确保安全播出。

总体技术方案图如图2所示，CDR信号的接收和监测采用主备冗余设计的思路。CDR监测系统主要由：主备CDR专用卫星接收机、华音CDR音频解码器D3100、华音CDR解调解码器D3200、MONLER多格式音频监听器、HS5450AS音频分配器、HS5110音频幅度检测仪和CDR收音机组成。

图2 总体技术方案图

中星6B卫星和亚太6号卫星的信号通过主备两台CDR专用卫星接收机各自输出包含3套央广数字音频广播节目的TS流信号，每台CDR专用卫星接收机可以输出内容相同的两路TS流信号（CDR专用卫星接收机的输出，根据设置，要么只输出其中一路，要么同时输出两路，而不是信号一主一备切换输出）。卫星接收机TS流输出信号其中一路给ASI切换器，另一路输出到华音的CDR监听解码器，实现对信源信号的实时监听。ASI切换器的输入信号共有3路，其中两路来自卫星，另一路来自数字微波，实现信源信号的3选1切换，输出信号给ASI分配器。ASI分配器输出2路相同的信号（信号断电直通），给全波CDR发射机的主备激励器提供输入信号，实现信源信号的智能切换和故障告警。

MONLER多格式音频监听器（图3）采用灵活的模块化设计，配有3个高保真的监听扬声器，按照所需监听的信号格式及数量，通过前面板的选择按键配合30段LED音柱显示，选择监听CDR三套节目中的其中一路。HS5110音频幅度监测仪作为广播级音频幅度监测仪，功能集音频幅度采集、分析、显示、报警于一体，根据VGA输出监视画面，实现信号源和发射信号的同时监测。

图3 MONLER多格式音频监听器

CDR监听解码器有3路模拟立体声输出信号，通过音频分配器，分别输出到MONLER多格式音频监听器和HS5110音频幅度监测仪。

主备卫星信号解码后的音频信源信号共有6路监测，另外央广的原有模拟立体声信源信号有一路，所以用作监测音频信源信号的共有7路监测输入通道。解码后的音频信源信号同时输出到HS5110音频幅度监测仪，在显示屏幕上可监测信号幅度和信号丢失报警。

CDR解调监听解码器负责监测CDR发射机的开路信号监测。经解调解码后输出3路模拟立体声信号，同样通过音频分配器，分别输出到MONLER多格式音频监听器和HS5110音频幅度监测仪，分别实现了对所传输CDR节目信号源的实时监视监听。日常值班中，值班人员配合使用CDR收音机对节目发射质量进行监测，如遇突发情况，信号源可在两路TS流信号（分别取自中星6B和亚太6号）中进行切换，保证节目正常播出。

主要的监测设备都安装我台19英寸CDR监测专用机柜中，包括2台CDR专用卫星接收机（共2U）、2台CDR音频解码器（共2U）、1台CDR解调解码器（共1U）、2台MONLER多格式音频监听器（共4U）、1台ASI切换器（共1U）、1台ASI分配器（共1U）、3台音频分配器（共6U），1台音频幅度监测仪（共1U）和1台显示器，1台交换机（共1U），鼠标键盘托架（共2U）、总共需要21U的空间，外加1台显示器的空间。这样走线最方便，避免走线复杂带来的隐患，减少各种因素造成的信号干扰。