湛江市調頻同步網建設方案及思路

□陳海

湛江現有發射臺位于湛江以西26km、海拔230m的螺崗嶺。天線塔高100m，共有2副FM天線，天線中心海拔高度分別為312m和303m。發射站至湛江市區屬丘陵地形，發射站至湛江市地勢由高走低。

螺崗嶺發射站電波在傳向湛江市的過程中，會遇到兩座山體的阻擋。第一個障礙物城里嶺距發射臺6.7km，海拔183.8m；第二個障礙物筆架嶺距發射臺12.5km，海拔176.7m。從地理環境的角度來看，湛江市內城區低洼處主要是海拔5—15m的地方，接收效果差；而城區外的地方則收聽良好。這也表明市區處于覆蓋盲區。

一、湛江調頻廣播解決方案的思路

為提高湛江市城區的覆蓋強度，擬在湛江市設立一個發射站，采用同步單頻網技術與螺崗嶺發射機組成調頻同步調頻單頻網，既能增強湛江市區的覆蓋場強，又能有效避免與螺崗嶺發出的電波形成同頻干擾。單頻網以網絡和系統的思路實現大面積覆蓋。城區將作為調頻單頻網的覆蓋中心，螺崗嶺將作為輔助發射站負責覆蓋城區周邊的廣大地區。這樣，將原來以螺崗嶺發射站為主，在湛江城區增設輔助發射站的解決方案，更改為以湛江城區發射站為主，以螺崗嶺發射站為輔，湛江發射站與螺崗嶺共同組成調頻同步網的設計思想。

二、同步系統的原理

同步廣播采用全數字技術，包括數字單頻網同步技術、音頻信號傳輸時延自動補償技術、播出信號技術參數的精確同步技術和數字調制技術等，使同步廣播系統性能大大提高。它要求多個臺站采用同一個頻率、同一時間發送同一套節目。為達到這一效果，時間同步是一個技術關鍵。所以本系統采用了目前國際上通用的一種單頻網同步技術，在音頻傳輸鏈路上插入1PPS時間標識，通過單頻網同步技術解決自動延時調整問題，使系統實現自動時間同步，使網絡同步性能大大提高，真正實現了播出信號的精確同步。

（一）單頻網同步技術

單頻網同步技術由同步編碼器和同步解碼器共同完成。同步編碼器安裝在信號前端系統中，是數字調頻同步廣播中的重要設備，是完成數字同步廣播的關鍵所在。在本系統設計中，同步編碼器可以完成多路數字立體聲音頻信號的輸入、壓縮，并對多路音頻信號及隨路控制數據進行復用，以復用碼流傳輸多套廣播節目。碼流中插入同步時間標識，為同步解碼器提供時間同步基準。同步編碼器的輸出信號通過E1或ASI接口與傳輸網路連接，并將信息分發到各發射臺站。

（二）數字同步激勵器

調頻數字激勵器也是調頻同步網的關鍵設備。數字激勵器不但具有目前國際上通用的數字激勵器的全部功能，而且增加了“同步信令”功能，從而使系統可以實現同步自動調整。本項目系統所采用的激勵器功能上可以實現從音頻輸入，立體聲編碼、數據處理直到射頻數字調制的全過程數字化處理。采用數字激勵器后，網絡同步指標可以實現以下“五同”，即：同頻、同相、同導頻、同調制度、同預加重。

（三）防插播技術的實現

利用同步系統中的單頻網同步技術和數字激勵器可有效解決非法插播問題。單頻同步配技術的另一個主要功能是防插播。同步編碼器在傳輸數字音頻信號中加入“隨路信令”。當出現非法插播信號時，“隨路信令”消失，一旦數字激勵器收不到“隨路信令”，則立即自動關機。以前廣播發射臺要求必須有人值守，而調頻同步網站點多、覆蓋面積大，防插播技術的實現從技術上完全解決了安全播出的問題，臺站可以實現“無人值守”，符合廣電總局安全播出的要求。

采用上述新技術后，系統的同步性能大大提高，同步廣播覆蓋效果明顯改善。

三、系統設計原理

調頻同步廣播系統是一個“網絡化”工程，系統平臺由同步前端、各發射站調頻同步發射機、遠程監控管理、節目分配傳輸網四個部分組成。

（一）同步前端

同步前端主要包括同步編碼器和GPS。同步編碼器是調頻同步單頻網的核心部件，它以GPS提供的時鐘信號為參考，向網絡中各發射機提供時間基準，確保網內所有發射機的“時間同步”。此外，根據不同的需求，前端有時還包括音頻信號分配器、切換器等其他輔助設備。

（二）發射系統

發射系統由位于各發射臺站的多部發射機和天饋系統組成。根據各發射站所在地理位置和覆蓋范圍要求，合理選項發射機的功率和天線。發射系統還包括同步設備，由同步解碼器、GPS和數字激勵器組成。天線類型以偶極子板為主，便于在各方向進行獨立調整，合理控制場形。

（三）遠程監控管理

一個完整的網絡系統必須考慮有效的網絡監控。同步單頻網系統，站點數量多、分布廣、技術相對復雜，依靠傳統的站點值班手段已經不能滿足網絡管理需要，所以必須采用先進的自動管理手段。一個完善的遠程監控系統可大大提高系統的可靠性和可用度，對調頻同步網的長期穩定運行很有必要。

（四）節目分配傳輸網

節目分配及數據傳輸網絡將前端處理后的音頻信號以透明的方式分發傳遞到各個發射站，同時完成監控信息的雙向通信。傳輸網絡可以由光纜、微波和衛星等傳輸鏈路實現。單頻網的傳輸鏈路要求傳輸可靠、穩定、抖動小，否則由于傳輸特性的不可靠，將導致系統失去同步，造成網絡紊亂，喪失單頻網的功能。所以傳輸網絡是單頻網系統中的重要一環。節目分配傳輸網除滿足單頻網節目透明傳輸外，在有條件的地方，還可以為遠程監控提供一條雙向TCP/IP傳輸通道。

四、覆蓋設計

（一）覆蓋區域和站點布局

湛江作為經濟活動中心，人口集中，應作為廣播的重點覆蓋區。因此，應在城區有利地點設立“主發射站”，把城區將作為覆蓋的重點。螺崗嶺將作為輔助發射站負責覆蓋城區周邊的廣大地區，各站點信息見表1。

表1 站點布局

（二）覆蓋效果預計

目前湛江城區場強較低，接收螺崗嶺發射機的信號較弱，不能有效保障收聽效果。針對上述情況，需要在湛江市設立1KW調頻同步發射機，城區場強以湛江發射機為主，大幅度提高廣播信號載城區的強度，并完全取代螺崗嶺發射機在城區的覆蓋效果，造成在城區場強以強壓弱的結果，從而忽略螺崗嶺發射機在城區的信號存在。湛江城區設臺后，崗嶺發射機由主要地位變為次要地位，主要負責湛江西部廣大農村地區的覆蓋。同時，對螺崗嶺發射機進行升級改造，使其實現湛江城區至螺崗嶺的單頻網有效覆蓋。

五、調頻同步網的系統構成

（一）前端

前端設備安放在湛江市前端機房。考慮到未來調頻同步網節目數量的增加，前端設備可以支持兩套節目。未來增加節目數量時，前端設備硬件不需要做改動。前端同步編碼器采用1+1熱備份結果，具有自動/手動切換功能。

（二）節目傳輸

由于前端設備安放在湛江市前段機房，編碼后的同步節目碼流為MEPG-2格式的TS碼流，可以接入有線電視網絡與電視信號同纜傳送；也可以通過點對點光纜或微波傳送到湛江發射站和螺崗嶺發射站。具體傳輸形式，要根據現有條件確定。

（三）發射站同步設備配置

發射站的同步設備由同步解碼器、GPS和數字激勵器組成。同步數字音頻信號以ASI形式，傳送到發射機房后，進入同步解碼器。同步解碼器將編碼器復用的AES節目碼流解復用，還原為原始的節目碼流。節目碼流進入激勵器。同步解碼器以GPS信號為參考與前端的同步編碼器協調工作，實現調頻廣播的比特時間同步。數字激勵器以GPS信號為參考，保證各發射機的頻率統一，相位統一。同時數字激勵器還保證各發射機的調制度一致。

（四）發射站

1.湛江發射站

采用同方吉兆1KW調頻發射機，配數字調頻激勵器和短信遠程監控模塊，繼續使用螺崗嶺發射頻率。天線采用2層4面雙偶極子板天線。天線功率容量10KW，饋線采用SDY-50-40，保證當前使用和將來系統擴容的需要。

2.螺崗嶺發射站改造

螺崗嶺發射站繼續使現有的5KW發射機播出，但是發射機的激勵器需要更換為數字同步激勵器，以保證同步播出。繼續使用現有的天饋系統。

（五）各站點主要設備配置匯總

表2 各發射站主要設備配置

（六）遠程監控

調頻同步網由于多個發射機同步工作，所以遠程自動監控管理很有必要。遠程監控系統主要完成對網內所有發射機運行狀態的遠程監測、接收告警信息并向發射機發出遙控指令，同時記錄、保存所有發射機的運行狀態參數。

六、系統擴容

系統設計時充分考慮到系統的擴容需要，為將來新增套節目預留了接口和天饋系統功率容量，例如：同步設備按支持2套同步廣播節目設計，將來新增節目時，直接將節目信號接入即可。同步音頻數字信號以TS碼流的形式輸出，便于廣播節目與電視節目的同纜/同信道傳輸，也便于將來新增節目的碼流復用。

七、結語

本系統全部采用先進的數字處理技術，自動化程度高，保證了系統的先進性、可擴展性和整體的可靠性。系統設計采用標準化設計，有效降低了系統成本。而且同方吉兆設計、生產和建設的類似系統，在國內已有大量的成功案例，整個系統技術成熟，可以確保湛江電臺調頻同步網的建成與開通。

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