廣播電視臺調頻廣播覆蓋系統建設研究

劉全寧

（作者單位：廣西廣播電視技術中心南寧分中心）

調頻廣播經過數十年的發展，技術已經日趨成熟。目前，其主要在城市和沿高速公路布點，主要的聽眾是車載用戶。隨著私家車的迅猛發展，車載用戶的需求也在不斷增加。調頻同步廣播技術的應用解決了等場強區的同頻干擾問題，使得移動收聽者在幾十甚至上百千米的范圍內，不用更換頻率，可以連續收聽同一頻率所播出節目，并且音質良好，無同頻干擾。這一技術的應用為車載用戶提供了更加穩定、清晰的廣播服務，滿足了他們在行車過程中收聽廣播的需求。未來，隨著技術的不斷進步和市場需求的變化，調頻廣播將會繼續發展和創新。例如，隨著5G等新技術的普及和應用，調頻廣播的傳輸效率得到進一步提升。同時，隨著車載用戶數量的不斷增加，對調頻廣播的需求也將不斷增長。因此，調頻廣播需要不斷創新和完善，以滿足不斷變化的市場需求。

1 調頻廣播覆蓋系統概述

調頻廣播覆蓋系統是一種用于廣播電臺的傳輸覆蓋系統，它主要通過調頻方式將音頻信號傳輸到覆蓋區域。該系統由多個部分組成，包括前端系統、傳輸鏈路和覆蓋網絡。其中，前端系統負責將音頻信號轉換成適合傳輸的信號格式，并進行調制和解調處理[1]。傳輸鏈路用于傳輸流的發送，確保傳輸流能夠順利抵達覆蓋區域，是傳輸碼的信號傳輸通道和主要傳輸媒介。

2 調頻廣播覆蓋系統的基本結構

2.1 信號傳輸前端

信號傳輸前端是調頻廣播覆蓋系統中的重要組成部分，主要負責將音頻信號進行調制和放大，通過天線向空中發射。在信號傳輸前端，音頻信號被調制為調頻信號，通過放大器進行放大，以便達到足夠的發射功率。在調制過程中，音頻信號會被加到一個載波上，使得載波的頻率隨音頻信號的變化而變化[2]。此外，信號傳輸前端還可能包括一些輔助設備，如濾波器、均衡器等，用于對信號進行進一步的處理和優化，以確保信號的傳輸質量和接收效果。由此可以看出，信號傳輸前端負責將音頻信號轉換成適合傳輸的調頻信號，并通過放大和調制處理，確保信號能夠以高質量的方式傳輸給覆蓋區域內的聽眾。

2.2 數字調頻同步發射系統

數字調頻同步發射系統是一種將音頻信號通過調頻技術進行數字處理和調制，然后通過天線或線路將調頻信號發射出去的系統。該系統的主要特點是具有數字信號處理技術，可以有效地消除干擾，提高音頻信號的傳輸質量和穩定性[3]。數字調頻同步發射系統的原理框架如圖1所示。

數字調頻同步發射系統的主要實現的功能如下：

（1）E1信號解碼與音頻信號源。從同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy, SDH）通道傳輸到同步發射臺的E1信號首先經過E1解碼器解碼，解碼后的音頻信號被用作同步激勵器的音頻信號源，這意味著解碼后的音頻信號被用作同步發射的音頻內容。

（2）標頻發生器與同步解碼基準信號。標頻發生器產生的1 pps和10 MHz標頻信號同時供給E1同步解碼器，作為其同步解碼的基準信號源。這確保了同步解碼器的準確性和穩定性，為后續的音頻發射提供了準確的時序和頻率基準。

（3）同步編碼與解碼確保相位同步精度，與發射臺配套運行的信號前端的E1同步編碼器與發射臺的E1同步解碼器確保了兩個頻率的相位同步精度優于1 μs。這意味著從編碼到解碼，整個傳輸過程中的相位保持高度一致，確保了音頻信號的準確性和完整性。

（4）不同路徑之間的傳輸時延自動調節。該系統還能實現不同路徑之間的傳輸時延自動調節，無須人為干預。這確保了即使在復雜的網絡環境中，音頻信號也能保持穩定的傳輸時延，滿足同步廣播的要求。

3 廣播電視臺調頻廣播覆蓋系統建設方案

3.1 關鍵技術

3.1.1 數字調制技術

數字調制技術是數字通信系統中的關鍵技術之一，用于將數字信號轉換為適合在信道中傳輸的調制信號。正交頻分復用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM）是一種常用的數字調制技術，具有較高的抗干擾能力和頻譜利用率。OFDM的基本原理是將高速數據流分割為多個低速子數據流，然后在多個正交子載波上并行傳輸。每個子載波上的數據符號可以采用不同的調制方式，如正交幅度調制（Quadrature Amplitude Modulation, QAM）、相移鍵控（Shase-shiftkeying,PSK）等。由于子載波之間的正交性，OFDM信號具有良好的抗干擾性能。OFDM的抗干擾能力主要表現在以下幾個方面：首先，由于子載波之間存在正交性，OFDM信號可以在一定程度上克服頻率選擇性衰落的影響[4]。其次，抵抗多徑干擾。在無線通信中，多徑效應是常見的干擾之一。OFDM信號具有較長的碼元周期，可以有效地抵抗多徑干擾。最后，抵抗符號間干擾。在高速數據傳輸中，符號間干擾是一個重要的問題。OFDM信號采用循環前綴等措施，可以有效地消除符號間干擾。此外，OFDM還具有較高的頻譜利用率。由于子載波之間的正交性，OFDM信號可以在多個子載波上并行傳輸，從而提高了頻譜利用率。

3.1.2 網絡傳輸技術

網絡傳輸技術在廣播電視臺調頻廣播覆蓋系統建設中起著至關重要的作用。為了實現音頻信號的實時、高效傳輸，可以利用高速光纖、微波或衛星等傳輸技術。本文結合廣播電視臺的實際情況選用了衛星傳輸技術。衛星傳輸技術的覆蓋范圍非常廣。這對于需要覆蓋廣大地理區域的廣播電視臺來說，是一種非常有效的傳輸方式。其還具有傳輸容量大、傳輸速率快等優點，可以支持多路音頻信號同時傳輸，滿足廣播電視臺多頻道、多節目的需求。在廣播電視臺調頻廣播覆蓋系統中，衛星傳輸技術可以與其他傳輸方式配合使用，如光纖、微波等。這樣可以實現信號的多元化、多路徑傳輸，提高系統的可靠性和穩定性。需要注意的是，雖然衛星傳輸技術具有很多優點，但它也有一些局限性，如信號衰減、多徑干擾等問題。因此，在選擇衛星傳輸技術時，需要進行全面的評估和測試，確保其滿足廣播電視臺調頻廣播覆蓋系統的使用需求。

3.1.3 信號處理技術

數字信號處理（Digital Signal Processor, DSP）技術在廣播電視臺調頻廣播覆蓋系統中的應用，對于提高信號質量和安全性具有至關重要的作用。信號處理技術的流程如下：

首先，壓縮處理。在音頻信號傳輸過程中，數據量較大是一個常見的問題。為了解決這一問題，DSP技術采用音頻壓縮算法，將音頻數據的大小減小，以便更高效地傳輸和存儲。這些壓縮算法能夠去除音頻信號中的冗余信息，并利用先進的編碼技術，以更低的比特率傳輸高質量的音頻[5]。通過壓縮處理，不僅可以節省帶寬資源，還能提高傳輸效率，使得廣播電臺能夠更經濟高效地提供廣播服務。

其次，編碼處理。在音頻信號傳輸之前，DSP技術還進行編碼處理，將原始音頻數據轉換為適合傳輸或存儲的格式。編碼技術能夠確保音頻信號的穩定性和質量，在傳輸過程中減少信號的失真和干擾。先進的編碼算法能夠提供更高的音質和更低的比特率，使得音頻信號在傳輸過程中保持清晰度和逼真度。編碼處理還可以根據不同的傳輸媒介和網絡環境進行優化，以適應各種傳輸條件，確保廣播信號的穩定性和可靠性。

最后，加密處理。為了保護廣播內容的安全性和防止未經授權的訪問，DSP技術采用加密技術對音頻信號進行加密處理。加密技術可以將音頻數據轉換為不可讀的代碼，只有擁有相應密鑰的接收設備才能解密并播放音頻內容。這種加密處理可以確保廣播信號在傳輸過程中的安全性，防止信號被竊取或篡改。同時，加密技術還可以提供對廣播內容的訪問控制，確保只有授權的用戶能夠接收和播放廣播信號，保護知識產權和用戶隱私。

3.1.4 發射臺站布局規劃

發射臺站布局規劃是廣播電視臺調頻廣播覆蓋系統建設中的重要環節。為了確保廣播信號的全覆蓋，需要綜合考慮地形、地貌和建筑物分布等因素，進行合理的布局規劃。首先，應對覆蓋區域的地形、地貌進行詳細的分析。了解地形地貌走勢，對存在的建筑物、山脈等進行標注，搜集整理能夠對廣播信號的覆蓋范圍產生影響的因素。其次，結合地形地貌以及建筑物分布特征，確定發射臺站的位置和數量。在確定發射臺站的位置時，需要重點考慮信號傳播的路徑和覆蓋范圍，以便確保信號能夠有效地覆蓋目標區域。在此過程中還應考慮臺站之間的距離，避免出現信號干擾和重疊的現象。此外，還需要考慮發射臺站的供電、傳輸網絡等配套設施的建設，確保發射臺站能夠穩定、可靠地運行，并滿足音頻信號的傳輸要求[6]。例如，在對發射臺站進行規劃時，可以采用模擬仿真軟件對信號覆蓋進行模擬。通過模擬不同地形、地貌和建筑物分布下的信號覆蓋情況，來優化發射臺站的布局，提高信號覆蓋的效率和均勻性。

3.2 廣播電視臺調頻廣播覆蓋系統建設流程

3.2.1 方案整體設計

具備一個科學的方案是建設調頻廣播覆蓋系統的前提和基礎，為此就需要結合廣播電視臺的整體需求來對調頻廣播覆蓋系統方案進行整體設計。具體來講，首先要確定發射臺選址，即根據覆蓋區域和地形地貌的特點，選擇合適的發射臺位置。一般來講，發射臺應設置在制高點或視野開闊的地方，以便信號能夠更好地覆蓋目標區域。在此過程中需要重點考慮電磁環境、地理環境等因素的影響，以便確保發射臺能夠穩定運行。其次，傳輸網絡設計。傳輸網絡是廣播覆蓋系統的重要組成部分，負責將音頻信號從發射臺傳輸到接收設備。在設計傳輸網絡時，需要綜合考慮信號的傳輸距離、傳輸帶寬、傳輸質量等因素。例如，可以選擇光纖、微波等傳輸方式來確保信號的穩定性和可靠性。再次，選擇接收設備。接收設備是廣播覆蓋系統的終端設備，其主要負責將音頻信號轉換成聲音。在選擇接收設備時，要綜合考慮設備的性能、價格、適用范圍等因素。通常情況下應選擇具有高靈敏度、低噪音、寬頻帶等特點的接收設備，以確保信號的接收質量和穩定性。最后，還要考慮其他配套設施的建設。例如，建設電力設施、通信設施、消防設施等，以確保廣播覆蓋系統的正常運行和安全。

3.2.2 設備采購與安裝

在設備采購方面，應根據設計方案和需求，列出所需設備的清單，包括發射臺設備、傳輸設備、接收設備等。在采購過程中，要明確設備的規格、性能、數量等要求，并選擇合適的供應商，簽訂合同后，按照合同約定的時間和方式進行設備采購[7]。在采購過程中，要與供應商保持密切聯系，及時了解設備的生產進度和質量情況。在設備到達現場后，進行開箱檢查，確保設備完好無損。根據設計方案和安裝要求，對設備進行布局和線路連接，確保信號傳輸的穩定性和可靠性。要注意安全操作，避免因操作不當造成設備損壞或人員傷亡。同時，要按照規范進行安裝，確保設備的正常運行和使用壽命。

3.2.3 設備調試

在設備安裝完成后，進行系統調試，確保各個設備能夠正常運行。對發射臺進行信號測試，確保信號能夠穩定發射，覆蓋目標區域。對接收設備進行測試，確保信號能夠清晰接收，滿足聽眾的需求。在調試過程中，要對設備的各項參數進行調整和優化，確保設備的最佳性能和穩定性。同時，對系統進行測試和評估，確保系統的可靠性和穩定性。

4 結語

本文對廣播電視臺調頻廣播覆蓋系統建設進行了深入研究，給出了調頻廣播覆蓋系統的基本結構，并對調頻廣播覆蓋系統的建設方案進行了詳細分析。從整體上來看，廣播電視臺調頻廣播覆蓋系統建設是一個綜合性、復雜性的系統工程，需要從多個方面進行考慮和評估。對此，就需要在建設過程中，通過科學規劃、合理布局、精心施工，建設一個高性能、可靠、經濟適用的調頻廣播覆蓋系統，從而滿足廣播事業的發展和人民群眾的收聽需求。