外語(yǔ)廣播電臺(tái)抗干擾多基站轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

饒 堅(jiān),曾 瑋

(四川大學(xué) 外語(yǔ)語(yǔ)言訓(xùn)練中心,成都 610065)

外語(yǔ)廣播電臺(tái)抗干擾多基站轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

饒 堅(jiān),曾 瑋

(四川大學(xué) 外語(yǔ)語(yǔ)言訓(xùn)練中心,成都 610065)

四川大學(xué)外語(yǔ)廣播電臺(tái)作為本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，由來(lái)自全校各學(xué)院選拔出來(lái)的學(xué)生擔(dān)任采、編、播等工作，電臺(tái)節(jié)目多語(yǔ)種播出。但一段時(shí)間以來(lái)，電臺(tái)節(jié)目播出信號(hào)受到嚴(yán)重的干擾。通過(guò)分析找到了干擾原因，并利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送廣播信號(hào)在不同區(qū)域進(jìn)行同步發(fā)射電臺(tái)信號(hào)的解決方案。通過(guò)多基站電臺(tái)信號(hào)接收和轉(zhuǎn)發(fā)播出，來(lái)增強(qiáng)廣播信號(hào)和實(shí)現(xiàn)多校區(qū)信號(hào)的覆蓋。該方案的創(chuàng)新點(diǎn)在于，充分利用了現(xiàn)有新媒體相關(guān)方案和網(wǎng)絡(luò)資源，解決了傳統(tǒng)發(fā)射基站同頻干擾的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了廣播信號(hào)的優(yōu)化和擴(kuò)展。

抗干擾; 多基站轉(zhuǎn)發(fā); 外語(yǔ)廣播電臺(tái)

0 引 言

我校外語(yǔ)廣播電臺(tái)，隸屬于外語(yǔ)語(yǔ)言訓(xùn)練中心和外語(yǔ)學(xué)院管理，調(diào)頻FM 100.8MHz，具有信息產(chǎn)業(yè)部和無(wú)線電管理委員會(huì)批復(fù)的執(zhí)照。電臺(tái)發(fā)射信號(hào)覆蓋整個(gè)江安校區(qū)及周邊地區(qū)，是同學(xué)們新的學(xué)習(xí)交流平臺(tái)。電臺(tái)成員由來(lái)自不同學(xué)院、具有創(chuàng)新意識(shí)和發(fā)展?jié)摿Φ膬?yōu)秀學(xué)生組成多語(yǔ)種、多欄目，集采、編、播為一體的廣播團(tuán)隊(duì)，在老師培訓(xùn)、指導(dǎo)下制作播出以中英文為主、涵蓋日、俄、法、韓、德等語(yǔ)種的各類節(jié)目，創(chuàng)辦如新聞播報(bào)、外語(yǔ)習(xí)得、師生訪談、英文廣播劇、 BBC 雙語(yǔ)教學(xué)等欄目，提供學(xué)生學(xué)以致用、施展才華的實(shí)踐場(chǎng)所，同時(shí)還為教學(xué)相長(zhǎng)、師生互動(dòng)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、跨學(xué)科的視野和團(tuán)隊(duì)合作的精神提供廣闊的平臺(tái)。

電臺(tái)目前采用調(diào)頻廣播方式。即通過(guò)相關(guān)的調(diào)頻硬件和軟件設(shè)備，以FM 100.8 MHz頻率發(fā)送廣播。調(diào)頻廣播具有音質(zhì)優(yōu)異、抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)。目前，已經(jīng)成為城市廣播覆蓋的主要手段[1]。隨著無(wú)線電調(diào)頻廣播電臺(tái)的不斷增加，無(wú)線電頻譜已被全部占滿。各種倍頻、差頻信號(hào)和工業(yè)干擾充斥空中[2-3]。由于調(diào)頻廣播是一種以無(wú)線發(fā)射的方式來(lái)傳輸廣播節(jié)目的設(shè)備，因此，調(diào)頻廣播在終端設(shè)備的接收過(guò)程中比較容易受到各種各樣的干擾。此外，調(diào)頻廣播還會(huì)對(duì)航空航天系統(tǒng)、無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)等互調(diào)產(chǎn)生相互干擾[4-5]。由于干擾的存在，很多電臺(tái)的發(fā)射功率也跟著成數(shù)量級(jí)的增大。發(fā)射天線的高度不斷增加，目前，已經(jīng)逐步形成高塔、大功率覆蓋的格局[6-7]。

近年來(lái)，四川省雙流縣廣播電臺(tái)FM 100.9 MHz開(kāi)始投入使用。該廣播電臺(tái)功率較大，使得我校外語(yǔ)電臺(tái)的信號(hào)被嚴(yán)重干擾。因此，如何避開(kāi)雙流電臺(tái)等其他大功率電臺(tái)對(duì)我校廣播電臺(tái)的影響，是目前亟待解決的問(wèn)題。

為了解決該問(wèn)題，學(xué)校嘗試與成都市無(wú)線委員會(huì)及雙流縣廣播電臺(tái)進(jìn)行協(xié)商，但協(xié)商無(wú)果。因此，外語(yǔ)語(yǔ)言訓(xùn)練中心采取了兩種方法來(lái)嘗試解決該問(wèn)題：

(1) 通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)主臺(tái)的廣播信號(hào)。互聯(lián)網(wǎng)廣播和傳統(tǒng)的廣播方式相比，具有靈活多變，不需要辦理繁雜的廣播手續(xù)等優(yōu)點(diǎn)[8]。特別是新興的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)廣播技術(shù)，使得用戶可以像收聽(tīng)傳統(tǒng)廣播一樣較為便捷地收聽(tīng)廣播節(jié)目。此外，互聯(lián)網(wǎng)廣播不受地域限制，是未來(lái)廣播發(fā)展的方向[9-10]。

(2) 在學(xué)生較為集中的受干擾地區(qū)建立小型自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)。通過(guò)以上兩種途徑，① 可以擴(kuò)大受眾范圍，方便我校師生的收聽(tīng)。② 通過(guò)小型自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，我臺(tái)的信號(hào)得到加強(qiáng)，從而可以較好地解決我臺(tái)信號(hào)被干擾的問(wèn)題。

2 外語(yǔ)廣播電臺(tái)抗干擾多基站轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)的基本組成包括：電臺(tái)直播間信號(hào)→網(wǎng)絡(luò)直播服務(wù)器→網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)解調(diào)→轉(zhuǎn)播調(diào)頻功放→發(fā)射天線(見(jiàn)圖1)。

圖1 外語(yǔ)廣播電臺(tái)抗干擾多基站轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

2.2系統(tǒng)構(gòu)建方法

外語(yǔ)廣播電臺(tái)抗干擾多基站轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的構(gòu)建。

(1) 將電臺(tái)播出信號(hào)上傳到直播服務(wù)器，建立必要的軟硬件環(huán)境，以方便遠(yuǎn)程通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收同步播出信號(hào)。通過(guò)這種方式，改善了需要在多個(gè)校區(qū)重復(fù)建立單獨(dú)的廣播系統(tǒng)的問(wèn)題。

(2) 網(wǎng)絡(luò)直播服務(wù)器系統(tǒng)由Windows 2003 Server服務(wù)器和Windows Media編碼軟件構(gòu)成。Windows Media Server是微軟公司的一款媒體播放器，使用較為方便，配置比較簡(jiǎn)單。通常，Windows Media Server作為Windows Server的內(nèi)置組件，只需簡(jiǎn)單配置即可使用。配置好Windows Media Server后，通過(guò)使用Windows編碼器，對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行編碼。編碼器的基本情況如圖2所示。

圖2 編碼器工作狀態(tài)和配置情況

完成服務(wù)器的基本配置后，即可將流媒體信號(hào)上傳到互聯(lián)網(wǎng)。這樣，無(wú)論在任何地方，只要有網(wǎng)絡(luò)就可收聽(tīng)到電臺(tái)外語(yǔ)廣播。這就初步完成了在學(xué)校任何一個(gè)校區(qū)，只要通過(guò)配置的流媒體服務(wù)器地址(公網(wǎng)：mms://220.167.36.34:5556/wygb;四川大學(xué)校園網(wǎng)：mms://121.48.228.3:5556/wygb)，即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定收聽(tīng)。

(3) 解決差轉(zhuǎn)的信號(hào)源通過(guò)網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)的接收方式。以前的常規(guī)方式是采用調(diào)頻異頻接收。但是，這種方法要額外占用無(wú)線電頻率，易受干擾，音質(zhì)得不到保證，還受到區(qū)域限制。此外，還可以采用專線連接的方法，但這種方法費(fèi)用高施工困難，信號(hào)衰減大。

為了解決差轉(zhuǎn)信號(hào)的接收問(wèn)題，構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)、調(diào)頻發(fā)射機(jī)、發(fā)射天線和定時(shí)器等組成的信號(hào)接收系統(tǒng)。差轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)房實(shí)驗(yàn)、測(cè)試設(shè)備見(jiàn)圖3。

圖3 機(jī)房實(shí)驗(yàn)測(cè)試設(shè)備及發(fā)射天線

差轉(zhuǎn)的信號(hào)源通過(guò)網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)接收需要解決的另外一個(gè)問(wèn)題是，如何選擇網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)。通常，網(wǎng)絡(luò)收音分軟件型和硬件型。前者以計(jì)算機(jī)軟件的形式安裝在計(jì)算機(jī)上，但是，由于軟件的功能有限，服務(wù)不夠穩(wěn)定。而硬件型收音機(jī)則通過(guò)硬件方式解決網(wǎng)絡(luò)收音問(wèn)題，相比軟件收音，服務(wù)更加穩(wěn)定可靠。因此，選擇硬件式(嵌入固化軟件)網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)。

目前，硬件收音機(jī)的市場(chǎng)產(chǎn)品門類多，但用途、功能、使用環(huán)境、穩(wěn)定性等差異很大[11-12]。通過(guò)對(duì)多款同類產(chǎn)品的比對(duì)實(shí)驗(yàn)，選擇了一款為國(guó)外廠家OEM的MUVID 615數(shù)字網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)。該設(shè)備配置WiFi、網(wǎng)線接口、USB接口和光纖接口，功能強(qiáng)大，可播放網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器或USB設(shè)備中的MP3、 WMA、 AAC等格式的音頻文件。該設(shè)備頻率響應(yīng)好，接近CD的音質(zhì)。通過(guò)不同編輯配置，以有線或無(wú)線的方式隨時(shí)收聽(tīng)來(lái)自世界120多個(gè)國(guó)家的幾千個(gè)網(wǎng)絡(luò)廣播電臺(tái)，可克服傳統(tǒng)廣播電臺(tái)的區(qū)域性限制，是一臺(tái)顛覆收聽(tīng)習(xí)慣的網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)，較好地滿足學(xué)生實(shí)際需要。此外，該設(shè)備可以手動(dòng)添加在線廣播的地址，能夠播放局域網(wǎng)內(nèi)電腦里面的MP3、 WMA、 AAC等格式的音頻文件。通過(guò)設(shè)置共享文件夾，它能夠播放同一網(wǎng)內(nèi)其他電腦上的MP3、 WMA、 AAC等格式的音頻文件(見(jiàn)圖4)。

(4) 轉(zhuǎn)播調(diào)頻功放則選用數(shù)字調(diào)頻發(fā)射機(jī)HLLYTX-30。其采用優(yōu)秀的調(diào)頻發(fā)射專用集成電路和先進(jìn)的微型單片計(jì)算機(jī)以及鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)制作而成，具有頻率穩(wěn)定度高、音質(zhì)好、控制方便、頻率可調(diào)范圍寬等的優(yōu)點(diǎn)，廣泛適用于小區(qū)廣播、校園廣播、無(wú)線音響工程等領(lǐng)域。我們選用的發(fā)射機(jī)的基本參數(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

圖4 網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)配置

表1 數(shù)字調(diào)頻發(fā)射機(jī)基本參數(shù)指標(biāo)

(5) 在搭建好該系統(tǒng)的基本軟硬件環(huán)境后，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試。包括頻率測(cè)試、抗干擾測(cè)試等。圖5為實(shí)際測(cè)試情況。通過(guò)實(shí)際測(cè)試發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)較好地解決了之前同頻干擾問(wèn)題，在師生較為集中的區(qū)域，收音效果良好。此外，同時(shí)，進(jìn)行了多地區(qū)不同設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)收音測(cè)試。實(shí)踐表明，該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)播音效果良好，音質(zhì)清晰，系統(tǒng)穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期目的。目前，該系統(tǒng)已完成在江安、望江和華西校區(qū)的測(cè)試，運(yùn)行良

好，達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，為下一步正式推廣奠定了基礎(chǔ)。

3 結(jié) 語(yǔ)

外語(yǔ)廣播電臺(tái)抗干擾多基站轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng),是在我校外語(yǔ)電臺(tái)現(xiàn)有頻率和設(shè)備的基礎(chǔ)上，以不改變節(jié)目呼號(hào)的前提下提出并實(shí)現(xiàn)處理同頻干擾問(wèn)題的解決方案。該方案具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。目前，系統(tǒng)采用通用接口輸入輸出，結(jié)構(gòu)上兼容主流播出設(shè)備，操作方式靈活、簡(jiǎn)便，該系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)傳送與無(wú)人值守的自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)射結(jié)合起來(lái)，采取無(wú)人值守的自動(dòng)接收、轉(zhuǎn)發(fā)。此外，該系統(tǒng)還可以在節(jié)目播出開(kāi)始和結(jié)束時(shí)實(shí)現(xiàn)智能開(kāi)關(guān)系統(tǒng)設(shè)備。

根據(jù)實(shí)測(cè)效果，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)復(fù)建低成本基站。通過(guò)技術(shù)手段改進(jìn)發(fā)射基站布局，達(dá)到抗干擾目的，加強(qiáng)了外語(yǔ)廣播電臺(tái)的覆蓋效果，滿足了同學(xué)們的收聽(tīng)及外語(yǔ)學(xué)習(xí)需求,改善了廣播電臺(tái)的播出質(zhì)量，同時(shí)兼顧無(wú)線調(diào)頻接收和網(wǎng)絡(luò)直播多種方式。該方案在現(xiàn)有新媒體相關(guān)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)資源的基礎(chǔ)之上，較好地解決了傳統(tǒng)發(fā)射基站同頻干擾的問(wèn)題，為我臺(tái)廣播信號(hào)的延展提供了幫助。

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Design and Realization of Foreign Languages Radio Station’s Anti-interference and Multiple Base-stations Transmission System

RAOJian,ZENGWei

(Training Center of Foreign Language,Sichuan University,Chengdu 610065,China)

As an experiment platform of university’s bachelor innovation training,the radio station of Sichuan University gathered a large amount of students which were chosen from colleges to do culling,editing and broadcasting.For a period of time,the radio station was interfered seriously.Then,we have analyzed the problem of channel interference.To solving this problem,we found a way which could transmit synchronously in different areas by using Internet-based broadcast system.This system strengthened the broadcast signal and achieved signal covering in different campuses.The innovative design of the system was to take full advantage of the existing network and new media resources to solve the issues of same frequency interference of traditional transmit station and to realize signal’s optimization and expansion of the radio station.This design optimized and expanded our radio signal.

anti-interference; multi-station forwards; foreign language radio stations

2016-10-15

四川大學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)立項(xiàng)(2011-16)

饒 堅(jiān)(1962-)，男，四川成都人，高級(jí)工程師，外語(yǔ)語(yǔ)言訓(xùn)練中心主任，長(zhǎng)期從事中心的運(yùn)行管理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。

E-mail：studio675@sina.com

TN 934

：A

1006-7167(2017)07-0132-03