湛江市調(diào)頻同步網(wǎng)建設(shè)方案及思路

□陳海

湛江現(xiàn)有發(fā)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(fā)射站至湛江市區(qū)屬丘陵地形，發(fā)射站至湛江市地勢由高走低。

螺崗嶺發(fā)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(fā)射臺6.7km，海拔183.8m；第二個障礙物筆架嶺距發(fā)射臺12.5km，海拔176.7m。從地理環(huán)境的角度來看，湛江市內(nèi)城區(qū)低洼處主要是海拔5—15m的地方，接收效果差；而城區(qū)外的地方則收聽良好。這也表明市區(qū)處于覆蓋盲區(qū)。

一、湛江調(diào)頻廣播解決方案的思路

為提高湛江市城區(qū)的覆蓋強度，擬在湛江市設(shè)立一個發(fā)射站，采用同步單頻網(wǎng)技術(shù)與螺崗嶺發(fā)射機組成調(diào)頻同步調(diào)頻單頻網(wǎng)，既能增強湛江市區(qū)的覆蓋場強，又能有效避免與螺崗嶺發(fā)出的電波形成同頻干擾。單頻網(wǎng)以網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的思路實現(xiàn)大面積覆蓋。城區(qū)將作為調(diào)頻單頻網(wǎng)的覆蓋中心，螺崗嶺將作為輔助發(fā)射站負(fù)責(zé)覆蓋城區(qū)周邊的廣大地區(qū)。這樣，將原來以螺崗嶺發(fā)射站為主，在湛江城區(qū)增設(shè)輔助發(fā)射站的解決方案，更改為以湛江城區(qū)發(fā)射站為主，以螺崗嶺發(fā)射站為輔，湛江發(fā)射站與螺崗嶺共同組成調(diào)頻同步網(wǎng)的設(shè)計思想。

二、同步系統(tǒng)的原理

同步廣播采用全數(shù)字技術(shù)，包括數(shù)字單頻網(wǎng)同步技術(shù)、音頻信號傳輸時延自動補償技術(shù)、播出信號技術(shù)參數(shù)的精確同步技術(shù)和數(shù)字調(diào)制技術(shù)等，使同步廣播系統(tǒng)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(fā)送同一套節(jié)目。為達到這一效果，時間同步是一個技術(shù)關(guān)鍵。所以本系統(tǒng)采用了目前國際上通用的一種單頻網(wǎng)同步技術(shù)，在音頻傳輸鏈路上插入1PPS時間標(biāo)識，通過單頻網(wǎng)同步技術(shù)解決自動延時調(diào)整問題，使系統(tǒng)實現(xiàn)自動時間同步，使網(wǎng)絡(luò)同步性能大大提高，真正實現(xiàn)了播出信號的精確同步。

（一）單頻網(wǎng)同步技術(shù)

單頻網(wǎng)同步技術(shù)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(tǒng)中，是數(shù)字調(diào)頻同步廣播中的重要設(shè)備，是完成數(shù)字同步廣播的關(guān)鍵所在。在本系統(tǒng)設(shè)計中，同步編碼器可以完成多路數(shù)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(shù)據(jù)進行復(fù)用，以復(fù)用碼流傳輸多套廣播節(jié)目。碼流中插入同步時間標(biāo)識，為同步解碼器提供時間同步基準(zhǔn)。同步編碼器的輸出信號通過E1或ASI接口與傳輸網(wǎng)路連接，并將信息分發(fā)到各發(fā)射臺站。

（二）數(shù)字同步激勵器

調(diào)頻數(shù)字激勵器也是調(diào)頻同步網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備。數(shù)字激勵器不但具有目前國際上通用的數(shù)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(tǒng)可以實現(xiàn)同步自動調(diào)整。本項目系統(tǒng)所采用的激勵器功能上可以實現(xiàn)從音頻輸入，立體聲編碼、數(shù)據(jù)處理直到射頻數(shù)字調(diào)制的全過程數(shù)字化處理。采用數(shù)字激勵器后，網(wǎng)絡(luò)同步指標(biāo)可以實現(xiàn)以下“五同”，即：同頻、同相、同導(dǎo)頻、同調(diào)制度、同預(yù)加重。

（三）防插播技術(shù)的實現(xiàn)

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

采用上述新技術(shù)后，系統(tǒng)的同步性能大大提高，同步廣播覆蓋效果明顯改善。

三、系統(tǒng)設(shè)計原理

調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)是一個“網(wǎng)絡(luò)化”工程，系統(tǒng)平臺由同步前端、各發(fā)射站調(diào)頻同步發(fā)射機、遠(yuǎn)程監(jiān)控管理、節(jié)目分配傳輸網(wǎng)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(diào)頻同步單頻網(wǎng)的核心部件，它以GPS提供的時鐘信號為參考，向網(wǎng)絡(luò)中各發(fā)射機提供時間基準(zhǔn)，確保網(wǎng)內(nèi)所有發(fā)射機的“時間同步”。此外，根據(jù)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(shè)備。

（二）發(fā)射系統(tǒng)

發(fā)射系統(tǒng)由位于各發(fā)射臺站的多部發(fā)射機和天饋系統(tǒng)組成。根據(jù)各發(fā)射站所在地理位置和覆蓋范圍要求，合理選項發(fā)射機的功率和天線。發(fā)射系統(tǒng)還包括同步設(shè)備，由同步解碼器、GPS和數(shù)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(diào)整，合理控制場形。

（三）遠(yuǎn)程監(jiān)控管理

一個完整的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須考慮有效的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。同步單頻網(wǎng)系統(tǒng)，站點數(shù)量多、分布廣、技術(shù)相對復(fù)雜，依靠傳統(tǒng)的站點值班手段已經(jīng)不能滿足網(wǎng)絡(luò)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(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可大大提高系統(tǒng)的可靠性和可用度，對調(diào)頻同步網(wǎng)的長期穩(wěn)定運行很有必要。

（四）節(jié)目分配傳輸網(wǎng)

節(jié)目分配及數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)將前端處理后的音頻信號以透明的方式分發(fā)傳遞到各個發(fā)射站，同時完成監(jiān)控信息的雙向通信。傳輸網(wǎng)絡(luò)可以由光纜、微波和衛(wèi)星等傳輸鏈路實現(xiàn)。單頻網(wǎng)的傳輸鏈路要求傳輸可靠、穩(wěn)定、抖動小，否則由于傳輸特性的不可靠，將導(dǎo)致系統(tǒng)失去同步，造成網(wǎng)絡(luò)紊亂，喪失單頻網(wǎng)的功能。所以傳輸網(wǎng)絡(luò)是單頻網(wǎng)系統(tǒng)中的重要一環(huán)。節(jié)目分配傳輸網(wǎng)除滿足單頻網(wǎng)節(jié)目透明傳輸外，在有條件的地方，還可以為遠(yuǎn)程監(jiān)控提供一條雙向TCP/IP傳輸通道。

四、覆蓋設(shè)計

（一）覆蓋區(qū)域和站點布局

湛江作為經(jīng)濟活動中心，人口集中，應(yīng)作為廣播的重點覆蓋區(qū)。因此，應(yīng)在城區(qū)有利地點設(shè)立“主發(fā)射站”，把城區(qū)將作為覆蓋的重點。螺崗嶺將作為輔助發(fā)射站負(fù)責(zé)覆蓋城區(qū)周邊的廣大地區(qū)，各站點信息見表1。

表1 站點布局

（二）覆蓋效果預(yù)計

目前湛江城區(qū)場強較低，接收螺崗嶺發(fā)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(shè)立1KW調(diào)頻同步發(fā)射機，城區(qū)場強以湛江發(fā)射機為主，大幅度提高廣播信號載城區(qū)的強度，并完全取代螺崗嶺發(fā)射機在城區(qū)的覆蓋效果，造成在城區(qū)場強以強壓弱的結(jié)果，從而忽略螺崗嶺發(fā)射機在城區(qū)的信號存在。湛江城區(qū)設(shè)臺后，崗嶺發(fā)射機由主要地位變?yōu)榇我匚唬饕?fù)責(zé)湛江西部廣大農(nóng)村地區(qū)的覆蓋。同時，對螺崗嶺發(fā)射機進行升級改造，使其實現(xiàn)湛江城區(qū)至螺崗嶺的單頻網(wǎng)有效覆蓋。

五、調(diào)頻同步網(wǎng)的系統(tǒng)構(gòu)成

（一）前端

前端設(shè)備安放在湛江市前端機房。考慮到未來調(diào)頻同步網(wǎng)節(jié)目數(shù)量的增加，前端設(shè)備可以支持兩套節(jié)目。未來增加節(jié)目數(shù)量時，前端設(shè)備硬件不需要做改動。前端同步編碼器采用1+1熱備份結(jié)果，具有自動/手動切換功能。

（二）節(jié)目傳輸

由于前端設(shè)備安放在湛江市前段機房，編碼后的同步節(jié)目碼流為MEPG-2格式的TS碼流，可以接入有線電視網(wǎng)絡(luò)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(fā)射站和螺崗嶺發(fā)射站。具體傳輸形式，要根據(jù)現(xiàn)有條件確定。

（三）發(fā)射站同步設(shè)備配置

發(fā)射站的同步設(shè)備由同步解碼器、GPS和數(shù)字激勵器組成。同步數(shù)字音頻信號以ASI形式，傳送到發(fā)射機房后，進入同步解碼器。同步解碼器將編碼器復(fù)用的AES節(jié)目碼流解復(fù)用，還原為原始的節(jié)目碼流。節(jié)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(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)調(diào)頻廣播的比特時間同步。數(shù)字激勵器以GPS信號為參考，保證各發(fā)射機的頻率統(tǒng)一，相位統(tǒng)一。同時數(shù)字激勵器還保證各發(fā)射機的調(diào)制度一致。

（四）發(fā)射站

1.湛江發(fā)射站

采用同方吉兆1KW調(diào)頻發(fā)射機，配數(shù)字調(diào)頻激勵器和短信遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，繼續(xù)使用螺崗嶺發(fā)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(dāng)前使用和將來系統(tǒng)擴容的需要。

2.螺崗嶺發(fā)射站改造

螺崗嶺發(fā)射站繼續(xù)使現(xiàn)有的5KW發(fā)射機播出，但是發(fā)射機的激勵器需要更換為數(shù)字同步激勵器，以保證同步播出。繼續(xù)使用現(xiàn)有的天饋系統(tǒng)。

（五）各站點主要設(shè)備配置匯總

表2 各發(fā)射站主要設(shè)備配置

（六）遠(yuǎn)程監(jiān)控

調(diào)頻同步網(wǎng)由于多個發(fā)射機同步工作，所以遠(yuǎn)程自動監(jiān)控管理很有必要。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要完成對網(wǎng)內(nèi)所有發(fā)射機運行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測、接收告警信息并向發(fā)射機發(fā)出遙控指令，同時記錄、保存所有發(fā)射機的運行狀態(tài)參數(shù)。

六、系統(tǒng)擴容

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

七、結(jié)語

本系統(tǒng)全部采用先進的數(shù)字處理技術(shù)，自動化程度高，保證了系統(tǒng)的先進性、可擴展性和整體的可靠性。系統(tǒng)設(shè)計采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，有效降低了系統(tǒng)成本。而且同方吉兆設(shè)計、生產(chǎn)和建設(shè)的類似系統(tǒng)，在國內(nèi)已有大量的成功案例，整個系統(tǒng)技術(shù)成熟，可以確保湛江電臺調(diào)頻同步網(wǎng)的建成與開通。

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