中波廣播發射技術的優化及發展前景

【摘要】隨著數字化技術的迅速發展，在互聯網、移動通信等領域的沖擊下，中波廣播面臨著許多挑戰。其傳輸信號容易受到電磁干擾，頻率資源有限，廣播音質較差等問題也逐漸凸顯。因此，對中波廣播發射技術進行優化和應用研究，成為提高傳統廣播效果，保持廣播行業的競爭力的關鍵之一。本文旨在對中波廣播發射技術進行優化和應用研究，通過分析目前存在的問題，探討了改進方案，并展望了中波廣播的發展前景。

【關鍵詞】中波廣播；發射技術；優化；應用研究

中圖分類號：TN92? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.06.013

中波廣播通過使用特定頻段及傳輸方式將音頻及有關信息傳送到更遠的距離，成為傳統的重要通信方式。中波廣播因其覆蓋范圍大，信號穿透力強等優點，在信息傳輸，新聞娛樂以及應急通信中都起到了舉足輕重的地位。隨著數字化時代的來臨，中波廣播遇到了信號干擾嚴重，傳輸效率不高等挑戰及難題。中波廣播發射技術的優化就顯得非常重要。基于此本文以中波廣播發射為主要研究對象，論述了優化方法，旨在為實際工作提供一定的幫助。

1. 中波廣播發射的技術特點及現狀

中波工作頻率為526.5 kHz～1605.5 kHz，中波廣播的特點之一是傳播范圍廣。中波信號傳播距離遠，能夠覆蓋大范圍地域，使人們能夠在更遠距離接收廣播節目。這樣就使中波廣播成了人們接受信息、娛樂、文化的一種重要方式。另外中波廣播發射技術傳播質量也比較高。與其他無線電頻段相比，中波信號具有穿越建筑物和地形障礙物時損耗更小，穿透能力更強的優勢，這是由其波長所決定的。這樣就能使中波廣播仍能在某些地理條件比較復雜的區域正常傳播。但在科學技術不斷進步以及新興媒體不斷涌現的背景下，中波廣播發射技術面臨了一定的挑戰，現狀發生了改變。一是隨著數字化進程的不斷推進，與傳統中波模擬信號相比，數字化技術在廣播電臺中的應用日益廣泛。調頻廣播、網絡廣播等這些數字化廣播技術可以提供更好的音頻質量和功能，以滿足多樣化娛樂與信息傳遞的要求。二是中波頻段在應用上也有一定局限。有些國家或地區已經將某些中波頻段應用于移動通信、無線電導航等其他通信用途。這種對頻譜資源的爭奪造成中波廣播頻率減少，節目數量也隨之減少[1]。此外，隨著媒體環境不斷發生變化，人們娛樂與獲取信息的方式也發生了變化。通過互聯網及流媒體技術使人們能夠在任何時間、任何地點聽到各類節目、音樂、獲得即時新聞及資訊。這一個性化、方便快捷的手段，對傳統中波廣播市場造成一定影響。雖然面臨著挑戰，但中波廣播發射技術仍具有自身特有的存在價值與發展空間。某些區域，尤其是偏遠地區以及農村地區仍以中波廣播為主。相對于互聯網而言，中波廣播有著接收成本低，發射設備簡單，覆蓋范圍廣的優點。所以中波廣播在某些資源受限的區域仍有其重要性。與此同時，數字化技術還可應用于改善中波廣播音質與業務，以滿足高品質音頻要求。中波廣播發射技術在傳播范圍大，傳輸質量高的同時，還面臨數字化、頻譜競爭等壓力。

2. 中波廣播發射技術的優化方法

2.1 數字化

在廣播電視領域，信號處理技術早已應用在數字衛星廣播（DVB-S＼ABS），地面電視廣播（DTTB）和地面數字調頻廣播（FM-CDR）中。中波廣播是我國傳統廣播形式之一，由于其廣播覆蓋范圍廣，傳播穩定等優點，目前還是采用模擬廣播形式，數字中波AM-CDR的標準還在起草當中，尚未發布。AM-CDR草案推薦采用的OFDM正交頻分復用技術，采用此技術不但可以大大提高中波廣播的接收信號的音質，還能傳輸多套節目。但隨著數字化時代來臨，中波廣播面臨信號接收質量差和傳輸困難等諸多新挑戰。為克服上述問題，對信號處理技術進行優化較為重要。一是中波廣播發射技術優化需兼顧信號清晰穩定。利用數字信號處理技術可對音頻信號實現高精度采樣和編碼，繼而降低信號傳輸時失真。信源編碼和信道編碼能有效降低干擾與噪聲并改善廣播信號接收質量[2]。所以在對信號處理技術進行優化方案時，采用上述方法是必不可少的環節。二是優化中波廣播發射技術也要注重信號傳輸效率。傳統中波廣播傳輸方式是利用模擬信號進行傳輸，由于帶寬限制，一個頻道只能傳輸一個節目，不能很好地利用頻帶資源，經過數字化處理后，同樣的頻道可以實現模數同播或者全數字化播出，這樣同樣是一個頻道，可以傳輸2～4套節目，極大地提高傳輸效率。第三，傳統中波廣播發射設備一般都要消耗大量能源，這不僅會造成能源浪費，而且也會給環境帶來一定程度污染[3]。在優化信號處理技術方案時，應借助于低功耗硬件設計以及高效功率控制技術來減少設備能耗，進而達到能源可持續利用以及保護環境目的。

2.2 發射設備的改進

中波廣播的傳輸質量與覆蓋范圍都遭遇到一定的挑戰。要想解決這些難題，就必須完善發射設備才能達到較好的中波廣播效果。目前的方案分為過渡方案和全數字機方案。

2.2.1 過渡方案

所謂過渡方案其實就是利用現有的設備傳輸數字中波廣播信號。由于目前絕大多數中波臺使用的還是模擬發射設備，包括PDM發射機和DM數字發射機。DM數字發射機雖說稱為數字發射機，但是其本質還是模擬發射機，但是DM數字發射機也可能通過技術改造變成數字中波發射機，實現模數同播和全數字播出發射。目前存在的可行方案有DRM發射系統+DM發射機的組合方案。一般發射機帶有DRM適配器板，調制器接入DRM適配器板，取代了傳統發射機中的模擬輸入板、A/D轉換板和頻率合成器。適配器板能夠實現模擬調幅廣播、DRM數字廣播以及數模同播。切換至DRM數字音頻廣播模式時，只需配備DRM信道編碼系統和音頻前端增加信源編碼及復用器系統，即可從模擬廣播轉換為數字廣播適配器板，取代了傳統發射機中的模擬輸入板、A/D轉換板和頻率合成器。適配器板能夠實現模擬調幅廣播、DRM數字廣播以及數模同播。切換至DRM數字音頻廣播模式時，只需配備DRM信道編碼系統和音頻前端增加信源編碼及復用器系統，即可從模擬廣播轉換為數字廣播[1]。

2.2.2 數字中波發射機

CDR（China Digital Radio）中國數字廣播，是我國自主研發的數字廣播標準，調頻頻段的數字調頻標準FM-CDR業已發布，在很多臺站使用中取得了很好的效果。我國的中波波段標準AM-CDR還處于草案當中，AM-CDR脫胎于DRM標準，主要應用于150 kHz～30 MHz頻率中的長波、中波和短波，其原理圖如圖1所示。

AM-CDR系統采用OFDM調制方式，信源編碼有四種方式：MPEG-4 AAC，MPEG CELP，MPEG HVXC，SBR。高效的信源編碼能夠將3-5套節目源壓縮后復用在一個頻道播出，再通過信道編碼技術，可有效提高抗干擾能力，能夠在各種復雜的環境下優質傳播中波信號，只需要一部發射機就能夠完成原先3～5部發射機的工作，接收端音質效果極佳，甚至可以達到C級或D級的水平質量。此外AM-CDR發射機還可以發送圖文信息甚至音視頻等附加業務，方便預警和應急廣播。AM-CDR發射另一個巨大的優勢是節能，在相同覆蓋情況下，DRM可以降低四分之三的功率，有效節約能源的消耗，減少電磁污染，從而使工作效益得到提高。

2.3 中波網絡優化

中波網絡優化就是在中波發射在布局中調整發射機工作地點使效率達到最佳，實行中波網絡優化對保證廣播信號傳輸質量非常關鍵。

中波廣播網絡優化可以分為模擬中波發射時代的中波同步廣播技術和數字中波發射時代的單頻網技術和多頻網技術。

模擬中波發射時代的中波同步廣播技術是指在全省市覆蓋時采用的一種技術，主要是解決信號重音和衰落問題，在確定好各臺站發射機位置后，通過儀器測量全省覆蓋的弱信號區或者盲區，計算各發射機達到目標區域后所需時間，然后在發射端通過控制發射時延的方式來優化目標區域，達到既能覆蓋盲區又能在弱信號區增強接收信號強度的目的，還能實現全省優質覆蓋。

數字中波發射時代采用單頻網技術，單頻網技術是一種通過多個發射臺站在相同的頻率下同時傳輸相同信號的廣播傳輸系統[4]。單頻網中，多個發射臺站以精確的時間和相位同步的方式傳輸數字中波信號，以實現更廣的覆蓋范圍和更好的信號質量。單頻網的工作原理是通過各發射臺站之間的協調工作避免不同發射臺站之間的干擾，提供一致的信號覆蓋。依賴于準確的同步機制，數字中波發射能夠做到覆蓋范圍擴大，節目質量提高和頻率資源節省的目的，能夠更好地做到省內同步覆蓋甚至跨區域的國內同步覆蓋。

多頻網技術一般適用于頻率資源不夠的情況，本文不再贅述。

實現中波網絡優化，需借助于先進技術手段。如應用計算機仿真技術可實現網絡拓撲結構的仿真與優化，并通過設計模型與算法準確地計算網絡中節點位置與中繼站點布設的最優方案。另外，在無線通信技術與智能傳感器技術的輔助下，能夠實時監控與管理網絡內各節點，及時發現與應對網絡故障與異常，確保網絡內設備平穩運行。

2.4 智能化動態控制

智能化動態控制核心思想就是通過利用人工智能技術以及智能化算法來實現中波廣播發射過程的實時監控與控制，從而達到最優傳輸效果以及資源利用。具體來講，智能化動態控制方案主要會在以下幾方面得到優化：一是智能化動態控制會實時監控與分析中波播出傳輸質量。通過先進傳感器技術及數據采集系統的引進，實現了發射時信號質量，抗干擾能力以及其他參數的實時監控與測量。同時結合人工智能技術實現傳輸質量智能分析與評價，達到動態調控傳輸質量。這樣，既能實時檢測并解決傳輸質量問題，又能針對不同的場景及需要自動調節參數以達到最佳傳輸效果。二是智能化動態控制可以使中波廣播發射功耗控制達到最優，傳統中波廣播發射系統通常功耗較大，不僅加大能源消耗，而且對環境也造成相當大負擔。智能化動態控制方案通過智能算法與能源管理技術，實現發射系統功耗精細化管理與調控。依據實時工作負載及頻率需求，對功耗分配與使用進行自動優化以達到節能減排目的。

3. 對中波廣播發展的展望

盡管在數字化，網絡化大潮下，中波廣播看似已經被時代邊緣拋棄了，但是也不能忽略它在某一領域內的巨大潛能與價值。一是中波廣播發射技術用于應急通信的突出優點。當自然災害，重大事故及其他突發事件發生時，通信網絡往往遭受嚴重的干擾乃至癱瘓，中波廣播以其覆蓋范圍廣，抗干擾能力強等特點成為信息傳遞的可靠渠道。廣播電臺通過中波發射技術能夠將救援信息，安全提醒以及其他重要信息快速播送至受災地區，為受災群眾提供互聯網不可取代的實時信息支撐。

二是農村中波廣播信息傳輸應用潛力也很大。與城市地區較發達網絡基礎設施相比較，農村地區網絡覆蓋比較薄弱，造成信息獲取不均，然而中波廣播覆蓋范圍廣，能夠向農村地區傳達政策法規、農業科技、市場信息等有用的內容，提高農民信息素養以及對外部環境的認知，進而推動農村地區發展。另外，中波廣播在公共文化傳播方面也具有獨特價值。在如今網絡媒體泛濫、流量至上、短期化嚴重的情況下，中波廣播憑借自身穩定的傳輸方式和廣闊的受眾基礎為傳播傳統文化和社會正能量提供了強大的支撐[5]。中波廣播以廣播節目形式，能夠把經典的文學、音樂、藝術等文化內容送進千家萬戶，帶領民眾找回對傳統文化的喜愛與重視。

4. 結束語

對中波廣播發射技術進行優化和未來應用研究，有著十分重大的意義。本文通過對中波廣播發射技術應用現狀進行研究，并提出相關的解決方案，可有效地應對在技術模式實施中存在的問題，在優化之后提升了信息傳輸效率和信號質量，擴大了該技術在緊急通信，農村地區以及國際交流的應用范圍。然而由于技術在不斷的發展，仍然需要持續的解決中波廣播發射中的問題，只有這樣才可以提高行業的發展水平。

參考文獻：

[1]黃杰偉.中波DRM數字調幅廣播試驗[J].電視技術，2023，47（09）：88-90，95

[2]龐宏杰.地面數字電視單頻網同步研究[J].電聲技術，2023，47（05）：67-70.

[3]閆本芳.中波廣播發射的自動化與相關問題研究[J].中國有線電視，2022，（03）：55-57.

[4]呂海劍.中波廣播發射機故障及處理方法探討[J].西部廣播電視，2022，43（21）：232-234.

[5]馮學精.中波廣播發射技術及維護措施探討[J].電子測試，2022（15）：128-130.

作者簡介：鄒青虎（1986—），男，河南正陽人，工程師。研究方向：無線電傳輸與發射。