1、數字同步調頻廣播數字調頻同步廣播系統CUC-FMGX組網解決方案中國傳媒大學數據廣播研究所北京廣訊科技有限責任公司2004年1 2月CU C-FM G B調頻同步廣播組網概述CUC-FMGB系統技術要點調頻同步廣播的關鍵在于“三同”，這也是CUC-FMGB系統的優勢所 在。各發射臺輸出載頻嚴格鎖圧&用GPS模塊輸出的高精度1 0 MHz頻標，確保“同頻二相對頻差 A F 0 Hz 0Hz （由于數字激勵器工作的一致性）音頻延時數字調整；相對音頻時延偏差AT-1uS調整范圍0300 ms （考慮到衛星一跳的時延2d0m s ）CUC-FM G B系統特點:心組網所用激勵器為數了激勵器,其實現采用

2、了 DSP+D DS技術: 呂頻延時、咅頻編碼、射頻調制均數字實現：&隨路音頻信令將同步時標復合在音頻流中與GPS捉供的IP PS時標校準，確保各發射站點之間的音頻和對時延周定；2隨路咅頻信令可檢測、補償，數擁鏈路由于路由變化，同步滑 動，數據復用等造成的延時變化。在電信網、衛星、光纖網絡 中傳輸均能保證時延的一致性。&系統鎖定于高精度的GPS頻標；提供基于互聯網的網絡監控平臺，同步網中相關設備的狀態檢 測和參數設骨均叮遠程實現；個考慮到同步廣播測試的繁瑣，開發了專用測試信號源，測試接 收機、及測試分析軟件，確保測試參數定量，準確，快速。關鍵設備釆用大規模集成電路，實現簡單、數字化程度高；另

3、一方面它們自帶故障檢測、告警和修復功能，確保系統運行高 度穩定。CUC -FMGB系統構成CU C-FMGX是一對多點的覆蓋方式。廣播電臺的音頻工作站送 出音頻流，系統前端負責分發音頻流到同步覆蓋網中各發射機。根據 實際悄況的不同，咅頻傳輸可以通過多種力式：衛星、光纖和微波中 繼等均可。按照中繼方式的不同CUC -FMGX系統相應分成三種傳輸子系統：CUC-FMGX-S（衛星中繼）、CUC-FMGX-F（光纖中繼）、和CUC-FMGX-M （微波中繼）o PDH 網絡（A E S -E 1） CUC-FMGX系統框圖3 /21ITT1來自與音頻I：件站 的咅頻流 支捋植扯、皈字形式微波中繼/Z

4、QAM解調器 AES 口輸出衛星接收機（AES輸出）10M數字激勵器CUC-EX2000功常輸出CM;/ GPS頻標及時標摸塊1卩*GPS Ant射H輛出W-iOeMIkU fcMi I RS212I I數字同涉詢頻廣播CUC 一 FMGX- S同步覆蓋網主要設備包括:0音頻前端服務器數字立體聲調頻激勵器 GPS頻標和時標模塊0系統測試組件。1、音頻前端服務器CUC-HE2 000（1）音頻接口包括：數字AES/EBU、SPDIF和模擬左右聲道三種：以適應各種系統的接口要求。（2）隨路音頻信令隱含在音頻信號流中，在發射端經數字激勵器處理后,對音頻信號無任何干擾。（3）左右路咅頻信號分別加入射路

5、咅頻信令，以解決數字復用時,在左右路咅頻信號的延差。（4）數字咅頻測試信號源，具備CD質量的數字咅頻測試竝準（5）可編程測試信號發生器，配合同步廣播測試系統，可對同步廣播發射機信號場強、合成場強、 Odb交越區進行自動測試。（6）對編程測試信號發生器，配合同步廣播測試系統，對對同步廣播發射機交越區咅頻時延自動測 試。（7）隨路音頻信令對同步廣播網中所有的發射機進行遠稅控制。（8）該設備自帶管理軟件，通過RS2 3 2或以太網口實現交互5 /21數字同涉詢頻廣播FM同步廣播前端服務器框圖S/PDIF輸入左右模擬 輸入A/D .入頻口 w B益塑 輸咅接+-d増調播出模式測試模式AES數字音頻源昔

6、列器試序生f趴頻發陸賂音頻信令成幀I周期3S隨路音頻信令復用器R 時標發生器300ms周期J)Z 頻標W1H 一srs 時標1PF出頻口10B益罷 廠輸音接+ d_增調t兩路AES輸出左右楔擬輸出A/D管理模塊1i(Ether、1n- t(RS2324)數字同涉詢頻廣播2、CUC-EX 2 000數字立體聲調頻激勵器立體聲數字調頻激勵器的性能直接關系到載波和調制度的穩泄度,是實現高質帛同步廣播的關鍵。系統 所設計的激勵器功能上對以實現從咅頻輸入（AES/EBU）,立體聲編碼、數據處理直至射頻數字調制（DDS 方式）輸出87108MFM信號的全數字過程（350M, 14位D/A變換器）。此系統不

7、但具有因建在軟件平 臺之上而帶來的靈活性和兼容性,同時具有因使用DSP技術而帶來的高性能指標。主要表現在以下幾個方 面：激勵器采用350MHz D/A變換器可以直接實現8 7 2IHZ108MHz的射頻輸岀。全數字的處理 過程，音頻町達CD水平。輸出頻率分辨能力叮達到48位（1 uHz）。獨立工作時頻率穩左度（IO（內部溫補晶振）。同步 上作時頻率穩定度 10*鞏鎖定GPS）。由于從咅頻抽樣到射頻輸出全程（二進制）數值運算都在16位精度DSP上進行且4 0位累加器尾 數處理以上，因此，對于調頻廣播來說，信號的處理基本趨于理想。同時具有數字音頻信號（AES/EEU,S/PDIF）,左、右聲道模擬

8、信號及RDS、SCA1,SCA2輸 入。輸出延遲數字可調，最大對達300 ms,步進lus。（為衛星音頻信號傳輸留出一跳的時間約240m S ）頻偏數字町調，粘確度可達0. 0 1%。實際上若采用同一類型數字FM編解碼調制器，調制度的相對誤差可近似為零。服務于同步廣播專用模塊隨路信令解調模塊/ .提取分別隱含在左右聲道的隨路信令傳送到管理模塊，信令內容包W: I:作頻率，輸出功率，咅頻時延值 等FM發射機工作參數./ 捉取分別隱含在左右聲道的隨路時標信息。經降噪處理及相位估值檢測課差優于lus。音頻時標標準模塊GPS提供的1PPS標準時標（誤差 5 0ns ）與隨路時標比較，計算出傳輸鏈路的時

9、延。考慮到數字咅 頻鏈路傳輸時延的不確定性（傳輸鏈路路由的改變或衛星接收復用系統同步失鎖造成的滑動），每30 0ms 進行一次校正，搜索范囤壬10 0 ms.延時調整單元模塊調整FM激勵器音頻延時用于（1）校正傳輸鏈路時延9 /21數字同步調頻廣播調整時延使FM發射信號在交越干擾區時延相等（時延數值由同步廣播發射機咅頻時延自動測試系 統給出）（3）考慮到衛星上星與不上星時延差240ms,及留有充裕余杲，延時調整范圍設il為0 3 0 0ms.為保證lus的延時準確度，在音頻樣值內插器將音頻采樣頻率升髙后，實現延時細調.導頻相位校正模塊如果同步廣播采用立體聲播岀，還必須保證立體聲1 9 KHz導

10、頻信號在廣播的相干區相位相同。實際 卜導頻的延時調整和音頻的時延調整必須同步進行.日志模快具有不間斷工作的實時時鐘。4兆位ElPROM循壞保存日志數據（二個月內）.定時記錄：a.頻率必.調制度。c.時延狀態，.輸岀功率H /21數字同步調頻廣播反射功率M f .功放溫度 g.輸入音頻衰減器等調節量位置。oh.發生時間：年 月曰時分。丄故障種類隨機記錄：每次調整，發生故障，開關機均將上列參數保存日志。 日志可由RS- 2 3 2 口讀出,存檔。數字激勵器模塊框圖# 721數字同涉詢頻廣播13 /21:兩路AES輸入一S/PDIF 輪入左右模擬、輸入A/D廠 RDS SCA A/D 兩路AES輸出

11、卜廠左右模擬、輸出D/A廠19K導頻輸出卜一音頻接口lodB增益調整路令調/右信解路令調左信解，路頻時準， 廠右音延校路頻時準 左音延校延時粗調 0300ms （步進20us）內 插延時細調020us （步進lus）Z延時粗調 0300ms （步進20us）管理模塊低諛定指示頻標1OIMHZI 時標1PPS|KEY/LCDj （ GPS ） 注：顏色|為可選模塊外負 輸r)E /RS232 jRF功放 控制 接口 7日誌丿數字同步調頻廣播19 /21詢頻發射機實時監控頻僞設豎音券WR5C設査右主道音頻哀減機器ID設置寄存器10|0dBdBDEVIATION INDlCATI0N

12、/6ftB 顯示RDS輸入袞減設jgSCA1W設買SCA1輻入袞減設買SCA2TggSCA2輸入族減沒置中心頻率聲適設 擒出電平控創凋頻玫加茁設5S51時均衢導頻頻脩KMZLdB1rds173|0|0101010foKMZKHZdBKHZdBpFI7KHZdBKHZdBWHZ10KHZKHZMHZS 卜 SB 19Kjd區體蘆025uzJ0nzdBKHZFM數字調頻激勵器特點：/立體聲編解碼及FM調制采用低功耗高運算速度的DSP芯片作為核心處理器。/數字實現將使設備自身帯來的延時固定，可控，運算處理所簾來的最大延遲員差僅有數n s （亳微秒級）。/射頻輸出采用DDS方式實現，輸出頻率荊度高，頻

13、率切換數控、快速完成/系統兼容性好，編碼器、解碼器和激勵器提供多種標準輸入、輸出格式，兼容于目前電臺或有線臺使用 的同功能設備。不作同步廣播時,也是一臺具備CD音質的數字FM編解碼調制器。/數字實現使產品的研發費用和成本大大降低，工作穩定性和產品一致性的優點，因而和國內外同功能設 備相比，具有更高的性價比/自主研發和設計，擁有自主知識產權四.技術指標頻率范國：a 87.00MHz1 0 8.00MHz , 步進 lOKHz頻率穩定度：嗣步工作 vio門（鎖定GPS）獨立工作V 106 （內部溫補晶振）輸出幅度：。音頻延時：音頻頻響“1 0 mw203 00ms內nJ調整,1 us步進優于 0

14、1 dE, 3015000Hz信噪比：Q80dB音頻失真卻 60dB 3 0-15000Hz音頻輸入電平：-lOdBm +1 OdBm音頻輸入接口：L, R模擬音頻接口。AES/EBU, S/PDIF數字音頻RDS輸入電平：-3dBm +15dBmSC Al 輸入電平:“3dBm +1 5 dBinSCA 2 輸入電平：o- 3 dBm + 1 5 d Bin音頻預加重：*0, 2 5 us, 5 0us,7 5u s遠程集中控制：。載波頻率,內部聯絡電文，數據廣播,短消息,丄作日，忐等GPS頻標和時標模塊具有I 二個并行信道的全球定位接收機，能產生高穩定度的10MHZ標準頻率信號和高粘度的標

15、準秒脈 沖信號。10 Mil Z標準頻率信號數字同涉詢頻廣播頻率穩定度10-11輸出幅度30 輸出阻抗31PPS標準秒脈沖信號3 。時間準確度輸岀幅度$ $輸出阻抗接口 BNC 。TTL電平 50 Q 10 n sTTL電平1 KQGPS鎖定指示當GPS能收到三顆以上星后給出鎖定指示。調頻同步覆蓋網系統測試方案調頻同步廣播測試方案包括兩個部分，一是測暈各個發射臺的場強分布，繪制場強分布圖，找到等場強區 域。二是在等場強區域內進行延時測試，通過調頻同步廣播測試軟件計算出不同發射臺到達等場強區域的延 時，并通過同步廣播管理軟件進行調整，反復進行測試和調整達到最好的同步效杲。網絡的測試和調整需要i個

16、完整的方案和相關的測試設備和測試軟件。測試力案的合理性和相關的測 試設備利軟件對以大大簡化測試的復朵程度。以下內容是相關的測試設備、軟件和具體測試方案。一. 測試設備和軟件及其功能測試設備或軟件功能備注測試信號源可以產生各種頻率交替的測試正弦波序列調頻同步廣播服務器對隨路音頻信令進行編碼發送調頻同步廣播管理軟件遠程或木地管理同步廣播服務器和各發射臺調頻同步廣播測試軟件測試發射臺的延時信息二、等場強區測試方案所謂等場強區域即是不同發射臺的發射信號在該區域的場強差在6 dB內。調頻同步網的同頻擾4要 出現在這個等場強區域。測試中，調頻同步廣播服務器產生的隨路咅頻信令編排同頻網內發射臺輪流丄作, 分別記錄場強，通過分析最終確定等場強區域。三、延時測試21 /21數字同步調頻廣播在同頻廣播網中，發射臺A和發射臺B到達接收地點的信號會有延時差。延時的引入有兩個主要原 因：一是同步廣播節H源通過網絡傳送到不同發射臺引入的延時，二是由于不同發射臺茨接收地點的距離不 同而引入的射頻延時。具體測試方案是，由調頻同步廣播服務器中的町編程測試信號發生器生成測試序列，發射機分