朱康甯 周穎龍 吳國光(guāng)
（廣東省廣播電視技術中心）
[摘要] 調頻(pín)頻(pín)段數字音(yīn)頻(pín)廣播（CDR）是我國具有自主知識産權的(de)數字音(yīn)頻(pín)廣播标準，2012年，廣東省率先在深圳、廣州兩地開展了(le)示範網的(de)申報、建設和(hé)測試工作，爲CDR标準的(de)産業化(huà)積累了(le)寶貴的(de)經驗。本文介紹了(le)廣東示範網建設和(hé)測試的(de)各項工作情況，并對(duì)我國數字音(yīn)頻(pín)廣播事業的(de)發展提出了(le)自己的(de)建議(yì)。
[關鍵字] 調頻(pín)頻(pín)段數字音(yīn)頻(pín)廣播 CDR 發射機改造 外場(chǎng)測試
調頻(pín)頻(pín)段數字音(yīn)頻(pín)廣播（CDR）是按照(zhào)國家廣電總局戰略發展規劃自主創新的(de)中國數字聲音(yīn)廣播行業标準[1,2]。爲推動我國數字音(yīn)頻(pín)廣播标準的(de)發展和(hé)相關産業的(de)形成，在廣東省政府和(hé)廣東省廣電局的(de)大(dà)力支持下(xià)，廣東省廣播電視技術中心争取到我國數字音(yīn)頻(pín)廣播首個(gè)示範網的(de)建設任務，并于2012年底和(hé)2013年初完成了(le)廣州、深圳兩個(gè)前期發射試驗點的(de)建設。
一、廣東率先開展CDR試驗的(de)優勢
CDR系統首次産業應用(yòng)試驗就放在廣東，是廣東省建設文化(huà)強省的(de)重要舉措，是對(duì)廣東公共文化(huà)服務體系的(de)延續和(hé)完善。廣東在廣播電視數字化(huà)技術改造升級方面有豐富的(de)經驗和(hé)産業化(huà)基礎優勢：一是數字化(huà)改造試驗一直走在全國前列，包括DAB廣播試驗、DRM廣播試驗、歐标數字電視試驗、國标數字電視整轉等，積累了(le)大(dà)量的(de)經驗和(hé)人(rén)才隊伍。二是廣東省的(de)經濟規模較大(dà)，2012年廣東省汽車保有量已超過1千萬輛，廣州還(hái)是我國汽車生産的(de)主要産地。廣東省也(yě)是我國傳統模拟收音(yīn)機産品最主要的(de)生産基地，擁有一批著名收音(yīn)機品牌。因此，通(tōng)過本項目的(de)實施，可(kě)以有效幫助和(hé)推動我省培育形成汽車音(yīn)響接收、手持移動接收和(hé)家庭固定接收三種高(gāo)端數字廣播電子産品産業群，繼續保持我省傳統優勢企業在數字廣播接收産品中的(de)市場(chǎng)領先地位。三是廣州及周邊地區(qū)地形地貌種類多(duō)樣，具有高(gāo)山、平原、丘陵、江河(hé)水(shuǐ)網和(hé)出海口等地貌形态，代表性廣泛。同時(shí)，城(chéng)市中高(gāo)樓林(lín)立，公路、地鐵縱橫交錯，更能綜合、全面反映試驗的(de)覆蓋效果。如果試驗成功，則意味著(zhe)CDR技術具有較強的(de)環境适應能力。
二、廣州CDR發射試驗點建設情況
廣州CDR發射試驗的(de)目标是利用(yòng)模拟98MHz的(de)模拟廣播頻(pín)道（400K帶寬），用(yòng)一台發射機以模數同播的(de)方式播出一套模拟調頻(pín)廣播節目和(hé)兩套數字廣播節目，爲CDR的(de)全省覆蓋推廣積累經驗并逐步實現聲音(yīn)廣播的(de)數字化(huà)改造。試驗還(hái)将驗證在實際播出發射系統中，頻(pín)道内的(de)模數信号之間相互幹擾以及對(duì)臨頻(pín)廣播信号的(de)相互幹擾情況。
（一） 機房(fáng)改造等配套工程建設及發射前端系統搭建
廣州CDR試驗用(yòng)的(de)節目源爲中國國際電台和(hé)廣東電台的(de)調頻(pín)廣播信号。中國國際電台提供一路數字音(yīn)頻(pín)信号，廣東電台提供相同内容的(de)一套模拟音(yīn)頻(pín)信号和(hé)一套數字音(yīn)頻(pín)信号。這(zhè)兩路數字音(yīn)頻(pín)信号和(hé)一路模拟音(yīn)頻(pín)信号通(tōng)過同一對(duì)光(guāng)端機送到發射機房(fáng)。光(guāng)端機通(tōng)過内置波分(fēn)複用(yòng)的(de)功能将輸入輸出接口分(fēn)爲模拟、數字兩組接口。數字音(yīn)頻(pín)節目由音(yīn)頻(pín)編碼器編碼壓縮DRA+标準[3]的(de)IP數據流，本次試驗中國際電台節目編碼率爲48Kbps，廣東電台節目編碼率爲32Kbps。兩台編碼器輸出的(de)音(yīn)頻(pín)數據流通(tōng)過RJ45網口與CDR複用(yòng)器、發射機作星型連接，由CDR複用(yòng)器完成相關DRA 數據複用(yòng)工作，輸出給發射機的(de)激勵器，由CDR發射機完成信号最終的(de)調制和(hé)發射。
示範網前端系統設備及信号流程框圖如圖一所示：
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圖一 示範網系統前端設備及信号傳輸框圖
CDR數字發射機将收到的(de)模拟音(yīn)頻(pín)信号在發射機的(de)激勵器中進行模數轉換，并與将CDR複用(yòng)器輸出的(de)數字信号共同進行自适應預校正，再通(tōng)過數模轉換後推動功放模塊進行放大(dà)。廣州發射點數字信号采用(yòng)的(de)是傳輸模式1，頻(pín)譜模式9，模拟調頻(pín)廣播信号占用(yòng)頻(pín)道中心頻(pín)率附近±130KHz之内，CDR數字信号占用(yòng)±150-200KHz。信号頻(pín)譜示意圖如下(xià)所示：  |
圖二 CDR數模同播模式（頻(pín)譜模式9）頻(pín)譜示意圖
廣州越秀山發射點主要技術參數如下(xià)表所示：表一 廣州越秀山發射點主要技術參數
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由于發射機是從原來(lái)的(de)純模拟發射機改造而來(lái)，現以模數同播的(de)方式進行播出，發現模拟調頻(pín)立體聲信号輸入電平過大(dà)引起信号失真和(hé)對(duì)數字信号産生幹擾的(de)現象。因此，在實際試驗中我們通(tōng)過增加下(xià)圖所示的(de)雙T型衰減電路來(lái)解決。
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圖三 雙T型衰減電路圖
其相應的(de)計算(suàn)公式爲：
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表二 雙T型衰減電路K值因素表
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（三） 發射機非線性校正
由于發射機功放模塊的(de)物(wù)理(lǐ)特性，模數同播發射時(shí)的(de)功放線性工作點與純模拟發射時(shí)有很大(dà)不同，因此在試驗過程中，需仔細校正整套系統的(de)非線性特性，使發射機處在一個(gè)良好的(de)發射狀态，得(de)到最佳信噪比。頻(pín)譜儀顯示，通(tōng)過校正，帶肩比多(duō)可(kě)獲得(de)10dB的(de)增益。
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圖四 發射機非線性預校正效果比較（頻(pín)譜模式1）
三、廣州發射點外場(chǎng)測試廣州發射點建設完成後，廣東省廣播電視技術中心和(hé)廣播科學研究院組成測試小組，共同制定了(le)測試方案，對(duì)廣州市覆蓋情況進行了(le)初步的(de)外場(chǎng)測試，測試分(fēn)爲進行了(le)車載移動和(hé)固定接收兩部分(fēn)。車載移動接收使用(yòng)的(de)是普通(tōng)的(de)調頻(pín)段鞭狀接收天線，天線增益約爲具有2.15dB。室外固定接收采用(yòng)的(de)4米高(gāo)的(de)單偶極子測試接收天線。
本次CDR數字音(yīn)頻(pín)的(de)接收由工程接收樣機及計算(suàn)機共同完成。CDR數字工程樣機的(de)主要功能是将接收天線收到的(de)複合數字調頻(pín)廣播信号解調及解複用(yòng)出單路DRA+格式的(de)音(yīn)頻(pín)數據流，由計算(suàn)機端專用(yòng)的(de)DRA+音(yīn)頻(pín)解碼軟件來(lái)解碼，通(tōng)過計算(suàn)機聲卡可(kě)播放解調出來(lái)的(de)廣播聲音(yīn)。計算(suàn)機與工程接收樣機以網線連接，網線同時(shí)作爲數據傳輸線和(hé)控制線，使計算(suàn)機能控制工程接收樣機的(de)工作參數和(hé)狀态，如設置中心頻(pín)率、帶寬、傳輸模式、頻(pín)譜模式等主要參數，計算(suàn)機的(de)接收界面能顯示出射頻(pín)電平、載噪比、誤碼率、LDPC誤碼率等參數指标，并可(kě)切換兩路數字音(yīn)頻(pín)節目。
圖五是信号接收受到較強幹擾時(shí)的(de)頻(pín)譜圖值和(hé)無幹擾時(shí)的(de)頻(pín)譜圖對(duì)比：
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圖五 室外測試時(shí)CDR信号受幹擾的(de)頻(pín)譜圖
上面頻(pín)譜圖顯示出中心模拟信号左邊帶的(de)數字信号被幹擾信号疊加，混入較強的(de)幹擾信号，大(dà)幅度地降低了(le)數字信号的(de)載噪比，嚴重影(yǐng)響了(le)數字信号的(de)接收。中心模拟信号與右邊帶數字信号中間有一個(gè)小的(de)凸起，表示該頻(pín)率上也(yě)有一個(gè)穩定的(de)幹擾信号。移動收測路線選取廣州市繞城(chéng)高(gāo)速、内環路高(gāo)架路段、環市路、廣園路等主要路段收測，效果圖如圖六所示，其中綠(lǜ)色和(hé)黃(huáng)色部分(fēn)表示CDR信号接收正常，紅色區(qū)域爲CDR接收失敗：
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圖六 廣州示範網移動接收測試覆蓋效果圖
從上圖可(kě)以看到，廣州市的(de)内環路、環市路、廣園路大(dà)部分(fēn)覆蓋效果較好，環城(chéng)高(gāo)速有不少位置由于樓群密集，遮擋較嚴重，汽車在正常行駛過程中已不能解出數字信号。同時(shí)，測試小組在事先選取的(de)定點測試點使用(yòng)4米測試接收天線進行了(le)固定接收測試，定點測試的(de)部分(fēn)代表性位置模拟、數字收聽(tīng)比較彙總表如下(xià)：
表三 廣州示範網定點測試結果
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四、項目小結和(hé)建議(yì)
通(tōng)過示範網建設和(hé)外場(chǎng)測試結果，未發現CDR數字信号對(duì)頻(pín)道内和(hé)頻(pín)道外的(de)模拟調頻(pín)信号有明(míng)顯幹擾，即在同頻(pín)道實現廣播節目模數同播的(de)方法是可(kě)行的(de)。如果進一步加大(dà)發射數字功率，加高(gāo)天線安裝位置和(hé)采用(yòng)全向天線（本次試驗采用(yòng)單面天線主要就是爲了(le)避免對(duì)越秀山電視塔西面佛山市的(de)廣播造成臨頻(pín)幹擾，但也(yě)形成了(le)覆蓋區(qū)域明(míng)顯是東寬西窄的(de)局面），廣播覆蓋效果将會得(de)到較大(dà)優化(huà)。
建議(yì)1：爲了(le)能讓CDR得(de)到更廣泛的(de)推廣和(hé)發展，應廣泛聯合廣播節目内容提供商、應急廣播管理(lǐ)部門、廣告投放商、汽車生産商、芯片制造商、設備提供商共同參與，出謀劃策，共商商業發展模式，建立相關産業聯盟。同時(shí)進一步擴大(dà)CDR廣播系統的(de)試驗規模，對(duì)CDR廣播系統進行深入全面測試，建立CDR廣播工程建設指南(nán)和(hé)評價标準， 開展多(duō)點發射協同覆蓋試驗，多(duō)頻(pín)網和(hé)單頻(pín)網組網試驗，開發小功率補點和(hé)直放站技術和(hé)産品等。
建議(yì)2：原有調頻(pín)廣播标準頻(pín)率間隔是200KHz，而CDR的(de)頻(pín)道帶寬爲400KHz，頻(pín)率管理(lǐ)部門對(duì)頻(pín)譜規劃需更加合理(lǐ)和(hé)具有前瞻性，盡可(kě)能減少各廣播電台間的(de)相互幹擾，爲數字音(yīn)頻(pín)廣播的(de)推廣創造良好的(de)電磁場(chǎng)環境。
建議(yì)3：通(tōng)過各地試驗網、示範網的(de)建設帶動CDR發射機、編碼器、複用(yòng)器等主要設備的(de)生産和(hé)銷售，逐步降低銷售價格。推動CDR接收專用(yòng)芯片的(de)開發，以及基于硬件芯片的(de)小型、廉價、可(kě)靠的(de)CDR數字收音(yīn)機（手持和(hé)車載）研發、生産和(hé)普及。
五、結束語
廣州、深圳兩個(gè)前期發射試驗點的(de)建設是我國具有自主知識産權的(de)數字音(yīn)頻(pín)廣播體系在我國的(de)首次應用(yòng)，将爲CDR标準進一步推廣和(hé)産業化(huà)積累了(le)寶貴的(de)經驗，随著(zhe)廣東CDR數字音(yīn)頻(pín)廣播示範網的(de)後續建設，測試和(hé)試驗的(de)深入，CDR數字音(yīn)頻(pín)廣播将迎來(lái)廣闊的(de)發展空間。
[參考文獻]
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3． GB/T 22726-2008 多(duō)聲道數字音(yīn)頻(pín)編解碼技術規範
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