调频同步广播技术在长江的应用与发展
王玉军
摘 要：本文介绍了调频同步广播技术在长江水上交通安全广播电台的使用现状，通过调频同步广播在长江电台应用中的优缺点进行分析，并针对调频同步广播的改进建议进行探讨。
关键词： 调频同步广播；GPS；数字激励器
中图分类号：U698 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）04-0018-02
随着我国通讯广播事业的发展，频率资源紧缺、跨区域接收同一套节目困难等问题日趋严峻，为此，广播界开始采用调频同步广播技术进行覆盖；调频同步广播是一项能使多个发射台站的发射机采用同一频率、同一节目源“同步”工作，实现大范围广播覆盖的技术。采用调频同步广播系统，可以有效地解决广播移动收听、减少信号交迭区干扰、提高广播收听质量、节约频率资源和加快广播专业化发展，特别是给公路干线、沿江沿海交通区域内的移动人群收听带来便利；同时，还可节约电台投资、节约电台运行成本、提高广播网络安全性、减少电磁污染等。
1 调频同步广播技术概述
广电总局于2000年制定了相关标准GY/T 154—2000《调频同步广播系统技术规范》，标准的核心是规定了实现“三同”：（1）同频：相对频差≤1×10ˉ9；（2）同相：传输时延差≤10μs（单声），5μs（立体声）；（3）同调：调制度偏差限制在约5%以内。这是保证单频网正常运行的必要条件。在实际调整中还要有“一保”，即保证可用场强。可以通过采用全数字化的立体声编码调制器，精确地实现上述要求，解决模拟FM调制无法解决的相邻发射机调制度精密相等问题。
调频同步广播系统由信源接收部分、音频延时部分、发射机部分和运程监控组成。从电台发出的广播音频信号，采用音频编码器调制后通过传输线路送到各地的调频广播发射基站，各地发射基站通过GPS卫星定位，实现时间上的高精度统一，通过调制到播出信号内容中，数字FM同步广播发射机采用调频数字激励器，直接将传输网络送来的数字信号进行滤波、预加重、延时、导频产生、立体声编码等全数字处理，再由直接数字合成技术将信号调制输出，GPS数字标准频率发生器同步整个系统，经由功率放大器、调频天线在交叠区域实现高质量、无干扰接收和无缝覆盖。
调频同步广播的核心技术之一是完成前端同步激励及音频信号的传输，必须采用第三方传输链路来实现，目前的主要方式有卫星、微波、光纤三种，具体根据台站条件和实现目标选择，长江水上交通安全广播电台调频同步广播使用的是光纤传输方式。除了传输之外的另一个主要技术是调频同步的实现方法，即每个发射点通过GPS卫星定位，实现时间上高精度统一，通过调制到播出信号内容中。
2 调频同步广播在长江电台的使用现状
长江水上交通安全广播电台（简称长江电台）成立于2004年5月1日，是交通运输部指定的唯一为长江航行船舶播发各类航运安全信息的公益性广播电台。其主要职责是代表长江航运安全主管部门发布安全预警、水位、气象、航道、水上水下施工作业等各类航行安全信息，宣传航运交通政策法规，通报长江水上安全形势，普及航运安全知识等。
长江原有甚高频广播通过设置在长江全线49座甚高频无线基站，用8组不同的频率播发安全信息联播，由于该甚高频广播占用了多个水上通讯频道，且船舶在收听广播时占用了甚高频通讯设备，影响了安全通讯，存在安全隐患。而采用调频同步广播技术能够充分利用现有频率资源，使全长江使用同一频率进行广播，极大的释放了频率资源，因此，调频同步广播就这样在长江电台诞生了。
该同步广播系统于2009年6月立项、2010年6月起进入试运行阶段，使用频率160.65MHZ、在CH1频道每天播出14小时，播发范围为宜宾到上海2800多公里的长江干线。
长江全线安装了39座调频同步广播基站，均采用gps信号校时，达到全线广播信号同步，即使在相邻两个基站的信号交叉覆盖区域也不會出现声音不同步现象。音频信号的传输采用数字信号通过2M线路传输。数字调频同步广播音频信号通过信息台的同步音频编码器进行了同步和加密，在各基站接收端通过同步音频解码器进行解码，输出同步音频信号，然后通过激励器及天馈系统发送出去。在此传输过程中即使插入了非法信号，也因为没有加密而无法被正常解码，不能在同步音频解码器端输出信号，所以不能发送出去，此方法能保证音频广播的安全。
3 调频同步广播的优缺点
调频同步广播第一个优点是解决了长江全线范围内的功率覆盖问题，使用小功率密集布点，广播频率分区覆盖、使处在航行中的船舶能正常收听。
另一个优点是建网容易、建网费用低、投资回收快、听众无需更换接收机，同时一些发射点、天馈系统、传输链路等设施设备，将来数字化广播实现时可以继续使用，不会重复投资造成浪费。
再次是易于规划，提高频谱利用率，消除阴影区，在改善场强不均匀度方面，使用低高度垂直极化天线，极大地减小对空辐射和根部近场辐射，节约能源，满足电磁环境卫生标准，避免对航空频段造成干扰。
缺点也是显而易见的：（1）因调频广播处于VHF波段的中间（87MHZ-108MHZ），电波的传播途径是视距传播，极易因高层建筑物反射而形成多径干扰；（2）在重叠服务区信号失真；（3）覆盖区域越大，实现调频同步广播的技术难度越大。（4）设备管理和维护也会导致问题，如果在大的区域发射台站较多，设备管理、设备技术指标的维护则存在一定的难度。一方面是本身的技术缺陷，相干区的技术处理难度大，并且这种情况不可避免，另外在管理和维护方面不集中，造成设备安全运行保障性不够强。
4 针对长江电台调频同步广播的改进建议
作为调频同步广播的使用者，为了提高调频同步广播系统的性能，特提出以下改进建议：
一是现有基站还未能完全覆盖长江全线，可以充分利用地形地貌，选择合适的地点建站，做到无缝覆盖。
二是部分基站发射功率与海事专用甚高频频道信号存在干扰，一方面受重叠相干区影响；另一方面是天线安装方位和高度的原因，可以选用方向性强的定向天线解决。
三是对相干区的处理办法：首先通过选择有利的地形条件避免或减小相干区；其次是通过天线场型控制相干区；最后通过同步调整缩小或消除相干区。
四是加强对长江沿线无人值守发射台站的监控，可以建立高效的数字调频同步广播远程监控系统，该系统由监控中心服务器和发射机房数据采集控制设备两部分组成。采用GPRS的APN网络技术，通过局域网TCP/IP传输数据，能够实现以下功能：发射机房的设备运行实时采集数据显示和控制；分析控制、自动记录保存和诊断报警；发射系统自动和手动开关机；发射机参数调整；发射系统自动报警；提供历史数据、实时数据和报警数据查询和打印报表；权限和安全管理；手机短信采集数据和开关机控制等。通过对发射台站工作数据的实时采集、工作状态的实时控制和故障报警的及时处理， 大大提高了同步覆盖工作的效率和智能化管理水平。
5 结束语
调频同步广播系统在长江电台试运行以来，取得了令人瞩目的成效，极大的提高了节目的覆盖人群和收听效果，方便船员收听安全信息节目。但是，要发挥调频同步广播的作用，还必须解决好自身建设的问题，一方面要培养适应通讯发展的人才队伍；另一方面是保持畅通的光纤传输网络和完善的广播基础设施，只有这样才能实现调频同步广播信号的全线覆盖，使之更好的服务于长江水运交通、服务于广大船员朋友。
参考文献：
[1]钱岳林“调频同步广播技术” 《世界广播电视》 2000年
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[4]李红亚 “对同步广播的分析和思考” 《科技创新导报》 2009年
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