基合北斗增強系統(tǒng)技術在廣播上應用

楊明臣

我國的無線廣播數(shù)字化幾乎已涵蓋了所有領域，曾經(jīng)AM調(diào)幅廣播和FM調(diào)頻廣播等音頻廣播在我國一段時期內(nèi)風靡流行，但隨著音頻廣播頻段的數(shù)字化發(fā)展滯后，除了駕車或戶外網(wǎng)絡信號不方便時才會想起聽音頻廣播。面對網(wǎng)絡等新媒體的崛起，廣播新聞變得受眾面變窄，影響力弱化，收聽率下降。廣播與報紙、電視、網(wǎng)絡等媒體相比，媒介形式陳舊，傳播手段單一，本身已處于劣勢。再加上廣播線性傳播的特點，使聽眾難以自由選擇節(jié)目；廣播聲音稍縱即逝，不易保留；廣播受技術因素制約，導致收聽清晰度較低，難與其他媒體，甚至難與MP3、MP4等現(xiàn)代音響器材抗衡；廣播只聞其聲，不見其形，難以構成視覺沖擊力；廣播沒有文字，同音字詞難以辨別，收聽時容易混淆音義，甚至產(chǎn)生歧義。在新媒體畫面、聲音、文字三種手段同時俱備，各種手段可以交互印證、交互忖托、交互輝映的比忖之下，廣播原來的優(yōu)勢被大幅度削弱，原來的影響力被多方面取代。廣播新聞也從原來擁有最廣泛受眾的優(yōu)勢地位，跌落到現(xiàn)在只擁有部分聽眾，只占據(jù)某幾個時段的相對弱勢地位。

我國調(diào)頻廣播技術發(fā)展，廣播頻率為87.5-108MHz，可以在300KHz頻寬內(nèi)不停播原有模擬調(diào)頻廣播的同時，在同一頻道里播出數(shù)字廣播信號。該技術系統(tǒng)性能超越了國際上其他的主流數(shù)字音頻廣播技術標準，基于TDO-IBOC核心技術構建的數(shù)字廣播系統(tǒng)稱為CDRadio。限定在300KHz頻帶范圍內(nèi)（帶寬）和原有模擬FM信號頻譜重疊共存，這一技術類似于自然界的共生現(xiàn)象。以共生調(diào)頻數(shù)據(jù)廣播傳輸技術（即CDRadio）為研發(fā)方向。主要項目CDRadio技術，是目前全球唯一能夠在廣播信號FM的頻譜內(nèi)，進行數(shù)模同播的技術。融合了北斗衛(wèi)星定位技術和共生調(diào)頻數(shù)據(jù)廣播技術，誕生了基合北斗導航系統(tǒng)（即Kinhood System）。主要原因是它能夠與現(xiàn)有模擬FM廣播“帶內(nèi)同頻”播出，實現(xiàn)了數(shù)模同播，使調(diào)頻廣播從模擬到數(shù)字平滑過渡，以實現(xiàn)調(diào)頻波段的數(shù)字化應用。

鶴崗調(diào)頻廣播現(xiàn)有三套，其中有生活文藝廣播；交通廣播；綜合廣播臺，利用現(xiàn)有的調(diào)頻廣播技術通過創(chuàng)新的CDRadio技術與北斗導航定位及新媒體的結(jié)合，幫助廣播業(yè)創(chuàng)新服務、創(chuàng)新節(jié)目、創(chuàng)新商業(yè)模式，使廣播電視臺逆流而上、煥發(fā)新的生機。

本系統(tǒng)的核心技術CDRadio或許能夠使廣播電臺打破行業(yè)的壁壘，成為業(yè)內(nèi)創(chuàng)新和跨領域應用的模范。目前通過創(chuàng)新的CDRadio技術與北斗導航定位及新媒體的結(jié)合，幫助廣播業(yè)創(chuàng)新服務、創(chuàng)新節(jié)目、創(chuàng)新商業(yè)模式，使廣播電視臺逆流而上、煥發(fā)新的生機。CDRadio搭載后產(chǎn)生的頻率資源，廣播電臺完全能夠加以利用。這會為廣電帶來廣闊的業(yè)務拓展和升級空間，可用于數(shù)模同傳、內(nèi)容運營和廣告收入。在廣電不增加任何成本、不占用任何頻道資源、也不干擾現(xiàn)有FM調(diào)頻信號的前提下，能有效利用現(xiàn)有資源進行模式創(chuàng)新，開辟全新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間。

一.CDRadio搭載在調(diào)頻廣播數(shù)模同播的技術

1.調(diào)頻技術參數(shù)

北京吉兆GME1F33B型FM3kW調(diào)頻發(fā)射機主要由激勵器、RF功率放大系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、風冷系統(tǒng)和電源部分組成。發(fā)射機具有性能穩(wěn)定可靠、MOSFET全固態(tài)技術和模塊化設計理念，對功率放大器、激勵器、電源都有并聯(lián)冗余設計，具有智能化、網(wǎng)絡化監(jiān)控系統(tǒng)、完善保障設備安全運行。

輸出功率 3KW

RF輸出阻抗 50歐

頻率穩(wěn)定性 +-1ppm（-10～50°）

音頻輸入接口 XLR，平衡或不平衡

音頻輸入阻抗 600歐（平衡）

頻率響應 ±0.5dB（30Hz～15KHz）

FM信噪比 ？70 dB

左右聲道分離度 ？40 dB，100%調(diào)制（30Hz～15KHz）

左右通道電平差 ≤ 0.4dB

設備運行接口能滿足CDRadio技術指標要求.

2.CDRadio技術支撐

目前國內(nèi)調(diào)頻廣播實際占用頻寬為300KHz，即數(shù)模同播技術需要在300KHz頻寬內(nèi)實現(xiàn)。一種新的模數(shù)時域混迭帶內(nèi)同頻（Time Domain Overlapping—In Band On Channel，TDO-IBOC）廣播技術，可以在300KHz頻寬內(nèi)不停播原有模擬調(diào)頻廣播的同時，在同一頻道里播出數(shù)字廣播信號。該技術系統(tǒng)性能超越了國際上其他的主流數(shù)字音頻廣播技術標準，基于TDO-IBOC核心技術構建的數(shù)字廣播系統(tǒng)稱為CDRadio。CDRadio在調(diào)頻廣播使用，帶內(nèi)同頻，我國調(diào)頻電臺廣播頻率為87.5-108MHz，限定在300KHz頻帶范圍內(nèi)（帶寬）和原有模擬FM信號頻譜重疊共存，這一技術類似于自然界的共生現(xiàn)象。

北斗基準站接收北斗衛(wèi)星發(fā)出的信號，獲得高精度差分數(shù)據(jù)，輸送到基合導航系統(tǒng)；帶有CDRadio基帶芯片的接收設備解調(diào)出數(shù)字廣播，與此同時交通路況、圖文廣告等其他數(shù)據(jù)業(yè)務也輸入到CDRadio激勵器。通過一個合路器將FM激勵器與CDRadio激勵器的信號合成到一起，輸送到發(fā)射機功放輸入端，發(fā)射機把承載數(shù)字（數(shù)據(jù)）和模擬調(diào)頻廣播兩種內(nèi)容的混合信號通過天線發(fā)射到空中，數(shù)字信號與模擬信號的功率比為1：100左右，兩者覆蓋半徑相同。各種基合北斗導航系統(tǒng)接收設備同時解調(diào)出數(shù)字廣播和模擬廣播信號，根據(jù)自己的需求篩選出所需要的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)北斗衛(wèi)星高精度定位、授時、智能交通導航、精準農(nóng)機導航、形變監(jiān)測、災難預警、交通路況報道等功能。發(fā)射端在時域上將OFDM符號完整重復一遍（即100%循環(huán)前綴），然后和FM調(diào)頻信號直接進行疊加混合發(fā)送。

在接收端，我們的自主專利技術可以對混合信號進行有效分離，還原出FM和OFDM信號，在接收端基合接收芯片或基合接收模組接收該混和模擬信號后解調(diào)出數(shù)字信號。獲得基準站的差分數(shù)據(jù)。將其輸出給高精度模組。從而在各類終端上實現(xiàn)高精度導航，定位或授時。

3.CDradio廣播技術的性能優(yōu)勢

FM頻段信號具備覆蓋范圍廣，穿透能力強的特點。具備超強的抗多徑性能；充沛的|s|free區(qū)間既可顯著仰制高斯噪聲；短OFDM Symbol。設計實現(xiàn)了更快信道跟蹤。滿足高移動性能要求。獨立的同步頭設計。使窄帶信號有優(yōu)秀同步性能。更強的接收靈敏度可達到負-127dbm。

（1）優(yōu)化的數(shù)據(jù)業(yè)務應用支持CDRadio

CDRadio廣播技術特別針對現(xiàn)代數(shù)據(jù)業(yè)務的應用需求進行設計。不同數(shù)據(jù)業(yè)務應用可以獨立配置其物理層傳輸參數(shù)，并且實現(xiàn)了透明傳輸通道?？梢詡鬏斎魏胃袷降臄?shù)據(jù)內(nèi)容。最多支持8路獨立數(shù)據(jù)業(yè)務透傳通道，可分別用于衛(wèi)星導航差分數(shù)據(jù)廣播，實時路況，災害預警等各種數(shù)據(jù)服務。數(shù)據(jù)業(yè)務按時間片分配進行發(fā)送，有效改善接收終端功耗的表現(xiàn)。

（2）應用于北斗地基增強的基合系統(tǒng)BDS_CDRadio

CDRadio廣播技術播發(fā)，播發(fā)北斗衛(wèi)星導航地基增強信號?？梢蕴峁┏杀镜土?，覆蓋廣闊，功率強大的遠距離數(shù)據(jù)傳輸，大大提升北斗導航定位精度和用戶體驗，從而獲得一種新技術“雜交”優(yōu)勢，是廣播技術在衛(wèi)星導航領域技術創(chuàng)新。我們命名為這種基于數(shù)字調(diào)頻廣播技術北斗衛(wèi)星導航基地增強系統(tǒng)為“基合導航系統(tǒng)”BDS_CDRadio。該系統(tǒng)在286KHz頻寬內(nèi)，與現(xiàn)有的同頻模擬FM調(diào)頻信號同時播出，基本模式可提供24kb/s凈數(shù)據(jù)率，數(shù)據(jù)回傳通道利用物聯(lián)網(wǎng)通信技術NB-IoT等回傳終端位置信息

（3）DBS-CDRadio廣播技術特點

無需新的頻譜資源，廉價而易行。利用現(xiàn)成的調(diào)頻廣播基礎設施，以低廉的成本改造北斗差分數(shù)據(jù)播發(fā)的超級電臺。差分數(shù)據(jù)播發(fā)，延時可穩(wěn)定性地控制在合理范圍內(nèi)。所以傳輸?shù)牟罘謹?shù)據(jù)質(zhì)量非常好，遠距離定位精度也有保障。CDRadio廣播技術差分數(shù)據(jù)播發(fā)；速度變化對于定位精度影響不大，因此支持高動態(tài)實時定位（時速200公里之內(nèi)），適合智能交通需求；沒有用戶并發(fā)的約束，沒有路由的延遲。在發(fā)射臺覆蓋范圍之內(nèi)的用戶數(shù)量無限制，并且無流量費用；補齊物聯(lián)網(wǎng)通信技術不能精確定位的短板。與廣覆蓋。多用戶的NB-IoT網(wǎng)絡完美的配對。

二.北斗導航系統(tǒng)在調(diào)頻頻段數(shù)據(jù)廣播與應用

1.基合北斗導航系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)播發(fā)通道，可以讓廣播不再只是聲音，可以是文字、視頻等，擁有更多更加豐富的信息播發(fā)和接收方式，幫助廣播業(yè)創(chuàng)新服務、創(chuàng)新節(jié)目、創(chuàng)新商業(yè)模式，使廣播電視臺逆流而上、煥發(fā)新的生機。

2.精準授時；基合北斗導航系統(tǒng)可給城市綜合管理方面提供精準授時服務，特別是室內(nèi)精準授時，城市時間實現(xiàn)精準同步。同時基合導航系統(tǒng)精準授時服務也可共享給市內(nèi)大眾和企業(yè)。

3.基合北斗導航系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)播發(fā)通道，在公眾場合替代廣告商傳統(tǒng)的人力、固網(wǎng)、無線網(wǎng)絡實現(xiàn)無限量設備同一時間的更換廣告信息，提供有償服務，節(jié)省成本，降低費用，或自建廣告機覆蓋提供多媒體廣告服務，提升廣告價值獲得廣告收入。同時可以實時接收城市綜合信息，以及災害發(fā)生信息及預防信息預警通報等信息。

4.公共信息服務；隨著移動互聯(lián)成為我們生活中不可或缺的一部分，高精度定位導航服務的重要性逐漸突顯出來。向大眾提供具有高精度北斗導航定位服務，能使終端用戶可以方便地獲知自己目前所處的位置，并用終端查詢附近各種場所的信息。大眾可以免費獲取精確米級定位信息，無論是出行還是工作都會因為授時位置而變得方便起來，室外高精度導航定位

5.精準定位及高精度導航定位；通過基合北斗導航系統(tǒng)精準授時，使用普通手機即可達到大空間室內(nèi)定位亞米級精度，城市內(nèi)商場、地下停車場、會展、工廠園區(qū)等地可實現(xiàn)精準室內(nèi)位置導航與廣告、服務信息推送。位置數(shù)據(jù)與商業(yè)數(shù)據(jù)相結(jié)合，可形成精準化營銷數(shù)據(jù)；與工業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)合，可形成精細化城市綜合管理數(shù)據(jù)。同時對于室內(nèi)有特殊需求的重要人員或機密場所，可實時記錄其人員位置信息變化軌跡。

三.基合北斗導航系統(tǒng)綜合性發(fā)展

利用基合北斗導航系統(tǒng)的廣域性和高穿透性，可以達到室外泛在亞米級/厘米級精密定位（有效覆蓋半徑20～50公里），同時基合北斗導航系統(tǒng)具有建設成本低、傳輸可靠性強、時延小、覆蓋廣泛等特點，使用CDRadio數(shù)據(jù)通信不會產(chǎn)生流量費用，無用戶容量限制，運營管理成本低廉，支持共享連接使用，可廣泛應用在智慧城市建設、智能交通、自動停車、高精度測繪、精準農(nóng)業(yè)、航空航天、變形監(jiān)測等室外高精度導航定位方面。

在形變監(jiān)測領域，基合北斗導航系統(tǒng)可以廣泛應用在地質(zhì)滑坡、沉降監(jiān)測、邊坡穩(wěn)定監(jiān)測、橋梁撓度監(jiān)測、樓宇健康監(jiān)測、水利水電大壩變形監(jiān)測、電網(wǎng)鐵塔健康監(jiān)測、礦山綜合監(jiān)測，地震災害等，可有效預防災害事件發(fā)生，保障重要設施和人民生命財產(chǎn)安全。

在精準農(nóng)業(yè)領域，衛(wèi)星導航技術是精準農(nóng)業(yè)技術的基本組成之一，是實現(xiàn)土壤及作物監(jiān)測、農(nóng)機定位與 自動作業(yè)的基礎。隨著精準農(nóng)業(yè)技術的不斷發(fā)展和應用，對衛(wèi)星導航定位精度的要求不斷提高 ，基合北斗導航系統(tǒng)可以實現(xiàn)分米級至厘米級的定位精度，為精準農(nóng)業(yè)的應用提供了基本保障，可滿足精準農(nóng)業(yè)應用對高精度定位低成本化等需求，具有良好的應用優(yōu)勢和巨大的潛力，是未來我國精準農(nóng)業(yè)技術發(fā)展的核心組成，可應用于自動導航田間作業(yè)機械，實現(xiàn)變量施肥、灌溉、噴藥等作業(yè)。

在測量測繪領域，基合北斗導航系統(tǒng)利用廣播模式傳輸差分數(shù)據(jù)，改變了市場上設備依賴網(wǎng)絡通信的局面，突破了傳統(tǒng)數(shù)傳電臺傳輸距離限制的瓶頸。因其傳輸成本廉價、可靠、延時短，具有亞米/厘米級高精度定位優(yōu)勢，可廣泛應用于高精度測繪行業(yè)。

在智能交通方面，基合北斗導航系統(tǒng)旦有覆蓋范圍廣、高速移動接收穩(wěn)定、系統(tǒng)延時短、北斗導航定位精度達亞米級/厘米級、數(shù)模信號互不干擾、接收機靈敏度高等優(yōu)勢。交通產(chǎn)業(yè)的企業(yè)合作，可借助基合導航系統(tǒng)的亞米/厘米級高精度導航定位優(yōu)勢，實現(xiàn)智慧交通?；诰珳饰恢梅盏穆肪W(wǎng)、車路協(xié)同，可構建安全、節(jié)能、高效、便捷的交通服務新生活，成為智慧交通產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新示范?；蠈Ш较到y(tǒng)可為無人駕駛車輛、智能巴士、私家車、新能源汽車提供高精度導航定位服務，同時還能接收實時交通路況、天氣預報、圖文廣告等信息。

開辟FM新應用，實現(xiàn)跨領域的業(yè)務創(chuàng)新。

CDRadio技術可為廣播電臺開辟了一條創(chuàng)新的道路：讓廣播系統(tǒng)具備了北斗高精度位置信息的播發(fā)功能?？缃鐒?chuàng)新，延伸至北斗高精度定位數(shù)據(jù)和相關位置信息的播發(fā)業(yè)務，廣電將成為助力國家推動北斗產(chǎn)業(yè)化和民用化的戰(zhàn)略中的一大功臣。國家在“十三五”規(guī)劃指出：到2020年，我國衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展格局基本形成，產(chǎn)業(yè)應用規(guī)模和國際化水平大幅提升，服務于各企業(yè)和人民以及海上絲綢之路相關國家指日可待。B&P