无线广播发射传输台自动化信号监测探究

无线广播发射传输台自动化信号监测探究

杨素荣

内蒙古自治区广播电视传输发射中心 731台

摘要：视台通过无线发射 手段进行节目传送的过程中，需要使用到专门的传送工具对无线电波进行一定的加工处理，以便用户的接收工具能够准确的接收到信号。在这一过程中，网络状况、距离远近都会对节目传送效果产生一定的影响。由此可见，广播电视台节目传输对技术的要求较高，对相关技术进行深入研究具有十分重要的实践意义。

关键词：广播电视台；无线数字发射传送；技术

引言：为了提高广播、电视节目的质量，例如广播节目音质收听效果、节目画面内容清晰度、节目声音透亮程度等，相关技术人员不断进行试验与改善。目前的无线数字发射传送节目的技术，还存在着很多方面的条件限制。本文将描述广播电视台无线数字发射传送节目的目前发展情况和技术的特点，并对可能出现的问题提出相应解决方案。

一发射设备技术

1、促进技术的稳定性和安全性提升

        国家经济的飞速发展和生活水平的持续提升，使人们的精神需求实现了提升，对广播电视节目的要求也不断提升。在用户心中，广播电视节目信号接受的安全稳定性是非常关键的问题。因此，需要将广播电视发射设备的电源设施与功放系统进行匹配。此外，要针对链路单元的内容开展备份。为确保广播电视台无线数字模拟及传输的过程不发生失真，可以通过预校正功放措施和功率放大技术，实现对攻防线性指标的有效完善，有效减少误差比例，促进功放性能提升，让广播电视节目可以及时地向用户传输，使电视节目的质量得到有效提升。

2、提升技术的准确性和高效性

        在广播电视台中要充分运用发射设备，将音频和视频的信号进行编码和压缩，同时借助有关数据内容构造TS流，在将无线数字进行预校正之后，可以形成新的中频信号数据信息，通过发射频道将射频技术进行方法，通过天线系统传达到用户终端。要为广播电视发射设备提供宽频放大设备，要求其具备一定的配置功率，并且具备线性指标。通常来讲，即使广播电视台无线数字调制信号在动态的峰值环境中也可以获得良好的线性指标，且由于发射频率的精确度较高、噪音很小，可以有效避免在信号运输的过程中出现信噪和误码的问题。除此之外，在激励设备中需要进行TS流信号的输入，因此，需要综合运用人工操作和智能操作的模式，进行信道的转换，以有效提升广播电视信号接收的有效性和准确性。

 二 广播电视信号传输与发射中应注意的问题

        2.1广播电视信号传输与发射中的技术保障。计算机监控系统可以在发射机上连接多台电脑，然后开始监察不同的运行指标，倘若出现故障或者意外，就能够迅速报警，开关机的自动系统一般能够配置不同发射机的开机关机时间，既节约了能源，而且可以延长发射机的使用寿命。在监督模式上可以多画面的形式，让值班人员针对不同的节目实施同期的监督控制，从而提升监听和监察的效果。一般在使用时为保证信号源的安全播出，首先会采用微波信号，其次是后备卫星，能在短时间内开启并使用信号源，主要避免因气候恶劣等天气影响而造成的微波信号的中断，减少节目中断事故。

        2.2根据射频功率放大器的不同能将发射机分为电真空器件和固态发射机，电真空器件在发射功率单管上比较大，电路结构比较简单，但发射功能较差，使用寿命较短。固态发射机的射频功率放大器的放大模块由几个半导体管组成，这类发射机由几个半导体管组成，具有明显的并联特点，可以保证单管发生故障后不会影响固态发射机的正常功率和线性情况。固态发射机要求电源较低，而且需要具备防雷作用，一般会采用双路电源配置，避免机房出现断电，所以在针对配电柜提高标准的过程中可以同时增加 UPS 系统，保证外网出现故障时机房电压的平衡，促进机房的正常运行，减少设备的损坏情况。
三OFDM技术

3.1.OFDM技术的基本原理。OFDM技术是一种特殊的多载波传输方式，其基本原理是将串行的高速二进制数据流经过串/并变换转换成N路并行的低速任意进制数据流，并利用N路并行数据对N路频率上等间隔且相互正交的子载波进行调制，从而实现N路数据的并行传输。通过该系统输出的OFDM信号的表达式为：

（1）

式中：k B为第k路子载波的振幅，受基带码元调制；kf为第k路子载波的频率，且满足式：

为码元持续时间； 为第k路子载波的初始相位。式（1）的复数形式如下：

（2）

式中：kB为第k路子信道中的复输入数据。OFDM系统中输入的串行二进制信号经过分帧、分组、串/并变换后，由原来每帧F个串行码元变为N路并行码元i B，对码元i B进行编码映射后得到N路复数码元i B，由于式（2）形式与逆离散傅里叶变换（IDFT）式相似，所以运用计算IDFT的方法进行OFDM调制，再经过并/串变换、D/A变换以及上变频得到OFDM信号。接收端的解调过程即是调制的逆过程。

3.2.OFDM技术的优势。基于上述OFDM技术的基本原理，该技术具有以下优点：（1）提高信号的抗多径能力。无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散会造成信号的失真和码间串扰。采用多载波进行调制，将信道划分为多个子信道，在子信道带宽足够小的情况下，可以有效的克服多径效应。

四、OFDM对FM的干扰分析

（1）FM信号的表示。频率调制(FM)是一种角度调制信号。角度调制信号通常表示为：

（3）

对于FM

（4）

式中，w T是载波频率，单位是rad/s;k FM是调制指数;s N(t)为调制信号。

（2）基带延迟解调。这种算法的输入信号为接收机正交混频后的再归一化的复数FM信号的基带信号s basis。这个系统可表示为：

（5）

式中，T为采样间隔。输出信号s D等于原始信息s N。这样，系统在基带完成FM解调。图1为基带延迟解调框图。

（3）相位适配解调。相位适配解调也需要基带FM信号作为输入，输入信号为s real和s imag。输出信号为：

（6）

输出信号s D等于原始信息s N。这样，系统在基带完成FM信号解调。

（4）混合解调。混合解调是基带延迟解调和相位适配解调相结合。输入信号为s real和s imag，输出信号为：

（7）

五.仿真指标及结果。（1）仿真指标。在评估FM的声音接收质量时，最常用的指标是失真度和信噪比。失真度用来衡量信号质量，表示为：

（8）

谐波失真指数k可表示为：

（9）

除信号S外其他都作为噪声N T，包括失真D。用带通滤波器滤出信号S，剩下的为噪声N T。

2. 仿真结果.失真度仿真图如图2所示，使用1 kHz和5 kHz的音频信号，90%调制度。kmix、kbaseband、kphase分别为混合解调、基带延迟解调、相位适配解调的仿真曲线，PR为发送端FM与OFDM的功率比。由图2可看出，基带延迟解调在PowerRatio低于9 dB时失真度略低于相位适配解调与混合解调。

图21 kHz/5 kHz音频信号失真度仿真图 图31 kHz/5 kHz音频信号信噪比仿真图

信噪比仿真图如图3所示，nmix、nbaseband、nphase分别为混合解调、基带延迟解调、相位适配解调的信噪比曲线。可以看出，在PR(dB)在10～11 dB时FM解调算法出现捕获效应，之后信噪比增益趋于平稳。如图3所示，基带延迟解调在PowerRatio低于9 dB时信噪比略高于相位适配解调与混合解调。总结以上仿真结果，不同的接收机解调算法性能相差不大。在PowerRatio高于11 dB时，失真度在3%左右。在实际系统中，如果将OFDM的功率设计为比FM低14～15 dB，即OFDM比FM功率小20倍左右，则此时在发射机端传统FM的谐波失真为2%左右。如果在接收机端存在OFDM等量的噪声，则接收机的失真度约为3%。在OFDM与FM发射功率比高于－11 dB时发生明显的捕获效应。

结语：

中波广播发送设备是新科技与广播事业不断结合的成果，在网络快速发展的今天，大多数人的生活方式已经发生了改变，广播行业的发展虽然也受到了一定的冲击，但是时至今日依旧拥有庞大的受众群体，中波广播传送设备在这其中发挥着不可替代的重要作用，广播电台的发展需要发送设备的有力支持，而且随着智能化技术的不断发展，广播发送设备在技术与质量方面将会得到更加全面的创新与突破。

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