RDS技术在北京市有线广播村村通工程中的应用

（北京电视台） 康维海

（中国传媒大学南广学院）康庄 邢艳芳

摘要：本文主要介绍广播数据系统(Radio Data System，RDS)的技术应用，通过采用RDS技术来提高调频广播系统抗干扰和防止非法插播的能力，实现远程控制终端设备的开关机、频率捷变、音量大小、优先级别和区域范围等工作状态的智能有线广播。北京市有线广播村村通（响）系统是在广播电视村村通工程的基础上，依托北京歌华有线电视干线网络，将各个行政村、自然村广播电视村村通工程中建设的卫星接收小前端及村级分配络网联网，串接为全市区域的广播电视网络，且在此基础上实现调频广播与电视节目共缆传输，构建广播、会议、应急于一体的有线（调频）广播村村响系统。RDS功能增加了终端用户需要的实用功能和信息，不仅使用户能及时听到相应的广播节目，还能够通过自动切换功能应对突发事件的实时播报指挥功能，切实有效地抑制了非法插播（法轮功等），提高了系统抗干扰能力，实现远程控制终端设备工作状态。同时还介绍了RDS的编码、解码及数据格式、规范。

关键词：村村通 村村响 HFC RDS 调频广播1、北京市有线广播电视村村通（响）工程背景北京市有线广播村村通（响）工程是在基本完成北京市广播电视村村通工作阶段性建设任务的基础上，按照国家广电总局相关要求，借鉴其它省市有线广播建设经验，综合本市农村实际现状，于2010年在门头沟、昌平、密云、延庆等4个区县各1个乡镇开展了村村通有线（调频）广播试点建设，取得了很好的效果和宝贵的经验。北京市广播电视村村通（响）工程的顺利实施，得益于广播电视村村通工程建设“以卫星接收＋有线网络覆盖为主、无线覆盖为辅、直播卫星补点”的基本建设思路，为在条件成熟的情况下实施全市联网，全面实现北京市广播电视村村通、有线广播（调频）村村响奠定了坚实的农村用户分配网络基础。充分利用已建的有线电视网资源，实行共缆传输，建设有线广播村村通（响），实现网络资源共享。初步设想：乡镇设广播电视站，村设广播室，音柱覆盖行政村、自然村。有线广播村村通（响）工程已列入北京市广播影视发展“十二五”规划，是农村公共文化服务体系建设的重要组成部分，自2011年起正式在全市逐步推广；至2013年底，北京市已完成了密云、延庆、门头沟、昌平、怀柔等5个山区县39个乡镇共826个村的有线广播村村通（响）工程建设。正是北京市广播电视村村通工程的成功实践，才换来了山区群众的欢声笑语！使那些在信息闭塞的山区农村生活的农民，看到了外面的精彩世界。广播电视村村通工程为大山装上了耳朵、眼睛，开阔了山里人的眼界，增长了山里人的见识，丰富了山区群众的精神文化生活。对于宣传党的方针政策，巩固农村文化、宣传阵地，加强农村精神文明建设，普及科学文化知识，提高农民素质，推进社会主义新农村建设，提高农民生活水平和生活质量发挥了重要的作用，广播电视已经成为广大农民群众的生活必需品。2、北京市有线广播村村通（响）最终成果随着广播电视村村通工程的完成，有线（调频）广播 “村村响”工程已提到议事日程。实施农村有线广播“村村响”工程，是构建和谐社会，建设社会主义新农村和农村公共服务体系的重要组成部分。建设思路：利用北京歌华有线电视网络共缆传输市、区县、乡镇、行政村的调频广播信号，采用RDS技术增强广播信号传输的可靠性。根据广播系统的优先级别，实现区县、乡镇、行政村三级实时广播，同时保证应急广播通道的畅通。日常广播：按时自动播出，应急播出：遇有山洪、泥石流、地震、山林火灾或其他灾害，即可对相关乡镇、行政村进行应急指挥、通告、广播。电话会议：全乡镇干部会议，各村支部书记、村委会主任在村会议室开会收听，且不影响室外正常广播播出。电话远程播控：拨打特定电话号码，输入密码，通过电话进行紧急播出。村级插播：支持农村三级广播，音柱可在日常广播播出时自动切入村级插播，便于村务管理。3、RDS技术的使用有线电视网络RDS数据广播系统是参照无线电数据广播系统（RDS）的传输方式、格式来实现多信道、多频点、（应急信道：应急1、应急2、应急3，广播信道：广播1《区县频率》、广播2《乡镇频率》、广播3《村频率》）以及优先级别、音量设置和开、关机工作状态管理等多种功能的有线调频广播。RDS是英国BBC广播公司开发的一种特殊无线电广播，即“无线电数据广播系统”（Radio Data System)。 它是在调频调制器（调频广播发射机）中利用副载波把控制信息以数字形式发送出去。通过具有RDS功能的多信道、多频点接收终端（调谐器）识别这些数字信号，并对相应的接收频点进行处理，播出当前需要的广播节目。RDS广播精髓在于其AF和TA功能，AF既自动频率搜索，接收终端具有独立的调频广播接收和控制模块系统，当搜索到优先频率时，自动切换到优先频率；TA即应急广播信号，在有TA信号发布时，所有接收终端都自动接收TA信息。我国在1995年发布了RDS数据广播技术规范（GB/T 15770-1995 ）。调频调制器（调频广播发射机）或音频工作站（PC）可对接收终端实施远程设置；终端设备网络管理则参照GB20030-2005HFC网络设备管理系统规范，便于对终端设备工作状态实施远程实时监管。4、国内外的应用4.1国内：无线地面调频广播（RDS）使用很少，但在局域防洪减灾的无线电传输，有线广播村村响系统中逐步开始使用。4.2国外：在欧洲称为RDS(Radio Data System)，即无线电数据系统，在美国称为RBDS(Radio Broadcast Data System)。无线电数据广播系统，是指在进行无线电调频广播的同时，利用调频基带的空余频谱，通过调频副信道来传输声音、数据等各种业务信息，具有投资省、信息受众广泛、节约频谱等特点。它在现有FM立体声广播信号基带频谱的上边界外增加了一个副载波信道，用来传送BDPSK数字信息，其速率为1187.5bps。这就使得传统的调频广播在播放主节目的同时，可以传送一些与节目相关或与听众日常生活相关的数据信息等优点而获得了广泛的应用。5、我国RDS的国家标准数据信道的调制特性(物理层)5.1我国RDS广播数据系统应用于87.0~108.0MHZ立体声(导频制)或单声道调频声音广播。广播数据接收机不应受数据信道以外的信号干扰。5.2数据信号调制在副载波上传送，它与立体声复合信号或单声信号混合后，送到FM发射机的调制信号输入端。5.3 RDS发送端设备和典型的接收机解码器框图分别示于图1和图2。

图1 典型的发射机编码框图

图2 典型的接收机解码框图

5.4副载波频率副载波频率为57KHz容差为±6Hz。在立体声广播时副载波频率锁定于19KHz导频的第三次谐波上。5.5副载波相位在立体声广播时副载波频率锁定在19KHz导频的三次谐波的同相位上.。其相位角的容差在FM射机调制信号输入端为±10°。5.6副载波电平未调制的副载波对FM主载波的标称频偏为±1.0—±7.5KHz，推荐值为±2.0KHz。建议在解码器和解调器里应留有余量，容许满频偏±7.5KHz。5.7调制方法数据源经双相编码和成形后对副载波进行抑制载波调幅。它可以看作为相位偏移为±90°的双相相移键控（PSK）的一种变形。5.8数据率和时钟频率RDS的基本数据率是1187.5bit/s±0.125bit/s。时钟频率1187.5Hz，从57KHz副载频经48次分频得到。6、北京市有线广播村村响工程整体设计方案

设计原则：基于北京市广播电视村村通工程建设基础，按照国家广电总局相关要求，借鉴其他省市有线广播建设经验，设计建设本市有线广播村村通系统。要求本系统网络具有高效、节能、智能；有较强抗干扰和防非法插播的能力；远程控制终端设备的开关机；频率捷变；音量大小；优先级别和区域范围等工作状态的有线智能调频广播。

6.1总体方案

北京市有线广播电视村村通（响）工程系统方案采用RDS数据广播技术，通过现有的有线电视HFC网络和小功率调频调制器进行调频广播信号的传输及控制；方案以“调频广播+电视”有线共缆传输为主，系统全部采用RDS数据编码、数据加密防盗播技术，实现对区县、乡镇、村、多信道、多频点接收终端进行分区、分片及定点可控播出。如下图：

图3 RDS数据广播技术设计图

6.2方案功能特点6.2.1 采用RDS数据广播、副载波加密管理、数据加密防盗播、抗干扰，安全可靠。日常广播和应急广播系统的调频调制器采用RDS数据广播技术，具有防盗播及抗干扰能力，只有多频点接收终端收到并识别出加密控制码后才能正常工作；具有不占用频率资源、数据加密防盗播；系统安全性、可靠性高等特点。6.2.2 可实现调频调制器（或PC）远程数据管理，查询工作状态、故障报警，远程开关机、频率设置、工作状态切换等功能；实现机房的无人值守且能应对突发事件处理。6.2.3 支持区县、乡镇、村、终端四级编码功能，实现区县、乡镇、村及终端按照不同的行政级别、区域或流（沟）域划分控制，以达到分区、分片管理、定点控制的目的。通过前端的数据调频调制器远程调节多频点接收终端的音量，使音量达到适中或对终端设备进行开关机控制。6.2.4 多频点接收终端是一种具有多个接收频率的终端广播设备，内置不小于6个FM接收频率。多频点接收终端能自动识别并按预设的优先顺序播出，具体方法是每只接收终端配置两个接收模块；一个搜索模块，另一个为广播模块。广播播出原则：应急广播优先；日常广播按区县、乡镇、村播出顺序排列，各广播台、站在规定的时间段内以相应的频率播出。6.2.5接收终端采用60v低压供电、开关电源、数字功放和模块化设计，具有节能低耗、高效安全、便于维修等特点。 6.3村村通有线广播技术设备配置情况6.3.1乡镇广播机房设备配置乡镇广播机房设备：稳压控制电源，播出控制电脑（含智能播出软件和音频编辑软件）.调音台，话筒，光波复用调频调制器，播出编辑控制台，数字立体声调谐器等。 机房设备配置方框图如下：

图4 乡镇机房设备配置

6.3.2村广播室设备配置村广播室设备：话筒，光波复用（或电）调频调制器，播控桌，室内定压功放机等电信号插入方案设备配置方框图：

图5 电插入村广播室设备配置

光信号插入方案设备配置方框图，如下图：

图6 光插入方案村广播室设备配置

6.4调频有线广播信号传输流程区县广播电台输出的音频信号通过调频调制器变为调频信号，与有线电视机房前端信号混合，经有线电视光缆网络传输到各乡镇有线电视中心机房和全域的调频广播接收终端。乡镇设立乡镇广播站，利用调频接收机接收区县的调频广播信号，与本乡镇广播站制作的本地广播节目编辑合成，制作成本乡镇广播节目，再通过调频调制器变为调频广播信号与区县传输来的有线电视信号混合成一路，利用有线电视网络传输到该乡镇所辖的各个行政村、自然村。各个行政村设立村广播室，配置调频调制器和话筒。村广播室的调频调制器一般不开机。区县有线广播电视信号、乡镇调频广播信号和村调频广播信号，经有线电视网络直接传输到各调频接收音箱。调频广播音箱接收到具有一定电平的规定频率的调频广播信号后自动开机，播放区县、乡镇或本村的广播节目。没有广播信号播出时，调频广播音箱处于待机状态，只要开启村调频调制器的电源，通过话筒接口（也可以通过线路输入接口接入其它信号）即可进行村级广播。若上级广播信号正在播出且本村有急事需插入广播时，开启村调频调制器的电源，按下红色插播键，即可通过话筒直接插播，插播结束后释放红色插播键或关闭村调制器电源，调频广播音箱自动广播上级的播出节目。7、RDS村村响设备编码形式说明7.1编码控制依据7.1.1编码控制采用数字编码技术，符合数据广播 (广播数据系统技术规范 GB/T 15770-1995 ）标准。7.1.2编码控制指令为64bit， 采用57 K副载波编码传输。7.1.3采用xx数据控制命令，实现远程控制地址码、频率、音量等参数调整。7.1.4编码格式：命令码（8bit）＋信息码（8bit）＋地址码(48bit）7.2广播设备系统地址码编码方式：采用汉字加拼音加数字编码方式。7.2.1北京市显示：北京市。7.2.2区县、乡镇以拼音首字母（区县三位、乡镇四位）.例如：昌平区显示：CP。门头沟显示：MTG。巨各庄镇显示：JGZ. 喇叭沟门乡显示：LBGM注：区县最多显示3位字母，乡镇最多显示4位字母。7.2.3行政村以两位数字进行设置。（村0-30）。7.2.4村音箱以两位数字进行设置。（终端0-99）。例如：北京市密云县巨各庄镇水树峪村第五只音箱编码为：(北京市MYGJZ0405)。

北京市	区县	乡镇	村	终端
显示：北京市	显示： MY	显示：JGZ	显示：04	显示：05

7.3广播设备系统命令码、信息码编码方式：64bit(8Byte) RDS编码格式：

控制命令	控制数据	控制地址
8bit	8bit	48bit

采用命令+数据+地址的方式实施远程控制。根据不同命令，终端解析相应的数据。鉴于系统播出安全因素，北京市有线广播村村通（响）RDS编码格式、方式等数据不做明述。调频音柱的工作原理多频点接收终端原理方框图

图7 调频音柱多频点接收原理方框

图8 调频接收终端内部结构图

广播播出系统通过接收终端自动识别，并按预设的优先顺序实现自动播出。具体方法是每只接收终端配置两个接收模块；一个为搜索模块，另一个为广播模块。接收终端预置的多个接收频点F1、F2、F3、F4…，分别对应市、区县、乡镇、村的广播频率；CPU对搜索模块按设定的时间间隔不断地搜索预设频点，搜索到信号后CPU将信息提交到广播模块，并按已预设好的优先顺序控制广播模块输出。日常广播状态下，优先等级预设F1>F2>F3>F4，实现上级优先；应急广播时，只要打开相关的应急（各级应急办：应急1、应急2、应急3）广播调制器，即可发出指令，接收终端在收到指令后启动应急信道，切断日常播出进入应急广播状态。广播状态时村级广播调制器电话插入播出的优于其它日常广播播出。优先广播等级预设频点的设置、广播频率更改设置以及音量调整设置的次数理论上可实现上万次的修改。8、结语广播电视村村通工程是北京市委、市政府为解决山区农村看电视难问题投资实施的德政工程和民心工程,是历年来北京市委市政府为民办实事项目、社会主义新农村建设折子工程、宣传部支援农村文化建设折子工程，同时也是北京市广电影电视局重点折子工程。北京市从1998年开始实施广播电视村村通工程，到2013年已经全面实现了全市行政区域的广播电视有线网络覆盖，并采用广播电视共缆传输技术方式推广建立有线调频（RDS）广播村村响系统。不仅使用户能及时听到相应的广播节目，切实有效地抑制了非法（法轮功等）插播，提高了系统抗干扰能力，实现远程控制终端设备工作状态的智能广播；通过自动切换功能应对区域、沟域、流域的山洪、泥石流、山火等突发事件的实时播报指挥，弥补了电视、收音机、手机短信、网络、微信等个人主动获取信息方式的时效缺陷。至2013年底北京市完成了密云、延庆、门头沟、昌平、怀柔等5个区县37个乡镇325个村的有线广播村村通（响）工程建设，其中密云县实现了全县行政区域所有乡镇、行政村、自然村有线电视联网覆盖和有线调频（RDS）广播村村响，并率先建成了全县区域的应急广播指挥平台。

参考文献:

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