CN109088688B - Rds和sca相结合的同播方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种RDS和SCA相结合的同播方法，包括：S1、同时接收上级RDS/SCA广播RF信号；S2、对所述RDS/SCA广播RF信号进行解调，并分别得到57K基带数据信号和一路音频信号以及67K基带数据信号和另一路音频信号；S3、选择一路音频信号输出，将输出的音频信号与解析输出的57K基带数据信号和67K基带数据信号进行合路；S4、采用直接调频输出的方式将合路后的信号调制到设备输出的广播频率上，完成57K/67K基带数据信号在同一广播频率上的传输，实现RDS/SCA的同播调频。本发明有效利用空闲的频谱空间，在传送主节目的同时传送其它的附加信息，有效地解决了目前终端设备自由更换和维修，避免系统设备重复建设和浪费的问题。
Description
技术领域
本发明属于电子与信息的技术领域，具体涉及一种RDS和SCA相结合的同播方法。
背景技术
随着近年来国家应急广播体系的建设和完善，频率资源的问题也越来越受到关注。应急广播系统是在现有广播电视技术系统基础上，经过改造、升级，形成能够接收、审核应急广播信息、应急广播指令通过制作播发、调度控制、消息发布等环节生成应急广播消息、应急广播节目和应急广播签名，并由专用应急广播消息发送设备发送至消息接收设备的技术系统。一般包含：应急广播中心和应急广播传输覆盖网两部分。本研发项目成果可以广泛应用于国内应急广播系统建设、应急广播村村响建设、公共广播系统建设、校园广播建设等公共服务、应急服务等领域。
目前应急广播系统建设，各地农村广播村村响系统均采用不同的传输方式进行覆盖，系统使用设备也各不相同，有调频附加信道(SCA)广播、调频模拟广播等，各商家为了赢得市场发展，前端、终端设备在传输广播信号时均插入了私密协议。2015年四川省推出了统一的应急广播系统建设方案，省局就新老系统设备兼容问题、资金短缺的问题、频率资源较好利用等问题目前没有具体的解决方案。
单一的RDS应急广播设备、SCA广播村村响设备已成功应用于多地广电局，各地广电局也急切期盼目前能采购一款既能接收解析RDS/SCA广播信号又能用同一广播频率传输RDS/SCA广播信号的设备，已解决目前终端设备自由更换和维修，避免系统设备重复建设和浪费。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种RDS和SCA相结合的同播方法，以解决目前终端设备自由更换和维修，避免系统设备重复建设和浪费的问题。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种RDS和SCA相结合的同播方法，其包括：
S1、同时接收上级RDS/SCA广播RF信号；
S2、对所述RDS/SCA广播RF信号进行解调，并分别得到57K基带数据信号和一路音频信号以及67K基带数据信号和另一路音频信号；
S3、选择一路音频信号输出，将输出的音频信号与解析输出的57K基带数据信号和67K基带数据信号进行合路；
S4、采用直接调频输出的方式将合路后的信号调制到设备输出的广播频率上，完成57K/67K基带数据信号在同一广播频率上的传输，实现RDS/SCA的同播调频。
优选地，RDS/SCA广播RF信号通过分配器分别进入RDS解调模块和SCA解调模块。
优选地，解调模块包括通过I2C协议与主控芯片通信连接的TDA5767解调模块，用于解调得到57K基带数据信号和一路音频信号以及67K基带数据信号和另一路音频信号。
优选地，TDA5767解调模块解析出的67K基带数据信号和音频信号分别进入67K高通滤波器和音频低通滤波器；解析出的57K基带数据信号和音频信号分别进入57K高通滤波器和另一音频低通滤波器。
优选地，将57K高通滤波器67K低通滤波器、57K/67K基带信号模块输出的57K/67K基带信号通过电容C100、C101、C102、C103耦合送到基带切换模块IC101中，并通过主控芯片控制基带切换模块IC101的9脚和10脚，转发上级57K/67K基带信号和本地57K/67K基带信号切换输出。
优选地，将RDS/SCA低通滤波器输出的音频信号和本地音频信号通过电容C300、C301、C302耦合送到音频切换模块IC102，通过主控芯片控制音频切换模块IC102的9脚和10脚，转发上级RDS、SCA低通滤波器输出的音频信号和本地音频信号切换输出。
优选地，57K/67K基带信号、音频信号进入合路电路；其中，57K的基带信号通过C200耦合后经R204、R200分压，67K的基带信号通过C201耦合后经R205、R201分压，音频信号通过C202耦合后经R206、R202分压，分压后的57K/67K基带信号和音频信号经R203合路后对主载波调制其输出最大频偏为75kHz。
优选地，通过合路后的57K/67K基带信号、音频信号经电容C203耦合到射频调制模块音频输入端口，通过直接调频的方式，完成57K/67K基带数据信号在同一广播频率上的传输，实现RDS/SCA同播调频。
优选地，57K/67K基带信号均采用相同电平进行合路调制；当不插入67K基带信号和音频信号时，57K的基带信号在合路后的电容C203处检测信号电平≦7.5K；当不插入57K基带信号和音频信号时，67K的基带信号在合路后的电容C203处检测信号电平≦7.5K。
优选地，当RDS/SCA广播信号同时输入时，主控芯片控制RDS广播音频输出。
本发明提供的RDS和SCA相结合的同播方法，具有以下有益效果：
本发明有效利用空闲的频谱空间，在传送主节目的同时传送其它的附加信息。即利用现有的广播频率资源，在不另增设新的广播频率的基础上，用同一个广播频率传输符合应急广播村村响建设规范的RDS广播信息和SCA广播信息。并在现有的广播网络传输系统中，嵌入本发明技术，实现新老系统用同一台设备同一广播频率传输RDS和SCA广播附加信道数据信息，具有较强的兼容性，可有效地解决目前终端设备自由更换和维修，避免系统设备重复建设和浪费的问题，具有较强的实用性和推广应用功能。
附图说明
图1为RDS和SCA相结合的同播方法的拓扑图。
图2为RDS和SCA相结合的同播方法RDS和SCA的多工信号频谱分析图。
图3为RDS和SCA相结合的同播方法67K基带数据信号和音频信号解调电路图。
图4为RDS和SCA相结合的同播方法67K基带数据信号和音频信号滤波电路图。
图5为RDS和SCA相结合的同播方法57K基带数据信号和音频信号解调电路图。
图6为RDS和SCA相结合的同播方法57K基带数据信号和音频信号滤波电路图。
图7为RDS和SCA相结合的同播方法57K/67K基带信号、音频信号切换电路图。
图8为RDS和SCA相结合的同播方法57K/67K基带信号、音频信号的合路电路图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
根据本申请的一个实施例，参考图1，本方案的RDS和SCA相结合的同播方法，包括：
S1、同时接收上级RDS/SCA广播RF信号；
S2、对所述RDS/SCA广播RF信号进行解调，并分别得到57K基带数据信号和一路音频信号以及67K基带数据信号和另一路音频信号；
S3、选择一路音频信号输出，将输出的音频信号与解析输出的57K基带数据信号和67K基带数据信号进行合路；
S4、采用直接调频输出的方式将合路后的信号调制到设备输出的广播频率上，完成57K/67K基带数据信号在同一广播频率上的传输，实现RDS/SCA的同播调频。
以下对上述步骤进行详细说明
参考图2，数据广播SCA与RDS工作原理为：
数据广播SCA，采用频移键控，也称移频调制，载波频率随数字信号而变化的一种调制方式。SCA附加信道信号占用频率带宽61～73kHz(中心频率67kHz)和86～98kHz(中心频率92kHz)，数据信息通信速率为2400bit/s，所传输的基带数据信息没有固定的编码格式和数据帧格式。
数据广播RDS，采用移相键控，也称相位调制，数据信息采用副载波双边带调幅后再对主载波直接调频，RDS附加信道信号占用频率带宽57±2.4kHz(中心频率57kHz)，数据信息通信速率为1187.5bit/s，所传输的基带数据信号有固定的编码格式和数据帧格式。
参考图1，本发明的原理框图，系统设备解调出老系统村村响广播设备的附加信道基带信号及附加信息与新建的应急广播村村响设备的附加信道基带信号及附加信息调制在同一个广播频率上传输，音频信号选其一调制输出。
以下对系统设备单独接收上级RDS或SCA广播RF信号和同时接收到上级RDS/SCA广播RF信号时的流程原理分别进行如下概述。
当系统设备单独接收上级RDS广播RF信号时，通过RDS解调模块解调出上级的57K基带数据信号和音频信号，通过高低通滤波器滤除不相干的干扰分量，将解析输出的57K基带数据信号和音频信号通过合路器合路后调制输出。其中，57K基带信号切换模块和音频切换模块转发上级信号时为直通。
当系统设备单独接收上级SCA广播RF信号时，通过SCA解调模块解调出上级的67K基带数据信号和音频信号，通过高低通滤波器滤除不相干的干扰分量，将解析输出的67K基带数据信号和音频信号通过合路器合路后调制输出其中，67K基带信号切换模块和音频切换模块转发上级信号时通过主控芯片控制切换输出。
当系统设备同时接收到上级RDS/SCA广播RF信号时，解调模块分别解调出57K基带数据信号和音频信号以及67K基带数据信号和音频信号，通过主控芯片的控制，两路音频选其中一路输出(平时单一调频广播输入时，通过主控芯片的控制直接输出；当RDS/SCA广播信号同时输入时，通过主控芯片控制RDS广播音频输出)与解析输出的57K、67K基带数据信号经合路器合路后，采用直接调频的方式调制到该设备输出的广播频率上，实现RDS/SCA相结合的双副载波调制技术，完成系统广播信号的转发功能。
当设备进行本地广播时，通过型号为STM32F429IGT主控芯片的数据库调用、发送、57K、67K基带数据信号控制切换、音频控制切换经合路器合路后，采用直接调频的方式调制到该设备输出的广播频率上，实现本地RDS/SCA相结合的双副载波调制技术，完成本地广播信号的播发功能。
其中，57K/67K基带数据信号控制切换、音频控制切换经合路器合路的具体步骤如下：
67K基带数据信号和音频信号解调
参考图3，解调模块用于解调得到67K基带数据信号和音频信号。解调模块TDA5767与主控芯片通过I2C(SDA/SCL)通信，实现解调模块频率锁相，根据用户需求进行设备接收频率(87-108MHz)设置。
并将解调模块解调出的音频(L-out/R-out)与复合信号(MPX)经9018Q1三极管放大后输出，送至67K高通、音频低通滤波电路。
67K基带数据信号和音频信号滤波
参考图4，将解调送来的67K基带信号和音频信号经三极管Q3放大后，集电极输出经C4到低通滤波器；发射极输出经C5到高通滤波器。
低通滤波器用于低于截止频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过所设计的低通滤波。其中，R6(2K)、R7(3.6K)、C6(18000P)、C8(470P)、R8(15K)、R9(24K)、C9(1000P)、C10(470P)、U1A、U1B(BC4558)组成4阶切比雪夫型低通滤波器，能够滤除15K以上的高频分量，以提高音频信噪比。
高通滤波器用于高频分量通过，抑制低频或直流分量。其中，C5(4700P)、C20(2200P)、R14(820Ω)、R15(1k)、C21(6800P)、C22(3300P)、R16(430Ω)、R17(910Ω)、C23(2200P)、C24(1000P)、R18(470Ω)、R19(8.2k)、U3A、U3B、U4A(BC4558)(1、2、3脚)组成6阶切比雪夫型67K高通通滤波器，滤除20K以下信号中不必要的低频成分及低频干扰，和100K以上的高频分量。
除此，R20(75Ω)、R21(2k)、C25(6800P)、L1(1mH)、U4B(5、6、7脚)(BC4558)组成67K带通放大滤波器，R21(2k)、C25(6800P)、L1(1mH)(BC4558)组成了一个RLC带通滤波器，是对高通滤波器滤波后再一次带通滤波，主要抑制57K基带数据和92K基带数据的干扰，通过带通放大以提高67K基带电平以减小数据传输的的码间干扰。
57K基带数据信号和音频信号解调
参考图5，解调模块TDA5767与主控芯片通过I2C(SDA/SCL)通信，实现解调模块频率锁相，根据用户需求进行设备接收频率(87-108MHz)设置。
同时，解调模块解调出的音频(L-out/R-out)与复合信号(MPX)经XQ1三极管放大后输出，送至57K高通、音频低通滤波电路。
57K基带数据信号和音频信号滤波
参考图6，将解调送来的57K基带信号和音频信号经三极管DGQ3放大后，集电极输出经DC10到低通滤波器，发射极输出经DC1到高通滤波器。
低通滤波器用于低于截止频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过该低通滤波。其中，DR4(2K)、DR5(3.6K)、DC4(18000P)、DC6(470P)、DR6(15K)、DR7(1.5K)、DR8(24K)、DC7(1000P)、DC8(470P)、IC1A、IC1B(MC33078)组成4阶切比雪夫型低通滤波器，滤除15K以上的高频分量，以提高音频信噪比。
高通滤波器用于信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。其中，GC3
(1500P)、GC4(2700P)、GR6(830Ω)、GR7(3.16K)、GC5(1500P)、GR8(1K)、GC6(3900P)、GR9(120Ω)、GC7(6800P)、GR10(3.16K)、GR11(1K)、GC8(3900P)、IC3B(MC33078)(5、6、7脚)、IC4B(5、6、7脚)组成4阶切比雪夫型57K高通通滤波器，滤除20K以下信号中不必要的低频成分及低频干扰，和100K以上的高频分量。
除此，GR3(47K)、GR4(150K)、GC2(10P)、IC3A(1、2、3脚)(MC33078)组成了一个57K基带信号放大电路，以提高基带信号传输信噪比；GR12(4.7K)、GR13(51K)、GC10(10P)、IC4A(MC33078)(1、2、3脚)组成了一个滤波后的基带放大电路，通过放大以提高57K基带电平以减小数据传输的码间干扰。
57K/67K基带信号、音频信号的切换
参考图7，将57K/67K高低通滤波器、57K/67K基带信号模块输出的57K/67K基带信号通过电容C100(10uF)、C101(10uF)、C102(10uF)、C103(10uF)耦合送到切换模块IC101，通过主控芯片控制切换模块IC101的9脚和10脚，实现转发上级57K/67K基带信号和本地57K/67K基带信号切换输出。
参考图7，将RDS/SCA低通滤波器输出的音频信号和本地音频信号通过电容C300(10uF)、C301(10uF)、C302(10uF)耦合送到切换模块IC102(CD4052BM)，通过主控芯片控制切换模块IC102的9脚和10脚，实现转发上级RDS、SCA低通滤波器输出的音频信号和本地音频信号切换输出。
57K/67K基带信号、音频信号的合路
参考图8，57K/67K基带信号、音频信号合路电路由C200(10uF)、R204(1M)、R200(51K)，C201(10uF)、R205(1M)、R201(51K)，C202(10uF)、R206(10K)、R202(470K)，C203(10uF)、R203(1K)组成。
根据RDS或SCA基带信号对主载波调制最大频偏不超过7.5K的设计思路，57K的基带信号通过C200耦合后经R204、R200分压与67K的基带信号通过C201耦合后经R205、R201分压及音频信号通过C202耦合后经R206、R202分压经R203合路后对主载波调制其输出最大频偏为75kHz进行设计。
根据国家广播电视传输设计要求，并满足系统终端设备可靠接收，本发明的57K/67K基带信号均采用一样的电平进行合路调制。
即在不插入67K基带信号和音频信号时，57K的基带信号在合路后的电容C203处检测信号电平≦7.5K，同理在不插入57K基带信号和音频信号时，67K的基带信号在合路后的电容C203处检测信号电平≦7.5K。虽然57K/67K基带信号合路后的总频偏≦15K，略高于要求的立体声广播调频广播总频偏的10％，但加音频后调制总频偏为75K时，调制后的音频信噪比≥70dB，满足国家调频广播传输要求。
参考图8，通过合路后的57K/67K基带信号、音频信号经电容C203耦合到射频调制模块音频输入端口，通过直接调频的方式，完成了57K/67K基带数据信号在同一广播频率上传输设计思路，实现了基于RDS/SCA同播调频多工技术的应用。
本发明解决的技术问题，产生的技术效果如下：
目前国内还没有将SCA与RDS相结合的双副载波调制技术，即SCA/RDS同播技术还没有应用在应急广播村村响建设当中，农村广播村村响建设从模拟广播到数字广播SCA再到RDS的发展，广播系统的建设正在逐步完善和更新，但新老系统更替，老系统设备又不具备新系统功能，这是目前国内应急广播村村响建设值得探索的问题。而本发明利用在现有的广播网络传输系统中，嵌入本发明技术，实现新老系统用同一台设备同一广播频率传输RDS和SCA广播附加信道数据信息，能够有效地解决新老系统更替，老系统设备又不具备新系统功能的问题。
频率资源浪费，目前国内/省内没有厂家在研发SCA与RDS调频多工技术兼容设备，各地广电局均采用两个频率来传输SCA与RDS广播信号。
设备兼容性问题，由于国家和省在村村响和应急广播相关规范和技术路线有差异，造成不同厂家的设备不能兼容，甚至同一厂家的同类设备的前后代产品不兼容，造成国内广泛存在的应急广播村村响建设重复投入，设备利用率低带来的浪费问题。
建设资金短缺，各地广电局因前期SCA广播系统已基本建设完成，若要插入新的RDS应急广播村村响设备，因组网方式县乡村各级要增添新的设备，可能因资金短缺原因实施较为困难。
农村广播终端设备数量较大，县乡村各级没有SCA与RDS兼容设备，终端维修安装、升级换代极不方便。
本发明有效利用空闲的频谱空间，在传送主节目的同时传送其它的附加信息。即利用现有的广播频率资源，在不另增设新的广播频率的基础上，用同一个广播频率传输符合应急广播村村响建设规范的RDS广播信息和SCA广播信息。同时解决了频率资源浪费、设备兼容性问题、建设资金短缺和终端维修安装、升级换代极不方便等问题，具有较强的实用性和推广性。
虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (1)
1.一种RDS和SCA相结合的同播方法，其特征在于，包括：
S1、同时接收上级RDS/SCA广播RF信号；
S2、对所述RDS/SCA广播RF信号进行解调，并分别得到57K基带数据信号和一路音频信号以及67K基带数据信号和另一路音频信号；
S3、选择一路音频信号输出，将输出的音频信号与解析输出的57K基带数据信号和67K基带数据信号进行合路；
S4、采用直接调频输出的方式将合路后的信号调制到设备输出的广播频率上，完成57K/67K基带数据信号在同一广播频率上的传输，实现RDS/SCA的同播调频；RDS/SCA广播RF信号通过分配器分别进入RDS解调模块和SCA解调模块；解调模块包括通过I2C协议与主控芯片通信连接的TDA5767解调模块，用于解调得到57K基带数据信号和一路音频信号以及67K基带数据信号和另一路音频信号；TDA5767解调模块解析出的67K基带数据信号和音频信号分别进入67K高通滤波器和音频低通滤波器；解析出的57K基带数据信号和音频信号分别进入57K高通滤波器和另一音频低通滤波器；将57K高通滤波器67K低通滤波器、57K/67K基带信号模块输出的57K/67K基带信号通过电容C100、C101、C102、C103耦合送到基带切换模块IC101中，并通过主控芯片控制基带切换模块IC101的9脚和10脚，转发上级57K/67K基带信号和本地57K/67K基带信号切换输出；将RDS/SCA低通滤波器输出的音频信号和本地音频信号通过电容C300、C301、C302耦合送到音频切换模块IC102，通过主控芯片控制音频切换模块IC102的9脚和10脚，转发上级RDS、SCA低通滤波器输出的音频信号和本地音频信号切换输出；57K/67K基带信号、音频信号进入合路电路；其中，57K的基带信号通过C200耦合后经R204、R200分压，67K的基带信号通过C201耦合后经R205、R201分压，音频信号通过C202耦合后经R206、R202分压，分压后的57K/67K基带信号和音频信号经R203合路后对主载波调制其输出最大频偏为75kHz；通过合路后的57K/67K基带信号、音频信号经电容C203耦合到射频调制模块音频输入端口，通过直接调频的方式，完成57K/67K基带数据信号在同一广播频率上的传输，实现RDS/SCA同播调频；57K/67K基带信号均采用相同电平进行合路调制；当不插入67K基带信号和音频信号时，57K的基带信号在合路后的电容C203处检测信号电平≦7.5K；当不插入57K基带信号和音频信号时，67K的基带信号在合路后的电容C203处检测信号电平≦7.5K；当所述RDS/SCA广播信号同时输入时，主控芯片控制RDS广播音频输出。
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