CN109672457A - 一种基于时延自适应的调频广播覆盖系统 - Google Patents

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Abstract

本发明主要公开了一种基于时延自适应的调频广播覆盖系统，利用此方法具有下述优点：1、彻底克服传统发射机大面积覆盖的方式，采用小功率多点覆盖方式，安装调试方便；2、每个覆盖单元具有数字时延自校准功能，能自主计算交叠区面积大小以及在交叠区内时间延时情况，并根据计算结果，自动时间补偿，无需人工干预即能够实现区域内的单频网系统；3、这种基于时延自适应的调频广播覆盖系统每个发射单元均是基于多载波设计，可以支持五载波同时输入并能在同时输入的情况满足杂散互调等指标；不再需要多工器等额外配置。系统简洁、稳定性好、投入成本低。

Description

一种基于时延自适应的调频广播覆盖系统
技术领域
本发明涉及一种基于时延自适应的调频广播覆盖系统，主要应用于高速沿线调频广播信号覆盖等领域；是基于对传统调频广播覆盖系统的技术改进；特别是涉及数字时延自适应调频调频广播覆盖系统；传统的调频广播覆盖系统是基于大功率调频广播发射机来实现的，这种形式虽然覆盖面积很大，却无法解决对高速沿线覆盖，主要是因为高速沿线一般都比较长，且有山体等遮挡物，这样一台大功率调频广播发射机是无法满足整个沿线的覆盖，必须多台发射机组成一个调频广播覆盖系统，但是多台大功率组成的组成调频广播覆盖系统，会产生多个重叠覆盖区，传统办法解决这些覆盖区是通过组调频单频网来实现的，组单频网一是组网不仅需要调试GPS还需要调试两站点间的相位和时延，调试极其困难，二是两台发射机之间形成的重叠区干扰组单频网能消除，多台发射机形成重叠区通过组单频网基本无法消除干扰；三是每台传统发射机只能发射一个频道，如果需要发射多个频道则在每个站点都需要额外配置多个发射以及多工器，系统复杂度高、稳定性差、投入成本高。
本发明的目的在于克服上述已有传统技术的不足之处，设计出一种基于时延自适应的调频广播覆盖系统使其具有下述优点：1、彻底克服传统发射机大面积覆盖的方式，采用小功率多点覆盖方式，安装调试方便；2、每个覆盖单元具有数字时延自校准功能，能自主计算交叠区面积大小以及在交叠区内时间延时情况，并根据计算结果，自动时间补偿，无需人工干预即能够实现区域内的单频网系统；3、这种基于时延自适应的调频广播覆盖系统每个发射单元均是基于多载波设计，可以支持五载波同时输入并能在同时输入的情况满足杂散互调等指标；不再需要多工器等额外配置。系统简洁、稳定性好、投入成本低。
背景技术
在目前我国处于的社会经济的变革时期，城市化是发展趋势是必然结果。因此以高速、安全、土地利用效率和通行能力高为主要特征的高速公路将会越来越在城市化发展的进程中起着重要的作用，因此当前我国也在高速路建设方面投入巨大，截止2017年据有关报道，中国高速公路通车里程达13.1万公里；另一方汽车保有量也在同步提升，因此车主在出行时对车载广播的节目依赖程度加大，尤其是对交通出行状况的提前了解，车载广播都是一个重要渠道；但是人们在享受通行顺畅的同时渐渐发现，因此车载广播信号却时断时续，高速沿线的调频广播不仅政府宣传的重要媒介起到舆论引导、传播正能量的作用，而且在突发事件应急处置和救援、疏导交通、爱心传递、寻人寻物等方面也能够发挥独特优势，这方面的典型案例不胜枚举。但是由于高速公路线过于狭长，且传统覆盖受制于技术、成本、地形等因素影响目前仍有很多地域无法实现调频广播的信号覆盖，尤其是高速公路越建越长广播“盲区”会越变越大，广播电台的上述优势也将逐步丧失，这些也是全社会安全出行的潜在隐患。
因此高速沿线调频广播无缝覆盖将会是政府部门未来阶段内重要的工作重点，但是传统的调频广播覆盖系统是基于大功率调频广播发射机来实现的，这些弊端如“技术领域”中表述的一样，无法实现高速沿线的覆盖，因此迫切需要一种系统设计方式能在实现高速沿线覆盖的同时，大大减少建设成本并提高系统稳定性。
发明内容
本发明为解决上述问题，提出了一种基于时延自适应的调频广播覆盖系统。利用此方法有如下优势：1、彻底克服传统发射机大面积覆盖的方式，采用小功率多点覆盖方式，安装调试方便；2、每个覆盖单元具有数字时延自校准功能，能自主计算交叠区面积大小以及在交叠区内时间延时情况，并根据计算结果，自动时间补偿，无需人工干预即能够实现区域内的单频网系统；3、这种基于时延自适应的调频广播覆盖系统每个发射单元均是基于多载波设计，可以支持五载波同时输入并能在同时输入的情况满足杂散互调等指标；不再需要多工器等额外配置。系统简洁、稳定性好、投入成本低。
这种方法的主要特征是整个系统有近端和多个远端组成，其中近端通过天线接收卫星上的射频信号，经过调频广播卫星接收机转换为调频立体声广播信号，然后经过数字调频广播调制器调制成模拟调频信号送至数字传输近端单元，进行信号处理，数模转换、数字下变频及数字滤波处理后进行电光转换，最后通过光纤送至各个数字远端发射单元；远端发射单元经光电转换、数字滤波及数模转换、射频变频后对射频信号进行放大，完成下行通道处理。
这种方法的进一步具体特征是前端通信链路为通过卫星接收卫星上的射频信号，然后对接收的卫星信号进行数字音频解调以及数字音频调制处理；这种处理方式可以很好的解决第一级数字远端发射单元与存在的大网信号的重叠覆盖区问题。
这种方法的进一步具体特征是对调制后的模拟调频信号经射频模块由下变频器将其下变频到中频信号，然后经A/D变换器变换为数字中频信号，由数字信号处理单元将其经过数字信号处理(包括数字下变频、数字滤波)后，按一定帧格式打包成串行数据，再经数字光收发器由光纤传输到数字远端发射单元。
这种方法的进一步具体特征是在数字远端发射单元，经数字光收发器，由数字信号处理单元解帧后，进行数字信号处理(包括时延调整、数字上变频) 后，由D/A变换器将其恢复为中频信号，再经上变频器将其上变频到射频，最后经功放单元以及天线发射至覆盖区域。
这种方法的进一步具体特征是在数字远端发射单元，具备时延调整范围为 0～500ms，具体方案是当系统开通时每个数字远端发射单元会根据本身相对近端单元的距离长短自动计算相对时间差，并根据时间差自动更新各自的设备时延，确保每个数字远端发射单元相对近端单元的时间延时为0；这种特征主要是解决相邻数字远端发射单元产生的重叠覆盖区引起的信号干扰问题。
这种方法的进一步具体特征是数字远端发射单元的功放单元增加数字预失真处理电路，使得多载波情况下功放输出互调达到60dBc；从而确保各载波间频点互不干扰且杂散部分满足GB/T4311-2000《米波调频广播发射机技术要求和测量方法》对杂散的要求。
附图说明
图1为基于时延自适应的调频广播覆盖系统原理框图。
图2为基于时延自适应的调频广播覆盖系统远端时延部分示意图。
图3为基于时延自适应的调频广播覆盖系统远端功放输出测试数据。
具体实施方式
下面结合附图和实施方法对本发明作进一步介绍：
图1是基于时延自适应的调频广播覆盖系统原理框图。其中接收传输部分包括卫星接收天线、射频变频单元、同轴电缆、数字音频卫星接收机、数字音频调制器、数字光纤近端传输单元。其中卫星接收天线和射频变频单元把卫星上的已调至的射频信号接收并下变频，数字音频卫星接收机负责把下变频后的射频信号解调为立体声调频音频信号，数字音频调制器是把该立体声调频音频信号调制成模拟调频信号，数字光纤近端传输单元从数字音频调制器中接收射频信号，并将射频信号混频到中频，之后经过ADC采样，变成数字中频；FPGA 完成数字下变频，并解调为IQ信号；经过一定处理后的IQ信号输入到CPRI模块，CPRI完成组帧后，信号输入到GTP，GTP完成编码、并串转换后到达光口，光口将电信号转换为光信号，并通过光纤传输到数字远端发射单元。
远端结构与近端大体相同，不同的是：远端需要时延测量与校正其测量与校正原理框图如图2所示。
设第i(i≥1)个RE表示第i级，REC表示第0级。则图3中，T12(i)：第i-1级与第i级之间的下行链路传输时延，即第i-1级CPRI1 TX到第i级 CPRI0 RX之间的IQ链路时延。T34(i)：第i-1级与第i级之间的上行链路传输时延，即第i级CPRI0 TX到第i-1级CPRI1 RX之间的IQ链路时延。 T14(i)：第i-1级CPRI1的TX与RX的帧定时差异。Toffset(i)：第i级CPRI0的RX与TX的帧偏移量。TBdelay DL(i)：第i级下行IQ链路的转发时延，即CPRI0的RX到CPRI1的TX之间的时延。由此根据光纤时延的计算公式即可测量各点相对近端时延，测得的时延通过主控单元逐个把相对应的时延补偿差值写进各个远端设备，从而达到每个远端相对近端的时延差值为0以此实现重叠覆盖区的时延差为0。

Claims (5)

1.一种基于时延自适应的调频广播覆盖系统主要特征是整个系统有近端和多个远端组成，其中近端通过天线接收卫星上的射频信号，经过调频广播卫星接收机转换为调频立体声广播信号，然后经过数字调频广播调制器调制成模拟调频信号送至数字传输近端单元，进行信号处理，数模转换、数字下变频及数字滤波处理后进行电光转换，最后通过光纤送至各个数字远端发射单元；远端发射单元经光电转换、数字滤波及数模转换、射频变频后对射频信号进行放大，完成下行通道处理。
2.根据权利要求1所述的为了解决第一级数字远端发射单元与存在的大网信号的重叠覆盖区问题；前端通信链路为通过卫星接收卫星上的射频信号，然后对接收的卫星信号进行数字音频解调以及数字音频调制处理。
3.根据权利要求1所述的对调制后的模拟调频信号经射频模块由下变频器将其下变频到中频信号，然后经A/D变换器变换为数字中频信号，由数字信号处理单元将其经过数字信号处理(包括数字下变频、数字滤波)后，按一定帧格式打包成串行数据，再经数字光收发器由光纤传输到数字远端发射单元。
4.根据权利要求1所述的在数字远端发射单元，经数字光收发器，由数字信号处理单元解帧后，进行数字信号处理(包括时延调整、数字上变频)后，由D/A变换器将其恢复为中频信号，再经上变频器将其上变频到射频，最后经功放单元以及天线发射至覆盖区域。
5.根据权利要求1所述的为了解决相邻数字远端发射单元产生的重叠覆盖区引起的信号干扰问题；在数字远端发射单元，具备的时延调整范围为0～500ms，具体方案是当系统开通时每个数字远端发射单元会根据本身相对近端单元的距离长短自动计算相对时间差，并根据时间差自动更新各自的设备时延，确保每个数字远端发射单元相对近端单元的时间延时为0。
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