浅谈调频多工数据广播接收技术

摘要：随着计算机技术和信息技术的不断发展，人们对调频广播的需求也随之增大。不但需要对声音信号的传输，还需要对数据信号的传输。而调频多工数据广播接收技术在不占用频率资源与发射网络设备的情况下，就能满足两者的需求，是目前最先进和经济的无线数据广播系统：FMHDS数据广播，本文通过简单介绍调频数据广播的原理，对调频多工数据广播接收机运用技术做出分析，并针对调频多工数据广播接收机系统进行了设计。

关键词：RDS FMHDS数据广播 接收机

调频数据广播是目前在广播业务上发展最为迅速的新一代广播。FMHDS数据广播主要是采用调频广播网中的附加信号频点同音频进行广播发射，适用于VHF/FM广播的一种调频多工系统。由于该技术具有很强的抗干扰力、成本低、兼容性好、节省频率资源等，而且要想实现FMHDS数据广播只需在接收装置部分稍作改动。FMHDS数据广播接收技术不仅可以进行FM调频立体声广播的接收，而且可以显示节目名称，自动完成调谐等。

一、调频数据广播的原理

RDS广播能够将信息以文字和图形、声音和数字等方式传递给接受者。除了能够容纳整套的立体和单声道广播信号，它还能够充分利用频谱空间，实现其它附加信息的传送。如下图1所示：

图1 RDS数据广播系统

FMHDS数据广播主要由数字波和滤波、DSP和R-S向前纠错编码，以及FPGA等组成，并且体系结构由物理和传输层，以及数据链路和应用层四个分层构成，所采用的调制方式是：DQPSK。为了使系统能够更好的兼容与选择，其传输速率为：17.5/28kbps。FMHDS数据广播系统分层的优势通过考虑单向和点到面的传输来进行实现，例如：由于FMHDS数据广播系统中缺少网络层，因此，FMHDS数据广播系统将传输和应用层结合来完成端到端的寻址与组网。

1、发射系统

在FMHDS数据广播中，数据信息一般需要通过二次调制。其第一次调制是当数据信息通过编码器完成数据的压缩和打包，以及误码保护等编码后，实现对副载波的数字调制。第二次调制是在顺利完成第一次调制后，通过调频激励器中附加信道的加法器加上立体声复合信号线性后，实现对主载波的频率调制。在调制结果完成后，信号通过多级功率的放大并由天线发射。副载波的调制可以通过：2PSK和FSK，以及MSK等进行。例如：FSK的调制，载波频率根据输入信号状态，实现载波频率和信号间的切换。主要是有压控振荡器所产生的中心载频（fc）与频偏（Δf）进行调制，假如所输出的信号为1，那么频率则是fc-Δf，假如信号为0，那么频率则是fc+Δf。假如在调制的过程中只思考信号的主瓣宽度，那么传输宽带：2（Δf+传输数据速率）。

2、数据广播接收机

数据广播接收机中，接收天线所接受的调频信号是通过副信道信息与立体复合信号相结合形成的。频率进行高中频放大和变频，以及鉴频以后，通过滤波器将输出信号传输到解码其中进行数据信息的解调。如下图2所示：

图2 数据广播接收机结构

二、FMHDS数据广播接收机运用技术

在FMHDS数据广播接收机运用的技术有很多种，例如：数据同步和多线程技术、SQL Server数据库直接操作和DAO技术，以及ActiveX和数据重写技术等。

1、数据同步和多线程技术

数据同步技术主要是通过RS322接口完成发送和接收端与计算机和解码间的通信，数据的获得除了寻找同步的SYNC外，还可以在找到SYNC后，利用CHKSUM对SYNC的有效性进行辨别。而多线程技术主要是除去主线程外，通过启动辅助线程进行程序的独立指令执行。由于单独的一线程会使应用程序执行效率降低，因此，要想使应用程序获得高速通信，必须要利用多线程技术以提高程序的执行效率。

2、SQL Server数据库直接操作和DAO技术

QL Server数据库直接操作是通过DB对数据库直接进行访问和操作，以提高系统的效率。DAO技术是面向对象的接口集合，通过DAO对象进行数据的存取和访问，将接收的数据放入数据库的同时，也可根据请求将数据提取，在确保安全的条件下，使开发的难度得到了减低。

3、ActiveX和数据重写技术

ActiveX不仅拥有COM扩展的优势，而且还能够在网络上进行扩展。将ActiveX技术融入到FMHDS数据广播接收机中，主要承担着实时的端口接收和新文件生成的通知，以及应用程序的响应请求和接收机的控制等。而数据重写技术是解决严重误码而出现的技术，将接收到的数据写入临时的文件中，如果当时没有接收完全，系统就会自动存储，确保下次对于文件的数据重写等。

三、调频多工数据广播接收机系统的设计

根据项目的要求，通过调频多工数据广播接收机系统的设计实现了文化体育旅游和广播电影的信息、电子报纸和杂志，以及分类广告等功能。其程序有：卫星上下行数据通道控制和接收处理的程序、本地信息处理和播出控制程序，以及用户数据接收处理程序等。

对功能的要求要确保实时文化体育旅游和广播电影的信息通过信息中心传送到通信卫星，并通过接收机分类对数据进行处理，将该处理的数据，以及本地信息获得的数据存储到数据库的服务器中，由播出控制系统发送请求后打包发送到编码器进行调制发送到调频广播发射机，用户解码器就会自动解调射频信号，并传送到接收系统中。其操作平台采用稳定性和网络功能强的WindowsNT4.0进行开发，而开发的工具则采用面向对象的Visual C++5.0，确保FMHDS数据广播接收机系统设计方案的可行性。

总而言之，虽然调频多工数据广播接收技术拥有很好的兼容性，并且具有较强的抗干扰性，成本也较低，但是在频段方面依然存在许多问题是需要作出改动的。随着社会和科学技术的发展，为了满足经济社会的需求，使调频多工数据广播接收技术被更加广泛的应用，因此，要不断的完善和更新该项技术，营造更广阔的发展空间。

参考文献：

[1]孙光，宋荣；RDS接收机数据组同步快速算法的实现[J]；电子技术，2008（10）

[2]刘小兵；广播数据系统（RDS）接收机原理[J]；现代电子技术，2004（12）

[3]樊昕；基于DSP的数字调频广播激励器[D]；郑州大学，2011

[4]邹云海；基于软件无线电的调频广播接收机设计[D；西南交通大学，2010