2022-09-22 10:33
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Hi恒星
一、FM-RDS无线应急广播介绍与分析
1、FM-RDS 无线应急广播系统介绍
无线应急广播具有传播迅速、覆盖广泛、接收便利以及不受电力等条件制约的优势。在自然灾害、事故灾难、公共卫生和社会安全等突发事件，特别是电力、通讯等中断的情况下，政府部门仍然可以通过应急广播系统进行应急动员和工作部署，把受灾消息或灾害可能造成的危害传递给人民群众。让他们在第一时间知道发生了什么事情，应该怎么撤离、避险。另外，农村应急广播建设也是提升农村公共文化服务水平，助力社会主义新农村建设的重要手段之一。作为公共文化信息传播的传输通道，日常情况下农村应急广播可及时传达各级党委政府的决策部署，丰富广大人民群众的文化生活，这对进一步巩固和强化基层文化宣传阵地，统一思想、凝聚人心发挥着举足轻重的作用。
FM-RDS无线应急广播，是采用76～87MHz或88～108MHz频段中的无线调频频率传输音频信号，并在其57KHz副信道加入RDS控制信号的应急广播传输模式。FM-RDS无线应急广播系统最核心的特点是“无线”传输，音频和控制信号的传输不需要任何网络支持，采用空气电磁转换原理传播。只要当地无线调频广播能够覆盖到的地方，就可以安装应急广播终端，实现应急广播的无线覆盖。而且系统扩容性很强，只要能够满足接收终端的开启电平就可以添加，非常方便。
关于FM-RDS无线应急广播系统的建设，可以充分利用县级原有调频广播发射机，通过在原有调频广播发射机的副信道加入RDS数字编码信号，使得原有发射机既能传输广播音频信号，又能传输波控制信号，应急广播的内容通过发射机主信道进行传输。这种方法不仅节约了频率资源，充分利用了原有频带资源，且对原有调频广播信号的主信道指标不会产生任何影响，是目前无线应急广播系统传输与控制的理想模式。
FM-RDS无线应急广播系统可以实现对广播接收终端的可管可控，能够实现指定任意接收终端或分组接收终端的自动和手动播放。在正常情况，由前端机房控制接收终端的广播时段和播放音量，在不需要广播的时段，可以将其关闭。当有应急广播任务时，在前端机房支持“一键”打开所有接收终端，并以最大音量进行播出，以保证应急信息迅速有效播出。接收终端可采用室外调频收扩机+高音喇叭、室外无线调频音柱。接收终端全部采用FM数字式解调与RDS解码方式，接收灵敏度高，解码性能优越，误码率极低，控制非常可靠，音质音色佳，尤其是人声突出。
二、FM-RDS无线应急广播系统建设适用性
FM-RDS无线应急广播系统适用于有线电视网络和TCP/IP网络都没有通达的地区，以及担心因发生自然灾害、地质灾害等引起广播传输链路中断，传输设备电源中断而引起无法进行应急广播的场合和地区。FM-RDS无线应急广播系统因采用空中电磁感应传输完全绕开了这些问题，受到广大村村响广播建设者们的青睐。
三、FM-RDS无线应急广播系统优缺点
优点 无线调频应急广播系统传输音频质量高、失真小、可靠性强、建设维护成本低，是建设应急广播的理想方式。在有线网络尚未通达的部分地区，采用无线调频副载波传输进行补充，可以满足较偏远地区应急广播系统的实现。
缺点 在进行网管监控或终端状态监控时，需要规划其他网络通道（GPRS、IP、3G/4G等）实现回传，给建设带来不便。在现有技术条件下，县乡级实现多路并发时需要增加相应的编码和发射设备数量，会相应增加开支。
四、FM-RDS无线应急广播系统方案
4.1市县FM-RDS无线应急广播播控平台
市县级FM-RDS无线应急广播平台由市电台音频播出工作站（音频采编工作站、音频直播工作站、数字调谐器、专业播音话筒、调音台MP3/CD播放器等）、广播电台播控系统、应急广播信号接入服务器、RDS数字编码器、大功率调频广播发射机、偶极子调频发射天线等组成。
市县级平台音频的采集、编辑、直播可采用市县广播电台原有的设备，以节省投资避免系统设备的重复建设。节目源方面需要增加的设备是应急广播信号接入服务器，用来接入上级或者同级气象、地质、水利、应急办（根据需要配置）等部门发出的应急广播信息，可人工进行优先级筛选并行紧急手动广播，也可以通过GPRS/北斗等无线移动通道接收文本信息，转换成语音应急播放。播出的音频接入市县原有调频广播发射系统进行FM无线调频发射，对所辖乡镇的行政村进行无线覆盖。
广播电台自动播控系统，既可以设置应急广播节目定时自动播出，也可以即时手动应急播出；可对播放终端进行单一、任意编组分区或统一播放。平台可对播放终端进行控制，控制信号由广播电台自动播控系统发出，接入RDS数字编码器将控制信号进行RDS数字编码，并调制到主载波57KHz的副载波上，混入市县级原有调频广播发射系统，对应急广播系统接收终端（无线调频音柱、室外调频收扩机、室内调频接收控制器、野外数字功放等）进行远程编码控制。当系统有播出任务时，系统向所指定的播放终端不断间隔发送开机指令，接收终端通过比较器接收并识别属于自己的开机指令打开终端并持续播放。当广播播出任务结束时，系统就不再持续发送开机指令，应急广播接收终端当接收不到针对自己的开机指令时，就把音频放大输出部分的电路电源切断，转入自动待机状态。
4.2乡镇FM-RDS无线应急广播分控平台
乡镇设二级FM-RDS无线应急广播分控平台，乡镇广播站可对所辖行政村远程控制广播，中心由主控计算机、HX-6000可寻址智能广播软件、模拟节目源（VCD、录音卡座、数字调谐器）、RDS数字编码控制器、FM1600调频调制器、调音台、广播操作台等组成。
市里和镇里可采用两个不同广播频率，市广播控制中心拥有最高控制权，优先等级高于镇广播站，当市广播中心有播出任务时，镇里调频调制器、RDS编码器自动出于关闭状态。市广播中心播音任务结束后，镇里可以对辖区任意行政村进行广播。
4.3行政村接收设备
行政村有三种接收调频接收方式可选：
4.3.1 “室外无线音柱”接收：将调频音柱安装在行政村的主要街道和集中活动场所。这种接收方式可以避免扰民，音箱声场匀称、音质好、音色佳。
4.3.2 “室外收扩机+高音喇叭”接收：在行政村的主要街道和集中活动场所，安装调频收扩机和高音喇叭。这种接收方式组合自由，声音洪亮、传输距离远，只要有AC220V电源就可以添加终端。
4.3.3 “室内调频接收控制器+功放+高音喇叭”接收：在村委会广播室室外安装八木调频接收天线接收来自上级的无线调频广播信号；在广播室内安装调频
接收控制器、音频功放，可以通过本地播音话筒和其他音源进行行政村三级插播，通过安装高音喇叭进行扩音。
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无线电通讯为无线联网和移动计算提供支持。无线网中不需要用线缆互连工作站，代替线缆的是安装在电信局的中心发送器/接收器（或叫收发器），通过它把信号广播给各工作站。无线局域网设备是一个收发器，它通过以太网电缆连向服务器或其它网段。有两种无线电技术用于构成无线网。
基本组成无线电网络Radio Networks。窄带无线电通信（Narrow-Band Radio）这种技术类似于无线电台的广播，必须把发送器和接收器都调拨到同一频带。无线电信号可以穿越墙物，在一个很广的域内传播，所以不必把它调聚成束。然而，窄带射频发送有无线电波反射的问题，并受联邦通信委员会管制，它们必须准确地进行调谐，以防其它频率的干扰。扩频无线电通信（Spread Spectrum Radio）这种技术是在一个很宽的频率范围内广播信号，避免在窄带无线电通信中遇到的问题。用一种编码来传播信号，接收站用同一编码来恢复信号。用这种方法，扩频无线电信号能工作在其它信号所占据的频率范围内。扩频无线电信号不会干涉常规的无线电广播，这是因为它的能量十分微弱。移动无线电网Mobile Radio Networks。有两种相互竞争的移动式无线电技术。第一种基于分组无线电技术和上联卫星的链路，第二种是使用现有的蜂窝式电话系统。移动无线电网正逐步成熟起来。服务公司为流行的通信服务和网络提供信关，如AT& T Mail、MCI Mail、CompuServe和因特网。像Microsoft（微软）这样的操作系统和软件供应商正在为移动用户专门设计软件包。分组无线电通信（Packet-Radio Communication）分组无线电通信把（PRC）发送的信息分成若干数字分组，每一个分组都包括源地址、目的地址和纠错信息。这些分组被链接发送给卫星，然后进行广播，各接收设备只接收目的地址是自己的分组，由于传送是双向的，所以可以使用检错和纠错方法。从事分组无线电通信的公司有位于依利诺州Linco lnshire的Ardis、新泽西州Woodbridge的RAM Mobile Data和加州Lafayette的Nextel等。蜂窝数字分组通信（Cellular Digital Packte Communication）蜂窝数字分组数据（CDPD）是一个允许顾客通过现行蜂窝网络发送计算机数据的蜂窝无线网规范。CDPD中定义的分组方法为突发方式的计算机数据传送提供了有效的方法，典型的象E-mail交换和数据库查询。由于设备具有双向传送性能，所以传送过程中还可以进行检错和纠错。CDPD是一个由蜂窝电信局和计算机公司组成的国际性组织定义的。其中包括九个地方贝尔运营公司中的八个、IBM公司、McCaw Data公司、Contel Cellular公司和GTE Mobilnet公司。无线电技术无线电是指在所有自由空间（包括空气和真空）传播的电磁波，是其中的一个有限频带，上限频率在300GHz（吉赫兹），下限频率较不统一，在各种射频规范书，常见的有3KHz~300GHz（ITU－国际电信联盟规定），9KHz~300GHz，10KHz~300GHz。原理无线电技术是通过无线电波传播信号的技术。无线电技术的原理在于，导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象，通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传播到达收信端，电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。通过解调将信息从电流变化中提取出来，就达到了信息传递的目的。用途无线电的最早应用于航海中，使用摩尔斯电报在船与陆地间传递信息。无线电有着多种应用形式，包括无线数据网，各种移动通信以及无线电广播等。以下是一些无线电技术的主要应用：通信无线通信在现代通信中占据着极其重要的位置，几乎任何领域都使用无线通信，包括有商业、气象、金融、军事、工业、民用等。我们可从通信系统、调制方式、多址方式等几方面可看到无线通信系统种类的繁多。类 别 种 类 通信系统 卫星通信系统、蜂窝移动通信系统、无线寻呼系统、短波通信系统、微波通信系统等 调制方式 AM、FM、LSB、USB、ISB、FSK、PSK、MSK、GMSK、QAM等 多址方式 时分多址（TDMA）、频分多址（ FDMA）和码分多址（CDMA）等。1.声音声音广播的最早形式是航海无线电报。它采用开关控制连续波的发射与否，由此在接收机产生断续的声音信号，即摩尔斯电码。调幅广播可以传播音乐和声音。调幅广播采用幅度调制技术，即话筒处接受的音量越大则电台发射的能量也越大。这样的信号容易受到诸如闪电或其他干扰源的干扰。调频广播可以比调幅广播更高的保真度传播音乐和声音。对频率调制而言，话筒处接受的音量越大对应发射信号的频率越高。调频广播工作于甚高频段（Very High Frequency，VHF）。频段越高，其所拥有的频率带宽也越大，因而可以容纳更多的电台。同时，波长越短的无线电波的传播也越接近于光波直线传播的特性。调频广播的边带可以用来传播数字信号如，电台标识、节目名称简介、网址、股市信息等。在有些国家，当被移动至一个新的地区后，调频收音机可以自动根据边带信息自动寻找原来的频道。航海和航空中使用的话音电台应用VHF调幅技术。这使得飞机和船舶上可以使用轻型天线。政府、消防、警察和商业使用的电台通常在专用频段上应用窄带调频技术。这些应用通常使用5KHz的带宽。相对于调频广播或电视伴音的16KHz带宽，保真度上不得不作出牺牲。民用或军用高频话音服务使用短波用于船舶，飞机或孤立地点间的通讯。大多数情况下，都使用单边带技术，这样相对于调幅技术可以节省一半的频带，并更有效地利用发射功率。陆地中继无线电（Terrestial Trunked Radio， TETRA）是一种为军队、警察、急救等特殊部门设计的数字集群电话系统。2.电话蜂窝电话或移动电话是当前最普遍应用的无线通信方式。蜂窝电话覆盖区通常分为多个小区。每个小区由一个基站发射机覆盖。理论上，小区的形状为蜂窝状六边形，这也是蜂窝电话名称的来源。当前广泛使用的移动电话系统标准包括：GSM，CDMA和TDMA以及LTE。运营商提供的3G移动通信服务，其主导标准为UMTS和CDMA2000，运营商提供的4G移动通信服务TD-LTE和FDD-LTE。卫星电话存在两种形式：INMARSAT 和铱星系统。两种系统都提供全球覆盖服务。 INMARSAT使用地球同步卫星，需要定向的高增益天线。铱星则是低轨道卫星系统，直接使用手机天线3.电视通常的模拟电视信号采用将图像调幅，伴音调频并合成在同一信号中传播。数字电视采用MPEG-2图像压缩技术，由此大约仅需模拟电视信号一半的带宽。4.紧急服务无线电紧急定位信标（emergency position indicating radio beacons，EPIRBs），紧急定位发射机或 个人定位信标是用来在紧急情况下对人员或测量通过卫星进行定位的小型无线电发射机。它的作用是提供给救援人员目标的精确位置，以便提供及时的救援。5.数据传输数字微波传输设备、卫星等通常采用正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）。QAM调制方式同时利用信号的幅度和相位加载信息。这样，可以在同样的带宽上传递更大的数据量。IEEE802.11是当前无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）的标准。它采用2GHz或5GHz频段，数据传输速率为11 Mbps或54 Mbps。蓝牙（Bluetooth）是一种短距离无线通讯的技术。6.辨识利用主动及被动无线电装置可以辨识以及表明物体身份。（参见射频识别）7.其它业余无线电是无线电爱好者参与的无线电台通讯。业余无线电台可以使用整个频谱上很多开放的频带。爱好者使用不同形式的编码方式和技术。有些后来商用的技术，比如调频，上边带调幅，数字分组无线电和卫星信号转发器，都是由业余爱好者首先应用的。导航所有的卫星导航系统都使用装备了精确时钟的卫星。导航卫星播发其位置和定时信息。接收机同时接受多颗导航卫星的信号。接收机通过测量电波的传播时间得出它到各个卫星的距离，然后计算得出其精确位置。Loran系统也使用无线电波的传播时间进行定位，不过其发射台都位于陆地上。VOR系统通常用于飞行定位。它使用两台发射机，一台指向性发射机始终发射并象灯塔的射灯一样按照固定的速率旋转。当指向型发射机朝向北方时，另一全向发射机会发射脉冲。飞机可以接收两个VOR台的信号，从而通过推算两个波束的交点确定其位置。无线电定向是无线电导航的最早形式。无线电定向使用可移动的环形天线来寻找电台的方向。雷达雷达通过测量反射无线电波的延迟来推算目标的距离。并通过反射波的极化和频率感应目标的表面类型。导航雷达使用超短波扫描目标区域。一般扫描频率为每分钟两到四次，通过反射波确定地形。这种技术通常应用在商船和长距离商用飞机上。多用途雷达通常使用导航雷达的频段。不过，其所发射的脉冲经过调制和极化以便确定反射体的表面类型。优良的多用途雷达可以辨别暴雨、陆地、车辆等等。搜索雷达运用短波脉冲扫描目标区域，通常每分钟2－4次。有些搜索雷达应用多普勒效应可以将移动物体同背景中区分开来。气象雷达与搜索雷达类似，但使用圆极化波以及水滴易于反射的波长。风廓线雷达利用多普勒效应测量风速，多普勒雷达利用多普勒效应检测灾害性天气。加热微波炉利用高功率的微波对食物加热。（注：一种通常的误解认为微波炉使用的频率为水分子的共振频率，而实际上使用的频率大概是水分子共振频率的十分之一。）电力传输日本科学家提出了在太空中建立大型的太阳能电站，将电能转化为微波送回地球。2007年06月08日新浪科技新浪科技讯北京时间6月8日消息，据英国《泰晤士报》报道，美国麻省理工学院的科学家们完成了一项实验，他们使用两个相距2米的铜线圈，成功地通过无线电力传输点亮了一个功率为60瓦的电灯泡。动力无线电波可以产生微弱的静电力和磁力。在微重力条件下，这可以被用来固定物体的位置。宇航动力：有方案提出可以使用高强度微波辐射产生的压力作为星际探测器的动力。天文学是通过射电天文望远镜接收到的宇宙天体发射的无线电波信号可以研究天体的物理、化学性质。这门学科叫射电天文学。认知无线电网络远程医疗监护系统一种基于认知无线传感网络的远程医疗监护系统，该系统由基于FPGA的信号采集处理模块和CC2530的认知无线传输模块两个模块组成，并且信号采集处理单元具有最高150MHz、12位的信号采集能力和强大的实时信号处理能力，可以满足多数常见医学信号的采集处理，可实现远程医疗监护的目的。总体方案设计本系统以FPGA芯片为核心，由各种医学传感器组成的传感器模块、信号采集处理模块、认知无线传输模块、键盘显示模块以及报警模块等组合而成。系统整体框图如图所示。无线电网络前端的传感器模块负责采集医学信号，并将其输入信号采集处理模块，经过信号调理和AD转换后变为数字信号输入FPGA进行数字信号处理，处理后的信号传输到认知无线传输模块，通过模块上的认知无线协议栈接入认知无线传感网络，实现医学信号的采集、处理和无线认知传输的过程。终端监控设备能接收由前端采集处理后的医学信号，并将其与预设数值进行比较，如果超出预设数值，则由报警模块进行报警。信号采集处理模块信号采集处理模块完成的是信号输入、调理、放大滤波、数字处理等过程。医学信号通过接收前端接口进入信号采集处理模块，经过低噪信号放大器放大并转换为差分信号，再通过三阶巴特沃兹滤波器进行抗混叠滤波，然后进入高速AD转换器芯片进行采样。采样取得的信号传入到FPGA中进行数字信号处理，再传输至认知无线传输模块，完成原始医学信号的采集处理过程。信号采集处理模块由信号调理、高速AD转换、FPGA信号处理以及电源组成。1、信号调理信号在接入前端电路后需要经过信号放大调理、滤波后才能输入到AD芯片进行采样。人体的体征信号微弱，并且噪声大，所以需要引进低噪声放大器对原始信号进行调理。医学信号多种多样，需要设计一个通用性强，能够适配各种各样模拟信号的前端采集模块，可以选用高精度、高速的AD。既能提高前端适配信号的频率范围，又便于后续通过采样等方法灵活地提高采样精度。放大电路采用兼容单端和差分输入的低噪声信号放大器ADA4960作为输入信号的前级放大，并将输入信号转换为差分信号。ADA4960的增益由增益电阻的大小控制，同时受到负载影响。2、高速AD转换高速AD转换的实现是对经过调理和滤波信号的采样处理，采用的是AD9230芯片。AD9230是12位的高精度低能耗芯片，其采样信噪比达到65dB，最高采样率可达到250MSPS，并通过LVDS高速总线接入FPGA，最大功耗仅为434MV，适用于高速微弱信号的采样。同时，可以接受较宽范围的时钟输入，支持通过接口的线上编程，方便灵活控制其采样行为3、FPGA数字系统设计生物医学的原始信号引入的干扰较大，需要经过一系列的算法处理才能被还原，这要求处理模块具备较高的运算效率，可以实时处理一定复杂度的算法；另外，由于前端采集的信号类型各异，其处理单元也要具备较强的重配置和可编程的能力。因此，采用现场可编程门阵列（FPGA）作为信号处理单元的方案。FPGA芯片还为外围应用提供了丰富的接口，该系统采用的外围模块主要有作为键盘接口的GPIO接口、RS232接口及控制芯片、Flash储存芯片等基于认知无线电网络的远程医疗监护系统是慢性病病人、老人和孩子实时健康监护的重要依托。系统使用多种医疗监测传感器实现了对人体各项机能指标的实时监测，同时使用认知无线网络进行数据传输，使得被监护人可以在更多的空间内自由活动。该系统不仅实现了频谱的高效利用，还有效地缓解了频谱资源紧张的问题。在不远的未来，基于认知无线电的远程监护系统会得到普遍运用。}