新疆村村响应急广播远程唤醒系统的技术实现

   村村响“应急广播”是指在面临突发公共事件时，利用广播电视系统向公众通告紧急事件的信息。基于广播电视系统向社会公众传播应急信息是进行快速广泛预警、及时通报灾情、协助防灾救灾的有效手段。我国已建成了世界上覆盖人口最多，中央与地方相结合，有线、无线、卫星、互联网等多种手段并用，传统媒体和新兴媒体共同发展，覆盖全国、遍布城乡、通达千家万户的广播电视网。目前我国广播电视行业正在开展应急广播系统的研究，拟通过各种类型的广播电视传输覆盖系统实现应急广播消息的发送。

  要想构造省级乃至全国的应急广播网，村村响应急广播信令的内容一般包含应急广播标识域、应急广播消息ID、发送流程类型、事件类型、事件级别、编码字符集、发送时间和持续时间等诸多内容以及数字签名的内容，这些内容一般有1千多比特的数据量。

  中波调幅广播因传输距离远，广播收听设备简单，具有不可替代的战备应急优势。中波广播因为采用调幅方式，比起调频广播，更容易受到噪声的干扰如要做应急处理，可以将主控室里的“SMOD编码器”主机断电处理，所有与寻址器变为直通。

   信号带宽的考虑：只有从最基本的音频基带信号考虑，在其中插入应急广播信令，才能广泛应用于各种广播电视网。为使应急广播信令的载入不影响原有广播信号的传输流程，需将应急广播信令调制到广播电台可支持发送的音频范围内，使应急广播信令作为输入音频信号的一部分发送到各种广播调制设备中在空中传输。各类传输设备所支持的输入音频范围为，中波：[60Hz，4.5kHz]，短波：[60Hz，5kHz]，调频：[30Hz，15kHz]。因此应急广播信令可选的带宽范围为[60Hz，4.5kHz]。可发送的音频范围有限，想要在有限的频谱资源范围内发送信息，应尽量选取频谱效率高的调制解调方式。而且中波相邻电台之间的频率间隔是9kHz，台与台之间的信号频谱没有任何间隙。所以信令的带外频谱应该尽可能的低，来最大限度的减少对相邻电台的干扰。

  播放时常的考虑：因为是利用现有的广播系统插入应急广播信令，为了不影响正常的播音，信令时长不宜太长。播音员的语速一般为180个字/分钟，当一句话最多有两个字被“吃掉”时，一般不会影响整句话的语义解读，所以信令时常最好不大于0.67s左右。

  接收最差场景的考虑：由于广播覆盖范围大，接收环境复杂，接收效果好坏不一，在采用市面上主流的中档收音机接收信号，语音可懂的3级接收质量下，接收机必须可靠地解析出应急广播信令。当广播接收质量低于三级之后是无须考虑的，因为即使此时信令能通过正确解码获得，而启动应急广播终端，也因为收音质量太差听不清楚语音、语义而变得没有意义。

终端成本的考虑：为了能大面积推广，接收机在可靠接收的前提下，成本越低越好，所以解调运算量也需考虑。传输码率的考虑：双音多频 DTMF（Dual Tone Multi Frequency）信号由高频群和低频群组成，高低频群各包含4个频率。一个高频信号和一个低频信号叠加组成一个组合信号，代表一个数字。DTMF信号有16个编码。根据DTMF标准，每个组合信号的持续时间至少65ms以上，一秒钟最多能发送15个符号，相当于60比特的信息。而根据广电总局多级联动应急广播的协议，每个信令大约包含1200比特左右的有效信息。想要在0.67s左右的时间内传递完成，采用DTMF作为应急广播信令的调制方式，传输速率是远远不能达到要求的。这里是在还没有考虑冗余纠错的情形下。

  而作为现代通信调制方式之一的MSK，是可以较容易达到这种码率要求的。MSK(小移频键控) 是FSK（频移键控）信号的相位始终保持连续变化的一种特殊方式，也可以看成一种特殊的CPFSK（连续相位频移键控）信号，“小”是指这种调制方式能以小调制指数（0.5）获得正交信号；MSK有时称为快速频移键控（FFSK），“快速”是指在给定相同的频带内，MSK比2PSK数据传输速率更高，且在带外的频谱分量比2PSK衰落更快。MSK调制方式具有抗干扰能力强、包络恒定、相位连续、频带利用率高、带外辐射小等优点，比较适合在窄带信道中传输。同时因为信号包络是恒定的，系统可以使用廉价高效的非线性器件。在后来的实验中，当接收的音频基带信号因为幅度过大而出现饱和削峰时，依然能正确的恢复出调制的相位信息，也证明了这一点。

  没有采用带外频谱泄露更低的GMSK 的原因是经过仿真及实验得知，在同等信噪比情况下，MSK的误码率要比GMSK低，故本系统采用MSK调制方式。纠错编码的考虑：MSK虽然有较强的抗干扰能力，经过实际实验，依然不能满足需求，因此在本系统中还引入了FEC（前向纠错）编码技术。通过选择合适的LDPC矩阵，仿真和实验证明LDPC 编码纠错能力优于同等码率和复杂度的卷积码，故本系统采用LDPC编码。同时因为LDPC的特点，无需进行交织处理来离散较长的突发差错.新疆村村响应急广播