rds调频副载波广播应用技术介绍原创

1、1 RDS 简介RDS 调频副载波广播应用技术介绍 2注：部分资料来自网络按照标准(GB4311.3-84)规定，我国调频广播的频率范围为 87.5108MHz，为防止调频台间的相互干扰，规定各之间的频道间隔为 200kHz，最大频偏为 75kHz，最高调制频率为 15kHz。即调频立体声广播的基带信号理论带宽为 53 kHz、调频单声道广播的基带信号频宽为 15 kHz，故在调频广播中，53100 kHz 或 15100 kHz 的频带几乎是闲置的， 因此在每个调预频道中，可扩展出多个副信道，不仅传送多套节目，而且还可以传送数据和其 它信息，这充分利用了频率资源和技术设备。这些技术我们称之为

2、调频多工技术（多节目广播、SCA、RDS）。其频率分布如图一所示。 图一 调频多工广播频谱分布图 其中，RDS（Radio Digital System）是由欧洲广播联盟（EBU）于 1984 年提出的技术标准 EBU 3244。该技术充分利用了现有调频广播的带宽，不需要分配专门的带宽，57KHz 的副载波数据信号叠加在调频节目频段上，在接收音频信号的同时可收到数字信号。数据内容包括名称、节目类型、交通信息、标准时间、广告信息等。现在常用的 RDS 模式， 一般是指利用 FM 广播的副载波携带数据资料的一种工作方式，如图二所示。 RDS 硬件规范 1）副载波导频：57KHz +/- 6Hz，对

3、主载波标称频偏+/-1.0KHz 至 +/-7.5KHz; 2） 调制方法：PSK（相移键控） 3） 数据传输比特率：1187.5bit/s 2 RDS 数据格式RDS 的数据信号传送是以帧为一个基本单元，一次有效的数据采集至少是一个完整的数据帧，其格式如图三所示。一帧数据由 4 个数据块组成，每个数据块包含 26 比特数据位， 高 16 位是信息代码，低 10 位是校验码和数据块识别号（即图中偏移量）。数据传输比特率是 1187.5Hz。所以一帧数据共有 104 比特，传输时间约为 87.6 毫秒，也就是说每秒钟可传送 148 个字节的信息，除去冗余信息，有效的信息载荷为 92 字节。 图三

4、 RDS 帧数据格式 （1） 图三主要术语中解释如下：identification)是 的识别码，正如人的号码一样，每个都有一个唯一 的 PI，所以说同一指的是具有相同 PI 的。在 AF 功能打开的情况下，如果 RDS 信号持续衰弱超过一段很长的时间，RDS 会在全 FM 频段搜索一次查找具有相同 PI 的频点。 PS 节目业务名称。使能显示正在收听的节目业务名。 PTY-节目类型。随节目同时发出，每个 RDS 都有一个 PTY 属性，表示当前正在播放的节目的类型，这些类型可以是以下 31 种之一：节目类型码 PTY 只出现在数据块 2。 用户可以根据自己的喜爱选择让搜索其中的一种类型，但有

5、几种类型不可用于 PTY 搜索： None, TEST, Alarm。 这个是节目类型码，见下表： 序号 编码 节目 描述 000000无 无 100001新闻 对事实的简短描述，包括新闻报纸摘要和公众观点 200010 在新闻基础上拓宽加深的专题节目，包括的辩论或分析 300011信息 提供各种咨询的节目，包括天气预报、节目介绍、经济信息、消费指南、 外汇牌价、寻医问药、广告等 400100体育 涉及体育项目的专题节目，如介绍体育知识、现场直播体育比赛等 500101教育 主要为教育目的而办的节目，如广播函授、广播讲座等 600110文学 包括广播剧、系列剧、小说连播和评书连播 700111

6、科技 有关自然科学和工程技术的节目 801000综艺 内容丰富、形式多样的以娱乐为主要目的的节目 901001热线 听众和主技人可借助电话直接讨论问题、发表看法、提出要求的节目 1001010专题 上面各类中没有包括的以语言为主的节目，如少儿节目、军事节目、法 制节目等 1101011通俗音乐 1201100严肃音乐 1301101轻松音乐 1401110音乐 1501111戏曲 1610000其他音乐 .未定义 3111111EWS用来传输紧急消息 除非有意外或要求测试传送 否则它很少发送 TP - 交通节目识别。是一个开关信号，指明正在收听的节目业务是否播送交通公告的节目。交通节目代码 T

7、P 只出现在数据块 2。 TP 码和 A/B 码组合使用，这时候 A/B 码为 TA 码，也就是说当传送的是广播文本的时候， 才定义为 A/B 码。见下表： 3 注：部分资料来自网络TP 码 TA 码 应用 00本节目不播送交通公告和其他网络信息(EON)01本节目不播送交通公告，播送关于另一个有交通公告节目的 EON 信息 10本节目播送交通公告，但现在没有播送 11本节目正在播送一个交通公告 TA 交通公告识别。是一个切换信号，指明是否正在播送交通公告。 AF 替换频率表。此表给出在同一或相邻区域内播送同一节目的各发射机的频率信 息。AF功能是RDS功能最复杂的功能，该功能是为解决汽车从一

8、个地区走到另一个地区始终能够保持接收同一信号，而且实时切换到同一信号最强的发射频率上。如图四所示。 甲 的发射台频率f2甲 的发射台频率f1图四 自动频率切换 一个 RDS 一般会对应多个发射频率实现区域覆盖，为实现在这些频率内切换 RDS 会向传送一张 AF 表，该表的内容包含了该 RDS 的所有发射频率，这样就可以根据这个 AF 表信息在不同频率间切换。 DI-解码器识别。是一个切换信号，指明广播节目使用的16 种工作模式的哪一种（或其合成）。 RT 广播文本。播音同时可在显示屏显示的文本信息。如文字新闻、节目介绍等。每次最多发送64个字符。 EON-增强的其他网络信息。有此功能的 既可收

9、听调谐节目，又可通过EON 功能收听相互参照的其他节目的交通公告。 CT时间和日期。广播节目和日期码，使用 UTC 制式，包含日期、时间、时区，每分钟发送一次。精度在0.1 秒。并又自动转为当地时。在 RDS clock 打开的情 9注：部分资料来自网络况下，RDS 可以自动校正的系统时钟，根据 RDS 规范具有时钟校正的 RDS 每分钟要发送一次校正信息，第一次校正时至少需要 2 分钟，因此必须连接两次接收到 RDS 校正信息，且两次校正相差 1 秒才能实施对系统时钟的校正。应该在半小时内自动校正系统时钟。 Block1Block2Block3Block4PI 码 标识码日期 17 位（本块

10、再加 上块 2 的最后一位） 小时 6 位 分钟 6 位 时间 差 6时间信息为二进制码，时间应满足分钟的边沿出现于时钟结束后误差不超过 0.1 秒；日期是按约简略日表达，对应十进制的 099999 位二进制码；本地时间差表示为半小时的整数倍，范围是-12+12 小时之内，由 6 位二进制表示，最高位代表正、负时差；所传送的日期和时间应该精确，否则相应的码应置为零。 EWS 紧急报警系统。紧急情况下使用的，可自动调谐且识别此信息。则不管 处于何种模式会立即切换到收音模式收听 Alarm。且不响应任何按键。RDS 信号突然中断，持续 3 秒以上，此时有些会进行一次 PI SEEK 操作，搜索一个

11、正在播放 Alarm 信息的。在 Alarm 结束后恢复到原来工作模式。 LN 定位和导航。给出发射台的位置信息，为导航和定位提供数据。 M/S -音乐/语言切换。听众可根据此信号调整的音量和音调以达到最佳效果。 TMC - 交通信息通道。用于传送交通编码信息，格式待定。 RP - 广播寻呼。功能类似寻呼机。 IH -内部应用。由各个广播机构自行决定。 PIN -节目栏目号。广播所公布的预定的节目开始日期和时间，用此设置预收听节目。 TDC透明数据信道。用以传送图形数据的信道，有32 个子信道。 需要注意的是，RDS 数据结构共有 16 组编码，每组编码上有四个数据块，每块里又各有 26 个

12、bit。其中 16bit 是信息字，10bit 是校验字，如图五所示。 其中各个偏移量对应的具体数值如下： 偏移量 A = 0x00fc；偏移量 B = 0x0198；偏移量 C（版本 A）= 0x0168； 偏移量 C（版本 B）= 0x0350；偏移量 D = 0x01b4 3 RDS 数据接收及处理RDS 硬件主要包括微处理器、频率合成调谐器、电源、功放和喇叭等，其中调谐器负责接收信号。如图六所示。 RDS解码接收PSK数据流。微处理器对RDS数据流进行解析，同时控制的频率合成电路。人机界面中使用LCD或VFD显示器，显示内容、当地时间、RDS播放信息等。 目前已经有多家公司开发出了 R

13、DS 接收解码芯片，如 PT2579S、SAA6588 以及全集成的 SI47XX 系列等，接收芯片完成数据解调和信道解码纠错处理后，通过 SPI 输出数据，为了及时响应 RDS 解调器 SPI 接口送来的数据，单片机 MCU 数字信号处理单元采用外部中断方式来采集数据，RCLK 接上升沿外部中断输入口，RDATA 接单片机 IO 口。注意时钟周期是842us，每次采集数据后在中断服务程序中处理数据的时间不能太长，最好在 200us 到 300us 以内。 根据图三的帧数据结构看出，一帧完整的数据传输的顺序是数据块 1、数据块 2、数据 块 3、数据块 4、，而每个数据块的 26 个位传输顺序

14、是高位在前，即先传输右边高位数据。 要接收一帧完整的数据，首先要以数据块 1 作为数据同步、然后可以按顺序分别接收其它三个数据块。如果某一数据块出现接收错误，其他该帧已接受数据必须丢弃，重新同步。 3.1 第一阶段数据块 1 接收和同步定义位长 16 比特的数据存储数组 R_buf4,用于存放 4 帧数据的有效信息，即每个数据块的高 16 位。设置长度为 4 字节的数据接收缓冲器 Rbuf，共有 32 比特。其数据结构如下： D15 D14 D13 D12 D11 D10 D 9 D 8 D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D1 X X X X X X C9 C 8 C 7 C 6

15、 C 5 C 4 C 3 C 2 C1C0其中 D15 - D0 是 16 比特信息数据，X 是不用的 6 比特位。 C9 - C0 是 10 比特包含有信息数据的校验码和数据块同步字。 每次中断接收到 1 位数据后，Rbuf 各位逻辑左移一位，新的数据位存入右边最低位。数据结构变化如下： D14 D13 D12 D11 D10 D 9 D8 D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D1 C 9 X X X X X XC 8 C 7 C 6 C 5 C 4 C 3 C 2 C1 D 0 Bi其中 Bi 为新接收的数据位，注意未使用的 6 比特 XXXXXX 不参与左移运算。 因为 RC

16、LK 是持续输出的接收时钟，即使在无 RDS 数据的时候也是如此。因此为了确定Rbuf 是否收完了一个数据块 1,每次新接收一位数据都需要对 Rbuf 进行一次 CRC 校验和同步字的判断。RDS 校验码的生成多项式为： g(x)= x10 + x8 + x7 + x5 + x4 + x3 +1根据该多项式对高 16 位数据进行 CRC 校验码计算，得到校验码 Dcrc 再和低 10 位数据做异或运算,如果该运算结果等于数据块 1 的同步字偏移量 A，则表明数据块 1 的数据接收正确完成。Rbuf 的高 16 位数据就是数据块 1 的有效信息代码。接收流程如图四所示。 进入中断程序Rbuf 逻

17、辑左移 1 位，RDATA 存入最低位 计算 Rbuf 高 16 位 CRC 校验码 DcrcNODcrcRbuf(低 10 位) 等于偏移量 A ？ YESRbuf 高 16 位 存于R_buf0退出中断程序图四 数据块 1 接收程序流程图 3.2 数据帧的其它三个数据块的接收一旦数据块 1 正确接收并完成同步后，就可以用计数的方式进行其它三个数据块的接收。每接收 26 比特的数据就做一次 CRC 校验和块同步确认，算法和 3.1 介绍的一样。但是偏移量 A 需要分别换为偏移量 B、偏移量 C、偏移量 D。每次数据块正确接收后就存入相应的接受缓冲区 Rbuf，直到数据块 4 接收完成，为了保

18、证数据帧的正确性，每当校验结果出现错误，都必须重新回到数据块 1 的接收阶段又从数据帧同步开始。 4 RDS 技术应用开发1991 年RDS 首次在中国推介，至1995 年，启用RDS广播的 人民国家标准广播数据系统技术规范出台（GB/T15770-1995）。由此拉开了我国RDS技术的应用帷幕。在技 术上应用项目上都提出了相应的解决方案，RDS完全可以跳出交通广播的局限，成为当代信 息社会信息发布的又一重要渠道。成都信达通信技术工作室集高校和企业的双重优势，拥有良 好的技术开发环境，近年来团队已开发了多种应用系统，可以广泛用于智能交通、农业防灾减灾、公众信息发布、固定和移动载体广告、新农村“

19、村村响”广播、教育、气象信息发布等诸多领域。据有较好的发展前景。 目前已经开发或可以移植使用的应用系统有：1、 智能交通信息发布系统，通过市区RDS广播发路交通信息，利用分布在城区的 固定式LED屏和车载移动式 接收文字和图标信息，实现交通诱导、分流管理等功 能。在出现紧急情况时，可以自动打开并按照设定音量进行语音或文字预警（注： 语音信号可以为任意设定的调频主频信息）。 2、 公众信息发布系统，通过RDS发射机可以快速实现几乎“零时差”公众信息发布， 既可以通过分组寻址选择接收对象，又可以以广播形式集体信息发布，不依赖电信移动等网络，在重大发生时具有强烈的时效性。信息形式包括文字和语音信号（注：语音信号可以为任意设定的调