一、RDS簡介
按照標準(GB4311.3-84)規(guī)定，我國調頻廣播的頻率范圍為87.5~108MHz，為防止調頻臺間的相互干擾，規(guī)定各電臺之間的頻道間隔為200kHz，最大頻偏為75kHz，最高調制頻率為15kHz。即調頻立體聲廣播的基帶信號理論帶寬為53kHz、調頻單聲道廣播的基帶信號頻寬為15kHz，故在調頻廣播中，53-100kHz或5-100kHz的頻帶幾乎是閑置的，因此在每個調預頻道中，可擴展出多個副信道，不僅傳送多套節(jié)目，而且還可以傳送數據和其它信息，這充分利用了頻率資源和技術設備。這些技術我們稱之為調頻多工技術(多節(jié)目廣播、SCA、RDS)。其頻率分布如圖一所示。
圖一 調頻多工廣播頻譜分布圖
其中，RDS (Radio Digital System) 是由歐洲廣播聯盟 (EBU)于1984年提出的技術標準EBU 3244。該技術充分利用了現有調頻廣播的帶寬，不需要分配專門的帶寬，57KHz的副載波數據信號疊加在調頻節(jié)目頻段上，在接收音頻信號的同時可收到數字信號。數據內容包括電臺名稱、節(jié)目類型、交通信息、標準時間、廣告信息等?，F在常用的RDS模式，一般是指利用FM廣播的副載波攜帶數據資料的一種工作方式，如圖二所示。
圖二 RDS發(fā)射系統(tǒng)構成
RDS硬件規(guī)范
副載波導頻:57KHz±6Hz，對主載波標稱頻偏±1.0KHz至±7.5KHz；
調制方法：PSK（相移鍵控）；
數據傳輸比特率：1187.5bit/s。
二、RDS數據格式
RDS的數據信號傳送是以為一個基本單元，一次有效的數據采集至少是一個完整的數據幀。一幀數據由4個數據塊組成，每個數據塊包含26比特數據位高16位是信息代碼，低10位是校驗碼和數據塊識別號(即圖中偏移量)。數據傳輸比特率是1187.5Hz。所以一幀數據共有104比特，傳輸時間約為87.6毫秒，也就是說每秒鐘可傳送148個字節(jié)的信息，除去冗余信息，有效的信息載荷為92字節(jié)。
圖三 RDS幀數據格式
三、RDS數據接收及處理
RDS接收機硬件主要包括微處理器、頻率合成調諧器、電源、功放和喇叭等，其中調諧器負責接收電臺信號。如圖四所示。
RDS解碼接收PSK數據流。微處理器對RDS數據流進行解析，同時控制接收機的頻率合成電路。人機界面中使用LCD或VFD顯示器，顯示電臺內容、當地時間、RDS播放信息等。
圖四 RDS接收機框圖
目前已經有多家公司開發(fā)出了RDS接收解碼芯片，如PT2579S、SAA6588以及全集成的SI47XX系列等，接收芯片完成數據解調和信道解碼糾錯處理后，通過SPI輸出數據，為了及時響應RDS解調器SPI接口送來的數據,單片機MCU數字信號處理單元采用外部中斷方式來采集數據，RCLK接上升沿外部中斷輸入口，RDATA接單片機IO口。注意時鐘周期是842us，每次采集數據后在中斷服務程序中處理數據的時間不能太長，最好在200us 到300us以內。
根據圖三的幀數據結構看出，一幀完整的數據傳輸的順序是數據塊1、數據塊2、數據塊3、數據塊4，而每個數據塊的26個位傳輸順序是高位在前，即先傳輸右邊高位數據。要接收一幀完整的數據，首先要以數據塊1作為數據同步、然后可以按順序分別接收其它三個數據塊。如果某一數據塊出現接收錯誤，其他該幀已接受數據必須丟棄，重新同步。
3.1第一階段數據塊1接收和同步
定義位長16比特的數據存儲數組R_buf4,用于存放4 數據的有效信息，即每個數據塊的高16位。設置長度為4字節(jié)的數據接收緩沖器Rbuf，共有32比特。其數據結構如下：
其中D15-D0是16比特信息數據，X是不用的6 比特位。
C9-C0是10比特包含有信息數據的校驗碼和數據塊同步字。
每次中斷接收到1位數據后，Rbuf各位邏輯左移一位，新的數據位存入右邊最低位數據結構變化如下:
其中Bi為新接收的數據位，注意未使用的6比特XXXXXX不參與左移運算。
因為RCLK是持續(xù)輸出的接收時鐘，即使在無RDS數據的時候也是如此。因此為了確定Rbuf是否收完了一個數據塊1,每次新接收一位數據都需要對Rbuf進行一次CRC校驗和同步字的判斷。RDS校驗碼的生成多項式為:
根據該多項式對高16位數據進行CRC校驗碼計算得到校驗碼Drc再和低10位數據做異或運算,如果該運算結果等于數據塊1的同步字偏量A，則表明數據塊1的數據接收正確完成。Rbuf的高16位數據就是數據塊1的有效信息代碼。接收流程如圖五所示。
圖五 數據塊1接收程序流程圖
3.2數據的其它三個數據塊的接收
一旦數據塊1正確接收并完成同步后，就可以用計數的方式進行其它三個數據塊的接收。每接收26比特的數據就做一次CRC校驗和塊同步確認，算法和3.1介紹的一樣。但是偏移量A需要分別換為偏移量B、偏移量C、偏移量D。每次數據塊正確接收后就存入相應的接受緩沖區(qū)Rbuf，直到數據塊4接收完成，為了保證數據的正確性，每當校驗結果出現錯誤，都必須重新回到數據塊1的接收階段又從數據同步開始。
四、RDS應急廣播技術應用
1991年RDS首次在中國推介,至1995年,啟用RDS廣播的中華人民共和國國家標準《廣播數據系統(tǒng)技術規(guī)范》出臺(GB/T15770-1995)由此拉開了我國RDS技術的應用帷幕。在技術上應用項目上都提出了相應的解決方案，RDS完全可以跳出交通廣播的局限，成為當代信息社會信息發(fā)布的又一重要渠道。近年來我國已開發(fā)了多種應用系統(tǒng)，可以廣泛用于智能交通、農業(yè)防災減災、政府公眾信息發(fā)布、固定和移動載體廣告、新農村“村村響”廣播、教育、氣象信息發(fā)布等諸多領域，具有較好的發(fā)展前景。
自然災害、氣象預警信息發(fā)布系統(tǒng)，利用各地已有的調頻廣播電臺或有線電視系統(tǒng)，加上RDS編碼器后，既可實現無線方式的預警信息發(fā)布，又可以通過有線電視實現共纜信息發(fā)布，多渠道、多途徑解決快速預警發(fā)布的難題，在國家或者省一級大型預警信息發(fā)布系統(tǒng)中，利用RDS的自動信息識別功能，還可以自動尋找預警信道和預警信息，在防災減災和建設和諧社會過程中都具有十分重要的意義。