开车出城同一个电台的信号越走越弱可你没动手收音机自己跳到了另一个频率节目一点没断。这件几乎察觉不到的事背后是一套跑了四十年的技术RDS以及它里面那项叫AF的功能。它从哪来、靠什么工作得从源头说起。先有交通台识别才有自动换台故事的起点在德国。上世纪70年代西德的广播技术研究所(IRT)和收音机厂商Blaupunkt搞出一套叫ARI的系统用一个57 kHz的副载波在调频广播里标记这个台正在播交通信息。车上的收音机认得这个标记能优先找到交通台。ARI解决的是一个很窄的问题让开车的人快速锁定路况播报。1974年欧洲广播联盟(EBU)在巴黎立了个项目想做一套比ARI更灵活的东西。目标里有一条格外重要当一个广播网在多个频率上播同一套节目时让接收机能自动重新调谐。这句话就是日后AF自动换台的初心。这套系统就是RDS(Radio Data System无线电数据系统)。EBU在1984年发布了第一版规范(Tech 3244)后来由CENELEC定为欧洲标准EN 50067也进了国际电联的BS.643建议。90年代初美国推出了对应的版本RBDS。从此一条看不见的数据流搭着调频信号进了千家万户的收音机。RDS长什么样一根57 kHz的细管子RDS的物理层不复杂。调频立体声广播里本来就有一个19 kHz的导频RDS的数据副载波放在它的三次谐波57 kHz上和音频复用在一起发射出去。数据速率只有1187.5 bit/s很慢。为压低57 kHz附近的能量、不干扰立体声解码器的锁相环每个数据比特还要先做差分和双相位编码。数据按组来组织。一个组104位分成四块每块26位16位是信息字另外10位是校验字里面带了偏置字既让接收机能对齐块边界又能纠正一小段突发错误。组分16种类型不同类型装不同的东西。跟自动换台关系最密的是0A组台名、交通标志和AF频率表都在里面。▲图注RDS把数据切成104位的组、26位的块自动换台要用的PI和AF表都装在0A组里。RDS能装的东西不止一样。PI是节目识别码PS是那个8个字符的台名PTY标节目类型RT能推一小段文字CT对时钟TP/TA标记交通节目和交通播报EON让接收机能盯着别的网络的动静TMC把结构化的路况送进导航。这些都挤在那1187.5 bit/s里轮流发。AF只是其中一项。8个字符而且是拉丁本位PS这8个字符不是随便什么字符都能放。RDS有自己的一张代码表定义在标准的附录里默认那张是EBU拉丁字符集拉丁字母、西欧的重音字母、数字和一些符号文本往里送之前得先按这张表转码。标准里还有两张可选的备用表覆盖的也不过是希腊、西里尔那一圈没有一张放得下汉字、假名这样的表意文字。原因是时代。RDS是上世纪七八十年代欧洲人为欧洲广播做的那会儿Unicode还没出生要等到1991年才有设计者眼里的多语言就是西欧那几种拉丁语言。于是中日韩这些国家PS里放不进本地文字只能退而求其次中文台显示拼音或英文简称日本干脆另起炉灶用自己的FM文字多重广播(DARC)去承载假名和汉字。这个坑一直到2010年代后期的RDS2才补上它引入了UTF-8和更长的台名字段官方点名就是要容纳中文、印度、阿拉伯等非拉丁文字。从1984到那时东亚文字在PS里缺席了三十多年。RDS在国内一直没大规模用起来多少也和这条有关。字符集当然只是原因之一但确实绕不过去少数电台上过RDSPS里显示的却是City FM、NewsRadio这类拉丁字符和听众之间隔了一层存在感始终不深。▲图注真实RDS显示屏上的台名清一色拉丁字符这套字符集里原本就没给汉字留位置。AF的核心PI码这张身份证自动换台要成立接收机先得认出另一个频率上播的是不是同一套节目。这靠的是PI码。同一套节目无论在多少个发射台、多少个频率上播PI码都一样。PI就是节目的身份证。一个广播网会在每个频率上通过0A组广播一张AF频率表列出这套节目还在哪些频率上能收到。接收机把这张表连同PI码一起存下来。于是换台的判据变得很干净当前频率的信号变弱时接收机不是随便找个更强的台跳过去而是在AF表里挑一个信号更强、并且PI码相同的频率。信号更强保证听得清PI相同保证换过去还是这套节目。两个条件缺一不可。AF表有两种编码方法。方法A是一张简单的同节目频率表适合各频率播的内容完全一致的网络。方法B把频率成对编码能区分主频率和区域变体应对一个网络在某些时段插播地方节目的情况。这时相邻区域的频率虽然PI相关内容却未必完全一样方法B让接收机知道哪些能无缝跟、哪些要当区域台处理。接收机这一侧怎么完成一次无声的换台真正的功夫在接收机里。它要一直维护一张带信号质量排序的AF候选表AF表里的每个频率都得知道当下能收到多强。难点在于车上通常只有一个调谐器它正忙着放当前这个台腾不出手去测别的频率有多强。办法是趁音频的间隙极短暂地离开当前频率跳到某个AF上测一下场强再跳回来。这个采样窗口只有毫秒级大多数时候人耳听不出来信号本就临界时偶尔会有一丝可闻的痕迹。更好的车机用两个调谐器或者叫相位分集接收一个负责放音另一个在后台常驻不停地扫AF、盯场强。这样监测和放音互不打扰换台就真的无缝了。流程连起来是这样接收机持续更新AF候选表的质量排名当前频率的场强跌到阈值以下、并且候选表里有一个同PI、场强更好的频率时就切过去把它变成新的当前频率同时用新频率上广播的AF表刷新候选。整个过程不需要人插手。你要做的只是一直往前开。▲图注自动换台要两条同时满足才动作信号更强且PI相同。组成台端和车端各干什么一套能自动换台的系统两头都得配齐。台端的核心是RDS编码器。它按组和块的格式把PI、PS、AF表这些数据编排好生成那路57 kHz的副载波再和音频一起送进调频发射机。AF表怎么填是台里的工程配置把这套节目实际在用的所有频率正确地列进每个频率的广播里一个都不能漏、也不能错。车端是一个RDS解调解码链从调频复合基带里取出57 kHz那一路解出比特流做组同步和纠错还原出PI、AF这些字段再交给换台决策逻辑去比场强、比PI、定阈值。今天这一整套基本都集成在车规调谐器芯片的数字部分里了。边界这根管子很窄AF好用但它的能耐被那根很窄的数据管子框死了。第一是PI碰撞。PI码的空间有限不同地区偶尔会撞上相同或相近的码方法B也只能缓解区域变体缓解不了根本的编码冲突一旦撞上就可能误切到一个其实不是同一套节目的台。第二是切换痕迹。单调谐器的采样式监测在信号临界时难免留下可闻的瞬断。第三是容量。1187.5 bit/s要分给PI、PS、AF、TP、RT、TMC等等一起用留给每一项的都不多AF表的长度、刷新的速度都有上限。RDS能让节目跟着车走但它给不了更丰富的东西一屏图文、多语言、真正意义上的数据业务都不是这根管子的量级能承载的。它是在模拟调频的既有框架里打的一个很聪明的补丁。同一个问题数字广播的另一种答法让节目跟着车走这件事数字广播接着往下做而且和RDS一脉相承。DRM里有一项AFS(交替频率信令)跟RDS的AF对付的是同一个难题信号弱了怎么无缝跟到同一套节目的另一个落点。概念相通能耐却宽得多。RDS的AF只能在调频波段里、同一套模拟节目的几个频率之间跳。DRM的AFS不受这个框它能把一套节目的替代落点跨波段、跨标准地列出来同一套节目在另一个DRM频率上、在模拟中波短波上、甚至在调频RDS上的版本都能挂进这张表。于是一台多标准接收机能在数字DRM和模拟调频之间来回跟着同一套节目走。这在模数同播的阶段格外有用数字信号收不到了就自动落回同一套节目的模拟版听众几乎无感。DAB那边也有对应的业务跟随(service following)靠干净的业务标识跟踪节目不必像PI那样担心碰撞。数字这一代的共同点是身份标识更干净判据更丰富还能带上台标、节目单这些元数据一起走而不只是同PI、更强场强两条。再往外一层是把广播和互联网也连起来这一步靠的是RadioDNS。接收机拿广播端的身份(RDS的PI、DAB或DRM的业务标识)去做一次DNS查询解析到这套节目在网上的落点节目单、图文、乃至IP音频流都能当作又一个替代版本挂进来。到这一步同一套节目在调频、数字、互联网上的多个版本才真正连成一张网接收机在其中挑最稳的那条走。这些机制最终汇到同一台设备上。现在讲的车载多模融合接收机同时支持模拟调幅、模拟调频、数字调幅、数字调频和互联网音频靠的正是这一整套服务跟随机制在多类信号之间无缝切换。同一套节目哪种信号此刻最好它就让你听哪种你甚至不会察觉切换发生过。说到底AF是用一根57 kHz的细管子在模拟调频上把跟台这件事尽量做好DRM的AFS、DAB的业务跟随、再加上RadioDNS则是把承载和寻址的能力从一开始就做宽让跟随、图文、业务都长在同一套体系里。前者是巧后者是从地基上重来。▲图注从一根57 kHz副载波上的AF到把模拟、数字、互联网都收进一台设备跟台这件事走了四十年。四十年前那根为标记交通台而生的副载波今天还在每一台调频车机里默默地帮你换台。它当年想回答的问题怎么让节目稳稳地跟着一辆开动的车并没有过时只是数字广播正在用另一种方式把这个答案重写一遍。