孫文坡/黑龍江人民廣播電臺八0四臺

數(shù)字化技術(shù)在廣電微波傳輸中的應(yīng)用

孫文坡/黑龍江人民廣播電臺八0四臺

廣播電視微波傳輸網(wǎng)運行至今已超過20年，全國已擁有2569座廣播電視微波站，電路總長8.75萬多公里，其中數(shù)字微波電路6000多公里，使用了1.4GHz、8GHz、及6GHz、7GHz、10GHz的部分頻率資源。黑龍江省于2013年開始全面推進廣播電視微波網(wǎng)數(shù)字化改造工作，牡丹江市現(xiàn)有的6座微波站，已基本完成數(shù)字微波一期改造任務(wù)。而八0四臺微波站作為全省微波干線網(wǎng)的重要樞紐，起著上承接依蘭站、下傳牡丹江及周邊縣市的中繼作用。為確保該微波站在數(shù)字化改造后能夠發(fā)揮出更大的潛力和作用，筆者通過借鑒《黑龍江省廣播電視微波網(wǎng)數(shù)字化改造過渡方案》以及其它相關(guān)資料，對廣播電視微波網(wǎng)數(shù)字化改造從理論上進行了簡要闡述。

數(shù)字化；微波；傳輸；應(yīng)用

一、引言

隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是數(shù)字傳輸技術(shù)在光纖通訊中的突破性應(yīng)用，使得光纖具有海量傳輸?shù)哪芰ΑＳ捎诔休d業(yè)務(wù)上的擠壓和有線電視接入網(wǎng)對廣播電視節(jié)目需求的膨脹，模擬微波傳輸從傳輸容量和傳輸質(zhì)量上都不能滿足要求。另外，由于模擬微波設(shè)備已經(jīng)陳舊，技術(shù)手段落后，傳輸能力有限，不能滿足節(jié)目傳輸要求，但模擬微波的頻率資源十分寶貴，如果再不加以改造和利用，有可能該頻率資源將不再分配給廣電部門使用，我們將會永遠失去長途微波傳輸這個重要的戰(zhàn)略資源和技術(shù)保障手段。微波的數(shù)字化改造已成為廣電技術(shù)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。

二、數(shù)字微波在廣播電視信息傳輸體系中的定位

衛(wèi)星、光纜、微波是三種不同的傳輸技術(shù)手段。衛(wèi)星、微波是無線傳輸，光纜是有線傳輸；衛(wèi)星是空間傳輸，光纜、微波是地面?zhèn)鬏敚叨急粡V播電視傳輸網(wǎng)采用，各有優(yōu)缺點。

（一）與光纜傳輸電路比，數(shù)字微波具有如下優(yōu)缺點

1.抗電路中斷性能強；

2.抗災(zāi)害能力強；

3.對人為破壞易于保護和防范；

4.電路架設(shè)性能強，易于穿過江河、山嶺、沼澤；

5.長距離電路建設(shè)成本較低；

6.沒有空間路由維護問題，電路運行成本較低；

7.在傳輸容量方面，由于受頻率資源限制，難以完全滿足廣電傳輸需要。

（二）數(shù)字微波和衛(wèi)星廣播電視

數(shù)字微波在廣播電視傳輸網(wǎng)中可以承擔(dān)從節(jié)點到節(jié)點的各種傳輸任務(wù)，與長途光纜通訊的作用一致。

衛(wèi)星數(shù)字廣播電視同樣也以數(shù)字微波技術(shù)為基礎(chǔ)，在加上衛(wèi)星技術(shù)以后，可以實現(xiàn)洲際圖像通訊，同時也可以滿足各種數(shù)據(jù)通訊，長距離一站式傳播，但它的抗干擾性能和可用度都比地面數(shù)字微波低。如果作為國內(nèi)節(jié)點與節(jié)點的數(shù)據(jù)和圖像傳輸平臺，衛(wèi)星使用費高，地面站建設(shè)成本高，運行維護費用遠遠超過微波站，是不可取的。但如果用于單向廣播，則衛(wèi)星具有覆蓋面廣，用戶可以直接接收的特點，這是其他任何通訊方式都無法比擬的。

（三）光纖網(wǎng)、衛(wèi)星傳輸網(wǎng)及數(shù)字微波傳輸網(wǎng)的關(guān)系

國家廣電總局關(guān)于“廣播電視模擬微波數(shù)字化改造實施意見”指出：“通過微波網(wǎng)的數(shù)字化改造，使微波網(wǎng)同光纖網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)互聯(lián)互通，形成業(yè)務(wù)合理分配、互為備份的、安全可靠的廣播電視傳輸網(wǎng)，成為確保安全播出的重要戰(zhàn)略資源?！?/p>

（四）微波網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化改造是事業(yè)保障的需要

省級廣播電視數(shù)字微波電路網(wǎng)，其主要任務(wù)是確保傳輸中央和省的主要幾套有覆蓋全省任務(wù)的廣播電視節(jié)目和地方新聞回傳及區(qū)域性節(jié)目交換，它可以是獨立的信號傳輸網(wǎng)。微波傳輸電路也可以作為省級廣電傳輸網(wǎng)的一部分與光纜網(wǎng)互為備份，也可以作為光纜網(wǎng)的補充或延伸。

三、數(shù)字微波的性能和作用

對于數(shù)字微波系統(tǒng)，由于采用了碼流再生和前向糾錯技術(shù)，信號經(jīng)過解調(diào)、判決和再生，脈沖得到整形和恢復(fù)，傳輸系統(tǒng)的噪聲不積累，信號的質(zhì)量保持不變；數(shù)字微波系統(tǒng)每30MHz波道可傳15～20套視頻節(jié)目（SDH技術(shù)），可傳送各種數(shù)據(jù)信息和各種速率圖像信號（含高清電視信號）。

四、微波網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化改造的過渡方案

采用DVB直接復(fù)用調(diào)制方式作為過渡方案。DVB直接復(fù)用調(diào)制方式又稱為微波數(shù)字化改造的扁平化方案，在一次性全面SDH微波改造有困難的地區(qū)，作為數(shù)字化過渡方案是可取的。它可以將原來傳一套節(jié)目的波道采用QPSK調(diào)制方式改造為可以傳45Mbit/s以下速率的數(shù)字信道。保留原微波站的模擬微波信道機、天饋線和電源系統(tǒng)，僅對模擬微波的調(diào)制解調(diào)器以下部分作更換，增加數(shù)字調(diào)制解調(diào)器、編碼器、ASI復(fù)接器。

1.方案的特點

（1）原來一個波道只傳一套調(diào)頻電視信號，經(jīng)數(shù)字化改造后一個波道可以傳送六套數(shù)字MPEG-2標(biāo)準的廣播級數(shù)字電視信號；

（2）各微波站原有的天饋線系統(tǒng)不需作任何變動；

（3）中繼站保持原來的中頻轉(zhuǎn)接方式不變。

2.中心站的方案實施辦法

（1）采用MPEG-2數(shù)字視音頻編碼器將模擬信號源變換成數(shù)字信號源，通過多路復(fù)用器將六路信號復(fù)換成一路總數(shù)字碼流送到數(shù)字調(diào)制器進行調(diào)制。

（2）用數(shù)字（70MHz）中頻調(diào)制器取代原來的（70MHz）中頻調(diào)制器。

（3）用高線性功率放大器取代原來的微波功率放大器。

（4）用分頻鎖相振蕩器取代原收發(fā)介質(zhì)振蕩器。

（5）用數(shù)字DVB-C解碼器替換解調(diào)回傳信號的模擬解調(diào)器。

具體設(shè)備連接方式如圖1所示：

圖1

3.中繼站的方案實施辦法

（1）用高線性功率放大器取代原來的微波功率放大器。

（2）下變頻器輸出的70MHz中頻經(jīng)前置中放后不經(jīng)過原有的主中放AGC放大器轉(zhuǎn)接，而改由經(jīng)高線性的AGC放大器（70MHz）放大后再轉(zhuǎn)接到發(fā)信機的上變頻器輸入口。

（3）上下變頻器用的介質(zhì)振蕩器被分頻鎖相振蕩器代替。

具體設(shè)備連接方式如圖2所示：

圖2

4.終端站的方案實施辦法

（1）下變頻器輸出的70MHz中頻經(jīng)前置中放后，經(jīng)中頻功分器分成六路送給六套DVB-C數(shù)字解碼器，解調(diào)出中心站傳來的六套數(shù)字視音頻信號。

（2）用高線性放大器取代原有的微波功率放大器。

（3）用分頻鎖相振蕩器取代上、下變頻器。

（4）用70MHz QPSK數(shù)字調(diào)制器取代原有的模擬70MHz中頻調(diào)制器。

（5）回傳的信號源經(jīng)MPEG-2數(shù)字視音頻壓縮編碼器變換成數(shù)字信號后輸入數(shù)字調(diào)制器（70MHz），調(diào)制后輸入上變頻器。

具體設(shè)備連接方式如圖3所示：

圖3

5.采用直接復(fù)用調(diào)制方式的優(yōu)點

（1）充分利用有限微波站的資源，一次性投入可以減半；

（2）投資條件改善時可進行第二次改造，只要更換微波設(shè)備，增加SDH復(fù)接器和網(wǎng)管監(jiān)控系統(tǒng)等，與第一次改造中投入的編解碼器、復(fù)接器等可以組成完全的SDH微波；

（3）可以提高傳輸容量。原來只能傳1套模擬電視的通道，現(xiàn)在采用圖像壓縮數(shù)據(jù)編碼調(diào)制后，可以傳6套以上的電視節(jié)目；

（4）該方案采用類似衛(wèi)星數(shù)字電視的傳輸方式，可以直接用價格低廉的衛(wèi)星接收機，使改造成本進一步降低；

（5）采用衛(wèi)星QPSK調(diào)制器的DVB方式信道編碼由于采用了RS前向糾錯，對信道誤碼的糾錯能力很強，可以有效克服微波傳輸中由于衰落引起的誤碼，保證圖像的傳輸質(zhì)量。

6、采用直接調(diào)制復(fù)用方式的不足之處

（1）無法和光纜傳輸網(wǎng)在TS流層面上互為備份，只能在信號源層面上起到備份的作用；

（2）無法傳輸非視音頻信號，開展拓展性業(yè)務(wù)；

（3）二次改造中仍會產(chǎn)生第一次改造的少部分投資損失。

（4）無法建立完整的網(wǎng)管監(jiān)控系統(tǒng)，給電路管理帶來困難；

（5）由于沒有完善的網(wǎng)管系統(tǒng)，系統(tǒng)無法按無人值守站設(shè)計，需保留值班維護人員，運行費用不能節(jié)省。

五、結(jié)束語

通過微波網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化改造，進一步采用SDH技術(shù)，使微波網(wǎng)同光纖網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)互聯(lián)互通，形成業(yè)務(wù)合理分配、互為備份的、安全可靠的廣播電視傳輸網(wǎng)，將現(xiàn)有微波頻率作為重要的戰(zhàn)略和戰(zhàn)備資源。統(tǒng)籌兼顧，加快廣播電視微波數(shù)字化步伐，有利于廣播電視系統(tǒng)的三網(wǎng)互聯(lián)互通，優(yōu)勢互補，充分發(fā)揮廣播電視行業(yè)的規(guī)模效應(yīng)和整體優(yōu)勢，實現(xiàn)廣播電視事業(yè)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

[1]《數(shù)字微波與衛(wèi)星通信》（姚軍、李白萍著，人民郵電出版社出版）.

[2]《廣播電視衛(wèi)星數(shù)字傳輸技術(shù)》（劉洪才著，中國廣播電視出版社出版）.