王人磊

(昆明廣播電視臺技術部，云南昆明 650118)

根據(jù)國家工信部要求，將現(xiàn)有傳統(tǒng)的模擬微波通信傳輸系統(tǒng)設備進行改造，但如何采取更加穩(wěn)妥、投入資金少，且在不破壞原有設施的基礎上進行改造?；谝陨峡紤]，建設一個高標準的光纖傳輸網，已成為對現(xiàn)有通信網進行低成本數(shù)字化改造的選擇。

1 原理基礎

1.1 信號處理相關

(1)音頻、視頻復合方式。模擬微波的基本原理較為簡單，只需將視頻信號與調制到副載波上的音頻信號直接相加即可，而對于數(shù)字微波而言，需要將壓縮后的視、音頻信號打包后使其變?yōu)閭鬏敶a流。

(2)信道信號的預處理。模擬微波為了改善信噪比和高次諧波的串擾，故采取相關加重措施來調節(jié)信號的帶寬。為了增加通信的可靠性，采用信道編碼，或為了增強系統(tǒng)的抗干擾能力，在原碼流中插入某種編碼的過程［2］。

(3)解調與調制。模擬微波的調制過程是對信號進行波形的變換;而對于數(shù)字微波而言，對中頻信號進行的鍵控過程就是調制。對于數(shù)字信號的調制，即數(shù)字信號轉換成可傳播的信號。而解調即為調制的逆過程。

(4)指標方面?；鶐盘栐谀M微波上講是連續(xù)的，可用保真度和信噪比表達［3］，誤碼率是主要參數(shù)指標，模擬微波的各項指標狀態(tài)會對信號質量的優(yōu)劣產生重要影響。這一過程是連續(xù)的。

1.2 收、發(fā)信相關分析

(1)工作原理。中頻調制器的使用上，模擬和數(shù)字微波采用的均是70 MHz，首先上邊頻率至微波頻率，微波傳輸過程其次，除了跟數(shù)字微波無限幅中放這一級有不同之處以外，其余工作原理基本相同［4］。(2)模擬微波系統(tǒng)通道的部分傳輸性能指標。為了增加通信的可靠性，采用信道編碼，或為了增強系統(tǒng)的抗干擾能力，在原碼流中插入某種編碼的過程。(3)模擬微波器件的現(xiàn)狀。如今的微波模擬化器件均是全固態(tài)化的，如線性放大器、FET場效應管等器件已代替了過去的高壓盤和行波管，這種新趨勢為模擬微波改造成為數(shù)字微波打下了基礎。

2 設計標準參照

根據(jù)實際要求，同時考慮兼容現(xiàn)有設備和網絡，并保護現(xiàn)有的設施及資源，在數(shù)字化改造中的具體設計應遵循以下的設計原則［5－6］:(1)以小的投資產出最大化的利益，數(shù)字化改造后的系統(tǒng)應既能達到當前的需要，又可考慮到日后擴容的需要。(2)要保證在高起點的改造基礎上，使改造后的網絡系統(tǒng)具有可用性、穩(wěn)定性、先進性、可靠性和易于維護性。(3)在改造過程中應采用成熟先進的技術、設備，使其具有更大的先進性和超前性。

3 方案的設計與系統(tǒng)的調試

3.1 方案設計

經技術層面上的論證分析，并與現(xiàn)有的數(shù)字微波設備作了比較，確定了對現(xiàn)有的系統(tǒng)進行改造的初步方案，即數(shù)字化改造。數(shù)字化改造的發(fā)信、收信系統(tǒng)模型如圖1和圖2所示。

圖1 發(fā)信單元

圖2 收信單元

在設計中，模擬電視信號及立體聲廣播信號分別通過視頻編碼器和音頻編碼器處理，模擬信號被分別量化、編碼壓縮轉換成適合傳輸?shù)腡S流，將上述生成的TS流分別送入2臺復用器進行各自獨立復合生成相同的兩個待調制的TS流，2臺64 QAM調制器將各自送入的待調制TS流調制為兩路70 MHz的中頻信號，信號經分路器傳輸至數(shù)字化改造后的6 GHz微波發(fā)訊機進行發(fā)射。

具體設計實施方案如下:

(1)頻率的穩(wěn)定度。根據(jù)微波本振源的頻率穩(wěn)定度不能低于10－6數(shù)量級這一硬性要求，應采用兩種方式進行穩(wěn)頻，即介質穩(wěn)頻加鎖相穩(wěn)頻，否則誤碼率將會顯著增大。

(2)線性功放方面。模擬微波發(fā)信機正常工作的條件是其功放只有在接近飽和點的非線性狀態(tài)下才可運行，故為了降低成本，充分利用好原有設施，在實施改造中可采取一些措施來進行彌補，例如通過降低發(fā)信機的功率和犧牲放大器的線性指標等措施來進行權衡。

(3)信道容量計算。碼率C與符號率SR的關系是

其中，m為單位碼元對應的數(shù)據(jù)信息的比特數(shù)。傳輸時，符號率(SR)和傳輸帶寬(BW)的關系是

式中，α是低通濾波器的滾降系數(shù)，當其取值為0時，頻帶利用率最高，占用的帶寬最小，但由于波形拖尾振蕩起伏大，易造成碼間干擾;當其取值為1時，帶外特性呈平坦特性，占用的帶寬最大，為α=0時的兩倍。在數(shù)字電視系統(tǒng)中，取 α =0.16，一個8 Mbit·s－1物理帶寬的模擬頻道其符號率為

采用64QAM調制方式，其信道碼率為

經MPEG－2編碼器壓縮的數(shù)字電視音視頻信號的容量約為6 Mbit·s－1，立體聲信號經編碼壓縮其的容量約為1.5 Mbit·s－1。系統(tǒng)采用64 QAM調制方式傳輸，滿足現(xiàn)場傳輸要求［7］。

3.2 系統(tǒng)調試

發(fā)信機功放的功率

最大發(fā)信功率為W，其增益

自由空間損耗

天線增益

系統(tǒng)天線直徑為2 m，則其增益

因此，系統(tǒng)實際測試饋線分路系統(tǒng)總衰耗 Lb=15 dBm。收信機設備入口門限電平要求＞－70 dBm。系統(tǒng)理論設計電平滿足實際收信機的技術指標要求。

因現(xiàn)在實際傳輸距離較短，為了達到進一步提高線性指標的目的，現(xiàn)將發(fā)信功率調低至0.6 W，這能更好地保證相位噪聲的指標［8］。由此，功率便得以降低，實際應用中，系統(tǒng)載噪比＞35 dB，其＞20 dB的冗余量，且因收信機系統(tǒng)門限電平較低，故不會對信號的實際傳輸效果產生較大的影響。

3.3 改造后的作用及意義

經上文的分析可以得出，在對原有的模擬微波傳輸系統(tǒng)經一定的改造后，各項指標能達到我國通信系統(tǒng)的具體線性要求，且不會對現(xiàn)有的通訊設施產生實質性的破壞。在我國通信事業(yè)的全面布局下，對原有網絡的數(shù)字化改造將會逐步進行，以逐步達到國際先進水平。本方案在解決這一問題上做的探索是積極有益的，通過實際項目經驗來對問題進行分析，符合現(xiàn)階段我國的通信行業(yè)具體情況。

4 結束語

對模擬微波傳輸數(shù)字化改造的經驗表明:數(shù)字化改造是可行的，為充分利用現(xiàn)有的設備和資源，節(jié)省投資提供了一條理想的途徑。數(shù)字化改造后的微波傳輸系統(tǒng)，在未來通信布局起到了積極的推動作用。數(shù)字化改造后，可進行一系列的業(yè)務改善，例如數(shù)字相關業(yè)務，與現(xiàn)有的通信網絡相互依托，可開拓多媒體市場，為建立綜合信息業(yè)務網絡提供了必要條件。

［1］卓力，沈蘭蓀，朱青.視頻流關鍵技術的研究進展［J］.電子學報，2012(8):15－18.

［2］劉毓敏.數(shù)字視音頻技術與應用［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2003.

［3］劉達，龔建榮.視頻編碼技術進展研究［J］.現(xiàn)代電視技術，2003(10):40－42.

［4］吳樂南.數(shù)據(jù)壓縮［M］.3版.北京:電子工業(yè)出版社，2012.

［5］魯業(yè)頻.數(shù)字電視基礎［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2002.

［6］劉文開，劉遠航.地面廣播數(shù)字電視技術［M］.北京:人民郵電出版社，2003.

［7］李翠萍.微波通信的現(xiàn)狀及發(fā)展前景［J］.現(xiàn)代通信，2002(2):70－72.

［8］姚冬平，黃清，趙紅禮.數(shù)字微波通信［M］.北京:清華大學出版社，2004.