文丨鐘天錫

廣播電視SDH數(shù)字微波系統(tǒng)中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)

文丨鐘天錫

隨著邊遠(yuǎn)地區(qū)高山臺(tái)站中央及省臺(tái)廣播電視節(jié)目無(wú)線覆蓋任務(wù)的增加，信號(hào)源成為安全播出的重要環(huán)節(jié)。模擬微波信號(hào)源套數(shù)不夠，衛(wèi)星信號(hào)易受雷電、暴雨和日凌影響，質(zhì)量不高。我省近年改造了模擬微波為SDH數(shù)字微波，很好地解決了以上問(wèn)題，為紫金縣電視調(diào)頻轉(zhuǎn)播臺(tái)的安全播出提供了穩(wěn)定可靠?jī)?yōu)質(zhì)信號(hào)源。我省數(shù)字微波改造工程已竣工六年，該工程從總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)考慮、設(shè)備選型和工程施工等方面，實(shí)際運(yùn)行證明都是成功的，筆者主要闡述數(shù)字微波改造工程中涉及到的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用，與同行交流。

SDH數(shù)字微波的改造工程； 編碼調(diào)制與糾錯(cuò)； 頻率復(fù)用；空間分集； 交叉極化干擾抵消技術(shù)； 網(wǎng)管

廣東省SDH數(shù)字微波電路是在原模擬微波電路的基礎(chǔ)上升級(jí)改造的，模擬微波電路存在站距長(zhǎng)、頻率利用率低和設(shè)備穩(wěn)定性差等問(wèn)題，因此在進(jìn)行數(shù)字化改造時(shí)，針對(duì)存在的問(wèn)題采取了有效的措施，采用了多種關(guān)鍵的技術(shù)手段，以下一一闡述。

1 關(guān)鍵技術(shù)

1.1 數(shù)字調(diào)制方式

在長(zhǎng)站距、長(zhǎng)途接力微波傳輸中，選用數(shù)字調(diào)制方式時(shí)要考慮兼顧抗衰落干擾和頻率利用率兩個(gè)方面。在SDH數(shù)字微波采用的常見(jiàn)數(shù)字調(diào)制方式有32QAM、64QAM、128QAM、256QAM和512QAM，簡(jiǎn)單而言，數(shù)字越小，調(diào)制星座圖中的各星座間隔疏，抗干擾能力高，但傳輸容量越??；數(shù)字越大，調(diào)制星座圖中的各星座間隔密，抗干擾能力弱，傳輸容量越高。針對(duì)我省數(shù)字微波電路的路由特點(diǎn)，選用了64QAM調(diào)制方式，即抗干擾能力符合長(zhǎng)站距的選用標(biāo)準(zhǔn)，容量又滿足傳輸節(jié)目?jī)?nèi)容的需要。表1為ITU-R推薦采用的調(diào)制方式，表中（CC）表示采用交叉極化干擾抵消技術(shù)（XPIC）實(shí)現(xiàn)的交叉極化同波道傳送方式。

55，56，60 2×STM-1 256QAM 80 2×STM-1 64QAM 80 4×STM-1 1×STM-4 64QAM(CC)110，112 1×STM-1 QPSK(4QAM)110，112 2×STM-1 16QAM，32QAM 110，112 4×STM-1 1×STM-4 16QAM，32QAM 220 4×STM-1 1×STM-4 16QAM，32QAM

1.2 糾錯(cuò)編碼技術(shù)

糾錯(cuò)技術(shù)一般的情況下采用冗余度低和規(guī)模小的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)編碼，在有些場(chǎng)合也使用低比率的卷積碼，常見(jiàn)的編碼有BCH碼、雙李氏碼。目前，編碼調(diào)制技術(shù)主要在SDH數(shù)字微波系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛，而糾錯(cuò)編碼的核心技術(shù)是編碼和調(diào)制的組合技術(shù)，常見(jiàn)的編碼調(diào)制方式有格狀編碼調(diào)制、塊狀編碼調(diào)制以及多級(jí)編碼調(diào)制。在塊狀編碼調(diào)制中，主要每一級(jí)都采用的是塊狀碼，格狀編碼調(diào)制主要是每一級(jí)都使用的是卷積碼進(jìn)行調(diào)制。塊狀編碼調(diào)制與格狀編碼調(diào)制相比，最大的特點(diǎn)是塊狀編碼調(diào)制所使用的設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，但是編碼增益效果低。目前，大多數(shù)SDH微波設(shè)備采用的是多級(jí)編碼調(diào)制，而在這種編碼調(diào)制中最重要的是針對(duì)于差錯(cuò)率影響的等級(jí)，其中第一級(jí)主要采用冗余度相對(duì)較高的卷積碼，而第二級(jí)主要采用冗余度相對(duì)較低的卷積碼或者加奇偶校驗(yàn)，其他等級(jí)的編碼則不變。其主要的工作流程是，編碼器的輸出信號(hào)饋送到并/串變換器之上，然后再傳送到映射電路。主要使其中一個(gè)編碼的結(jié)果對(duì)應(yīng)多個(gè)符號(hào)，使編碼器的計(jì)算處理速度小于符號(hào)率。整個(gè)解碼過(guò)程同樣會(huì)出現(xiàn)類似的效果。但是多級(jí)編碼調(diào)制數(shù)字流里的冗余度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于格狀編碼調(diào)制的數(shù)字流，而且整個(gè)編碼器與解碼器的電路模塊也比四維的格狀編碼調(diào)制的要小，結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單。

1.3 交叉極化干擾抵消技術(shù)

為了加大數(shù)字微波系統(tǒng)所處的容量和頻譜利用率，整個(gè)微波電路中心出口部分采用一種雙極化頻率復(fù)用技術(shù)，大大的降低了信號(hào)傳輸瓶頸問(wèn)題的出現(xiàn)。一般情況下，整個(gè)傳輸過(guò)程中采用的是一種鑒別率較高的交叉極化天線，而且這種天線水平和垂直極化所接收的信號(hào)之間的D/U相對(duì)較高，大大的滿足了傳輸性能指標(biāo)的問(wèn)題。但是這種交叉信號(hào)常常會(huì)產(chǎn)生干擾，通常用交叉極化抵消器來(lái)減少信號(hào)的干擾。

交叉極化抵消器主要工作原理是將所傳輸?shù)男盘?hào)相正交的干擾信道之中提取部分信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗托盘?hào)修飾，用來(lái)抵消疊加在有用信號(hào)上的正交極化信號(hào)所產(chǎn)生的干擾。干擾消除一般情況下都在射頻、中頻以及基帶幾個(gè)部分進(jìn)行。一般情況下，處理信號(hào)的干擾措施是根據(jù)調(diào)制方式而定的。如果干擾信號(hào)為數(shù)字調(diào)制時(shí)，采用全數(shù)字的交叉極化抵消器。但是干擾信號(hào)為模擬信號(hào)調(diào)制時(shí)，常用矢量檢測(cè)技術(shù)。

1.4 線性高功率放大器和自動(dòng)發(fā)射功率控制技術(shù)

廣播電視SDH數(shù)字微波系統(tǒng)主要采用的是一種多狀態(tài)調(diào)制技術(shù)，而且整個(gè)對(duì)傳輸?shù)耐ǖ篮透吖β史糯笃鞯鹊木€性具有嚴(yán)格要求。一般而言，針對(duì)于64QAM的系統(tǒng)，整個(gè)要求傳輸?shù)耐ǖ廊A交調(diào)失真產(chǎn)物要低于主信號(hào)45dB。對(duì)于128QAM與256QAM系統(tǒng)，要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于64QAM系統(tǒng)。為了提高系統(tǒng)的總傳輸性能，目前常見(jiàn)的是用微波功率放大器來(lái)采取輸出和回退，還有一些特殊的是采用非線性補(bǔ)償技術(shù)。常見(jiàn)于加射頻或者中頻預(yù)失真器等來(lái)改善和修飾放大器的線性。一般情況下，SDH數(shù)字微波系統(tǒng)還采取的另一種技術(shù)就是自動(dòng)發(fā)射功率控制技術(shù)，這一技術(shù)主要是能使整個(gè)數(shù)字微波系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的輸出功率能根據(jù)路徑傳播的變化而變化。整個(gè)系統(tǒng)在正常傳輸?shù)那闆r下，發(fā)射機(jī)的輸出功率一般都是固定在一個(gè)相對(duì)較低的電平上。但是當(dāng)路徑發(fā)生改變或者出現(xiàn)信號(hào)衰落時(shí)，接收機(jī)會(huì)檢測(cè)到衰落信號(hào)，同時(shí)使衰落信號(hào)達(dá)到原先設(shè)定的值，并通過(guò)微波段的開(kāi)銷字節(jié)進(jìn)行控制對(duì)方發(fā)射機(jī)而增加發(fā)射的功率，從而達(dá)到一種簡(jiǎn)約的平衡。其中引起注意的是，為了防止非線性惡化會(huì)使比特差錯(cuò)率漏到相鄰波道上而形成的干擾增加，一般情況下都采用增加發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率。對(duì)于自動(dòng)發(fā)射功率控制技術(shù)，在大部分工作時(shí)間中，整個(gè)發(fā)射機(jī)的輸出功率相對(duì)較低，從而大大降低了同一路由上的信道間干擾以及同一網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)而不同路由上的信道間干擾。這樣一來(lái)滿足了整個(gè)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)容量。

1.5 空間分集

廣東省數(shù)字微波電路的平均站距在50公里以上，如以標(biāo)準(zhǔn)傳輸電路站距衡量，電路站距基本屬于長(zhǎng)站距甚至超長(zhǎng)站距。微波路由斷面大部分屬于A或者B型大開(kāi)路斷面，小部分屬于D型斷面，慶幸的是長(zhǎng)站距路由斷面大部分是A型斷面，D型斷面的路由基本都是短站距路由，最差的路由斷面屬于一跳跨海長(zhǎng)站距傳輸路由。針對(duì)路由的特點(diǎn)，我省數(shù)字微波電路采用了大口徑天線，提供高增益，增加平衰落儲(chǔ)備。另外采用了頻率分集和空間分集。頻率分集對(duì)抗的是選擇性衰落。對(duì)于數(shù)字微波特有的多徑衰落，采用空間分集技術(shù)，進(jìn)行兩重空間分集接收，即設(shè)置兩面接收天線接收同一面發(fā)射天線的信號(hào)，兩路接收信號(hào)經(jīng)過(guò)的路由不同，衰落特性相對(duì)獨(dú)立，利用這個(gè)特點(diǎn)，在接收設(shè)備中內(nèi)置合成信號(hào)模塊，采用最大功率合成、最小誤碼合成等合成技術(shù)。

1.6 網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)

SDH數(shù)字微波網(wǎng)的核心組成部分是SDH網(wǎng)管，它是確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行與高速運(yùn)轉(zhuǎn)以及實(shí)現(xiàn)SDH眾多優(yōu)點(diǎn)的智能控制系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守和集中控制的重要因素。而且整個(gè)SDH網(wǎng)管不僅具有能高效管理微波電路的功能，還具備了實(shí)時(shí)監(jiān)控外圍設(shè)備的通信接口，確保了整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行和對(duì)整個(gè)環(huán)境的監(jiān)控。SDH網(wǎng)管一般具有五個(gè)功能：第一，具備科學(xué)管理功能；第二，具有自動(dòng)排除故障的能力；第三，各個(gè)性能的監(jiān)控管理；第四，具有配置功能；第五，便于安全管理的功能。SDH網(wǎng)管一般是屬于一種分布式管理體系，他主要基于計(jì)算機(jī)之上，將整個(gè)功能分散與每一個(gè)網(wǎng)元實(shí)體，是每個(gè)網(wǎng)元具有單獨(dú)的CPU，從而完成各自的任務(wù)。例如，檢測(cè)告警、告警處理以及模擬量采集與處理等等。同時(shí)這種“分布式管理體系”能夠更加有效的科學(xué)管理和控制相對(duì)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字微波SDH網(wǎng)管中心設(shè)置在中心站，全天候監(jiān)控電路各站各個(gè)網(wǎng)元的運(yùn)行情況，發(fā)揮了集中監(jiān)控，分散維護(hù)的作用。

2 小結(jié)

綜上所述，QAM調(diào)制技術(shù)提高了微波單頻點(diǎn)單波道的利用率，同時(shí)利用適當(dāng)?shù)木幋a方式能提高抗干擾的能力，同時(shí)加強(qiáng)交叉極化干擾抵消技術(shù)提高了單頻點(diǎn)的利用率，利用線性高功率放大器和自動(dòng)發(fā)射功率控制技術(shù)能夠進(jìn)一步提高微波電路的組網(wǎng)密度與靈活度。空間分集技術(shù)提高了抗路由地面反射、抗多徑衰落的能力，SDH網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)了集中、高效、可靠的微波電路監(jiān)控維護(hù)功能。加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)管理是提高整個(gè)SDH數(shù)字微波系統(tǒng)的有效技術(shù)手段，同時(shí)也能提高電路管理中的先進(jìn)性和高效性。充分的發(fā)揮好這些技術(shù)的應(yīng)用，是快速發(fā)展數(shù)字微波電路的首要任務(wù)。

（廣東省紫金電視調(diào)頻轉(zhuǎn)播臺(tái)，廣東紫金 517400）