數字化技術在廣電微波傳輸中的應用

【摘 要】廣播電視微波傳輸網運行至今已超過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數字化改造工作，牡丹江市現有的6座微波站，已基本完成數字微波一期改造任務。而八0四臺微波站作為全省微波干線網的重要樞紐，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字化改造后能夠發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數字化改造過渡方案》以及其它相關資料，對廣播電視微波網數字化改造從理論上進行了簡要闡述。

【關鍵詞】數字化；微波；傳輸；應用

一、引言

隨著數字技術的飛速發展，特別是數字傳輸技術在光纖通訊中的突破性應用，使得光纖具有海量傳輸的能力。由于承載業務上的擠壓和有線電視接入網對廣播電視節目需求的膨脹，模擬微波傳輸從傳輸容量和傳輸質量上都不能滿足要求。另外，由于模擬微波設備已經陳舊，技術手段落后，傳輸能力有限，不能滿足節目傳輸要求，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略資源和技術保障手段。微波的數字化改造已成為廣電技術發展的當務之急。

二、數字微波在廣播電視信息傳輸體系中的定位

衛星、光纜、微波是三種不同的傳輸技術手段。衛星、微波是無線傳輸，光纜是有線傳輸；衛星是空間傳輸，光纜、微波是地面傳輸，三者都被廣播電視傳輸網采用，各有優缺點。

（一）與光纜傳輸電路比，數字微波具有如下優缺點

1.抗電路中斷性能強；

2.抗災害能力強；

3.對人為破壞易于保護和防范；

4.電路架設性能強，易于穿過江河、山嶺、沼澤；

5.長距離電路建設成本較低；

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）數字微波和衛星廣播電視

數字微波在廣播電視傳輸網中可以承擔從節點到節點的各種傳輸任務，與長途光纜通訊的作用一致。

衛星數字廣播電視同樣也以數字微波技術為基礎，在加上衛星技術以后，可以實現洲際圖像通訊，同時也可以滿足各種數據通訊，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字微波低。如果作為國內節點與節點的數據和圖像傳輸平臺，衛星使用費高，地面站建設成本高，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、衛星傳輸網及數字微波傳輸網的關系

國家廣電總局關于“廣播電視模擬微波數字化改造實施意見”指出：“通過微波網的數字化改造，使微波網同光纖網、衛星網互聯互通，形成業務合理分配、互為備份的、安全可靠的廣播電視傳輸網，成為確保安全播出的重要戰略資源。”

（四）微波網絡數字化改造是事業保障的需要

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

三、數字微波的性能和作用

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

四、微波網絡數字化改造的過渡方案

采用DVB直接復用調制方式作為過渡方案。DVB直接復用調制方式又稱為微波數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，作為數字化過渡方案是可取的。它可以將原來傳一套節目的波道采用QPSK調制方式改造為可以傳45Mbit/s以下速率的數字信道。保留原微波站的模擬微波信道機、天饋線和電源系統，僅對模擬微波的調制解調器以下部分作更換，增加數字調制解調器、編碼器、ASI復接器。

1.方案的特點

（1）原來一個波道只傳一套調頻電視信號，經數字化改造后一個波道可以傳送六套數字MPEG-2標準的廣播級數字電視信號；

（2）各微波站原有的天饋線系統不需作任何變動；

（3）中繼站保持原來的中頻轉接方式不變。

2.中心站的方案實施辦法

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

（2）用數字（70MHz）中頻調制器取代原來的（70MHz）中頻調制器。

（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介質振蕩器。

（5）用數字DVB-C解碼器替換解調回傳信號的模擬解調器。

具體設備連接方式如圖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中頻經前置中放后不經過原有的主中放AGC放大器轉接，而改由經高線性的AGC放大器（70MHz）放大后再轉接到發信機的上變頻器輸入口。

（3）上下變頻器用的介質振蕩器被分頻鎖相振蕩器代替。

具體設備連接方式如圖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中頻經前置中放后，經中頻功分器分成六路送給六套DVB-C數字解碼器，解調出中心站傳來的六套數字視音頻信號。

（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數字調制器取代原有的模擬70MHz中頻調制器。

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

具體設備連接方式如圖3所示：

圖3

5.采用直接復用調制方式的優點

（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，只要更換微波設備，增加SDH復接器和網管監控系統等，與第一次改造中投入的編解碼器、復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，現在采用圖像壓縮數據編碼調制后，可以傳6套以上的電視節目；

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

（5）采用衛星QPSK調制器的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，保證圖像的傳輸質量。

6、采用直接調制復用方式的不足之處

（1）無法和光纜傳輸網在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，開展拓展性業務；

（3）二次改造中仍會產生第一次改造的少部分投資損失。

（4）無法建立完整的網管監控系統，給電路管理帶來困難；

（5）由于沒有完善的網管系統，系統無法按無人值守站設計，需保留值班維護人員，運行費用不能節省。

五、結束語

通過微波網絡的數字化改造，進一步采用SDH技術，使微波網同光纖網、衛星網互聯互通，形成業務合理分配、互為備份的、安全可靠的廣播電視傳輸網，將現有微波頻率作為重要的戰略和戰備資源。統籌兼顧，加快廣播電視微波數字化步伐，有利于廣播電視系統的三網互聯互通，優勢互補，充分發揮廣播電視行業的規模效應和整體優勢，實現廣播電視事業全面協調可持續發展。

參考文獻：

[1]《數字微波與衛星通信》（姚軍、李白萍著，人民郵電出版社出版）.

[2]《廣播電視衛星數字傳輸技術》（劉洪才著，中國廣播電視出版社出版）.