淺論廣播電視中的數(shù)字微波傳輸技術(shù)

吶沁

摘要：隨著國(guó)內(nèi)數(shù)字電視頻道的陸續(xù)開(kāi)播，數(shù)字電視正以嶄新的面貌進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)，為人們帶來(lái)了高品質(zhì)的視聽(tīng)享受，也極大地豐富了人們的日常生活。但由于數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)的建設(shè)主要面向城市，未能迅速觸及農(nóng)村及偏遠(yuǎn)地區(qū)，探究一種經(jīng)濟(jì)的、適合于快速建設(shè)的數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)成為當(dāng)務(wù)之急。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電視；微波傳輸；傳輸系統(tǒng)

信息時(shí)代到來(lái)的今天，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度越來(lái)越快，在這一背景下，廣播電視技術(shù)也隨之發(fā)生了巨大的變革。現(xiàn)如今，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使人們的生活水平大幅度提高，與此同時(shí)，人們對(duì)視聽(tīng)生活的品位和追求也相應(yīng)提高，這在一定程度上推動(dòng)了廣播電視技術(shù)向數(shù)字化方向發(fā)展的進(jìn)程。數(shù)字微波技術(shù)以其自身諸多的優(yōu)點(diǎn)，在廣播電視信號(hào)傳輸中起著不可替代的作用，它的應(yīng)用也進(jìn)一步推進(jìn)了廣播電視向數(shù)字化發(fā)展的進(jìn)程。基于此點(diǎn)，就數(shù)字微波傳輸網(wǎng)在廣播電視信號(hào)傳輸中的作用進(jìn)行淺談。

1.廣播電視數(shù)字化傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)

1.1信號(hào)雜波比和連續(xù)處理的次數(shù)無(wú)關(guān)

電視信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字化后是用若干位二進(jìn)制的兩個(gè)電平來(lái)表示，因而在連續(xù)處理過(guò)程中或在傳輸過(guò)程中引入雜波后，其雜波幅度只要不超過(guò)某一額定電平，通過(guò)數(shù)字信號(hào)再生，都可能把它清除掉，即使某一雜波電平超過(guò)額定值，造成誤碼，也可以利用糾錯(cuò)編、解碼技術(shù)把它們糾正過(guò)來(lái)。所以，在數(shù)字信號(hào)傳輸過(guò)程中，不會(huì)降低信雜比。而模擬信號(hào)在處理和傳輸中，每次都可能引入新的雜波，為了保證最終輸出有足夠的信雜比，就必須對(duì)各種處理設(shè)備提出較高信雜比的要求。模擬信號(hào)要求S/N>40dB，而數(shù)字信號(hào)只要求S/N>20dB。模擬信號(hào)在傳輸過(guò)程中噪聲逐步積累，而數(shù)字信號(hào)在傳輸過(guò)程中，基本上不產(chǎn)生新的噪聲，也即信雜比基本不變。

1.2頻道利用率高

數(shù)字壓縮技術(shù)是將模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)抽樣、量化，變成數(shù)字信號(hào)（即模擬/gz字轉(zhuǎn)換），再經(jīng)取樣壓縮編碼，驅(qū)除信號(hào)冗余度，以一定的壓縮比將信號(hào)頻帶壓窄，將其調(diào)制到載波上，這樣就提高了頻譜的利用率。

1.3接收門(mén)限電平低、傳輸距離遠(yuǎn)

原廣電部GY/T106-1999標(biāo)準(zhǔn)中提出了有線(xiàn)電視廣播系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范，下行模擬傳輸系統(tǒng)要求載噪比C/N≥43dB。歐廣聯(lián)（EBU）給出了圖像信號(hào)的5級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，若要達(dá)到4級(jí)以上的良好質(zhì)量，則要求信噪比S/N≥36.6dB。在模擬信號(hào)的傳輸中，為防止信號(hào)的衰落，必須有6dB的衰落儲(chǔ)備量，因此模擬調(diào)幅微波傳輸鏈路中系統(tǒng)設(shè)計(jì)的載噪比必須C/N>≥49dB。

1.4圖像質(zhì)量好，抗干擾能力強(qiáng)

由于采用了數(shù)字濾波、數(shù)字存儲(chǔ)及再生中繼技術(shù)，排除了噪聲和失真積累的影響，改善了圖像的信噪比，徹底消除了亮度干擾，接收機(jī)的載噪比C/N在門(mén)限值以上時(shí)，幾乎可以得到無(wú)損傷的還原，雖經(jīng)多級(jí)中繼、轉(zhuǎn)發(fā)也不會(huì)降低圖像質(zhì)量，因此數(shù)字電視傳輸?shù)膱D像質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模擬電視傳輸?shù)膱D像質(zhì)量。

1.5易于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的存儲(chǔ)，而且存儲(chǔ)時(shí)間與信號(hào)的特性無(wú)關(guān)

近年來(lái)，大規(guī)模集成電路（半導(dǎo)體存儲(chǔ)器）的發(fā)展，可以存儲(chǔ)多幀的電視信號(hào)，從而完成用模擬技術(shù)不可能達(dá)到的處理功能。例如，幀存儲(chǔ)器可用來(lái)實(shí)現(xiàn)幀同步和制式轉(zhuǎn)換等處理，獲得各種新的電視圖像特技效果。

1.6數(shù)字載波調(diào)制方式的比較

前面提到的9PSK和64QAM都是數(shù)字信號(hào)的載波調(diào)制方式。基本的數(shù)字載波調(diào)制方式有3種，即振幅鍵控（ASK）、頻率鍵控（FSK）和相位鍵控（PSK）。QPSK屬于相移鍵控，也叫正交移相鍵控或4相調(diào)制。64QAM屬于振幅相位聯(lián)合鍵控，也叫多電平正交振幅調(diào)制。經(jīng)理論分析證明：在抗噪聲性能上，PSK最好，F(xiàn)SK次之，ASK最差。在占據(jù)頻譜寬度上，ASK和PSK相同，F(xiàn)SK是ASK的幾倍。經(jīng)過(guò)比較，得出這樣的結(jié)論：從抗噪聲性能和提高信道帶寬利用率的角度來(lái)看，相移鍵控是數(shù)字載波調(diào)制方式中最優(yōu)越的一種，在省干線(xiàn)上，多跳調(diào)頻模擬微波的改造用QPSK移相鍵控調(diào)制方式最合適。64QAM是振幅相位聯(lián)合鍵控，頻帶利用率最高，是一種高效率的數(shù)字微波方式，但它的抗干擾能力比OPSK差。64QAM特別適用于數(shù)字MMDS及微波傳輸跳數(shù)不多的模擬微波改造上。

2.干線(xiàn)微波的數(shù)字改造

2.1調(diào)頻模擬微波和數(shù)字微波收發(fā)信設(shè)備的比較

工作原理相同。模擬和數(shù)字微波都采用70MHz中頻調(diào)制器，進(jìn)行上變頻至微波頻率，再進(jìn)行微波傳輸，只是模擬微波設(shè)備在發(fā)信中頻調(diào)制后有一級(jí)限幅中放，而數(shù)字微波沒(méi)有限幅中放這一級(jí)，其他部分的工作原理是一樣的。現(xiàn)在的模擬微波器件都是全固態(tài)化的，F(xiàn)ET場(chǎng)效應(yīng)器件、線(xiàn)性放大器等代替了過(guò)去的行波管、高壓盤(pán)，為模擬微波改數(shù)字微波鋪平了道路。

2.2需要解決的幾個(gè)問(wèn)題

頻率穩(wěn)定度的問(wèn)題。模擬微波傳輸信號(hào)采用中頻調(diào)頻調(diào)制，變頻用的本振采用微波介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器，其頻率穩(wěn)定度只能達(dá)到10-4數(shù)量級(jí)。數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)傳輸電視信號(hào)采用中頻數(shù)字調(diào)制，經(jīng)過(guò)數(shù)字壓縮后的多套電視數(shù)字信號(hào)復(fù)接后對(duì)中頻進(jìn)行QPSK調(diào)制，上變頻到微波頻率進(jìn)行傳輸。它要求微波發(fā)信機(jī)線(xiàn)性指標(biāo)高，微波本振源的頻率穩(wěn)定度較高，不能低于10-6數(shù)量級(jí)，一般采用介質(zhì)穩(wěn)頻加鎖相穩(wěn)頻雙重技術(shù)進(jìn)行穩(wěn)頻，以達(dá)到這一要求。

3.自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)

為了確保傳輸?shù)陌踩浴⒎€(wěn)定性、可靠性，廣播電視微波傳輸電路應(yīng)當(dāng)采用SDH，干線(xiàn)則應(yīng)當(dāng)以N+1的方式配置相應(yīng)的保護(hù)波道。同時(shí)在對(duì)干線(xiàn)進(jìn)行組網(wǎng)時(shí)，傳輸電路可按照環(huán)路的方式進(jìn)行布置，也可以在節(jié)點(diǎn)或是光纜干線(xiàn)傳輸網(wǎng)上進(jìn)行連通，借此來(lái)形成互為備份的傳輸網(wǎng)。在沒(méi)有特殊要求的前提下，支線(xiàn)微波傳輸電路可以采用樹(shù)形或是星型的方式進(jìn)行組網(wǎng)。一是對(duì)于上下節(jié)目的微波站而言，其應(yīng)當(dāng)對(duì)發(fā)送信號(hào)的分配、切換和接收信號(hào)的輸出等重要環(huán)節(jié)設(shè)置帶有故障自動(dòng)報(bào)警功能的監(jiān)視系統(tǒng)，微波首站則應(yīng)當(dāng)設(shè)置對(duì)信號(hào)碼流的監(jiān)測(cè)。二是應(yīng)配置相應(yīng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)微波站信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備以下功能：故障自報(bào)警、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)查詢(xún)等等。三是微波站應(yīng)當(dāng)配置電力集中監(jiān)控系統(tǒng)，并對(duì)供配電設(shè)備的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)機(jī)房溫度出現(xiàn)異常時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠及時(shí)發(fā)出告警并快速處理。

總而言之，現(xiàn)如今的廣播電視無(wú)論是功能還是業(yè)務(wù)都發(fā)生了翻天覆地的變化，這種變化的形成與各種先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用有著密切的聯(lián)系。數(shù)字微波技術(shù)作為這些技術(shù)中的一種，它不但在廣播電視信號(hào)傳輸中起著無(wú)可替代的作用，而且它的應(yīng)用還進(jìn)一步推動(dòng)了廣播電視向數(shù)字化方向發(fā)展的進(jìn)程。由此可見(jiàn)，模擬電視向數(shù)字化電視轉(zhuǎn)變必將成為大勢(shì)所趨，電視系統(tǒng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化勢(shì)必會(huì)在未來(lái)占據(jù)主導(dǎo)性地位。在未來(lái)廣播電視不但會(huì)給人們帶來(lái)高品質(zhì)的視聽(tīng)享受，而且還會(huì)帶動(dòng)相關(guān)業(yè)務(wù)的發(fā)展。