广播电视SDH数字微波系统中的几个关键技术

文丨钟天锡

广播电视SDH数字微波系统中的几个关键技术

文丨钟天锡

随着边远地区高山台站中央及省台广播电视节目无线覆盖任务的增加，信号源成为安全播出的重要环节。模拟微波信号源套数不够，卫星信号易受雷电、暴雨和日凌影响，质量不高。我省近年改造了模拟微波为SDH数字微波，很好地解决了以上问题，为紫金县电视调频转播台的安全播出提供了稳定可靠优质信号源。我省数字微波改造工程已竣工六年，该工程从总体设计、系统考虑、设备选型和工程施工等方面，实际运行证明都是成功的，笔者主要阐述数字微波改造工程中涉及到的几个关键技术和应用，与同行交流。

SDH数字微波的改造工程； 编码调制与纠错； 频率复用；空间分集； 交叉极化干扰抵消技术； 网管

广东省SDH数字微波电路是在原模拟微波电路的基础上升级改造的，模拟微波电路存在站距长、频率利用率低和设备稳定性差等问题，因此在进行数字化改造时，针对存在的问题采取了有效的措施，采用了多种关键的技术手段，以下一一阐述。

1 关键技术

1.1 数字调制方式

在长站距、长途接力微波传输中，选用数字调制方式时要考虑兼顾抗衰落干扰和频率利用率两个方面。在SDH数字微波采用的常见数字调制方式有32QAM、64QAM、128QAM、256QAM和512QAM，简单而言，数字越小，调制星座图中的各星座间隔疏，抗干扰能力高，但传输容量越小；数字越大，调制星座图中的各星座间隔密，抗干扰能力弱，传输容量越高。针对我省数字微波电路的路由特点，选用了64QAM调制方式，即抗干扰能力符合长站距的选用标准，容量又满足传输节目内容的需要。表1为ITU-R推荐采用的调制方式，表中（CC）表示采用交叉极化干扰抵消技术（XPIC）实现的交叉极化同波道传送方式。

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 纠错编码技术

纠错技术一般的情况下采用冗余度低和规模小的电路来实现纠错编码，在有些场合也使用低比率的卷积码，常见的编码有BCH码、双李氏码。目前，编码调制技术主要在SDH数字微波系统中应用比较广泛，而纠错编码的核心技术是编码和调制的组合技术，常见的编码调制方式有格状编码调制、块状编码调制以及多级编码调制。在块状编码调制中，主要每一级都采用的是块状码，格状编码调制主要是每一级都使用的是卷积码进行调制。块状编码调制与格状编码调制相比，最大的特点是块状编码调制所使用的设备相对简单，但是编码增益效果低。目前，大多数SDH微波设备采用的是多级编码调制，而在这种编码调制中最重要的是针对于差错率影响的等级，其中第一级主要采用冗余度相对较高的卷积码，而第二级主要采用冗余度相对较低的卷积码或者加奇偶校验，其他等级的编码则不变。其主要的工作流程是，编码器的输出信号馈送到并/串变换器之上，然后再传送到映射电路。主要使其中一个编码的结果对应多个符号，使编码器的计算处理速度小于符号率。整个解码过程同样会出现类似的效果。但是多级编码调制数字流里的冗余度远远低于格状编码调制的数字流，而且整个编码器与解码器的电路模块也比四维的格状编码调制的要小，结构也相对简单。

1.3 交叉极化干扰抵消技术

为了加大数字微波系统所处的容量和频谱利用率，整个微波电路中心出口部分采用一种双极化频率复用技术，大大的降低了信号传输瓶颈问题的出现。一般情况下，整个传输过程中采用的是一种鉴别率较高的交叉极化天线，而且这种天线水平和垂直极化所接收的信号之间的D/U相对较高，大大的满足了传输性能指标的问题。但是这种交叉信号常常会产生干扰，通常用交叉极化抵消器来减少信号的干扰。

交叉极化抵消器主要工作原理是将所传输的信号相正交的干扰信道之中提取部分信号进行适当的处理和信号修饰，用来抵消叠加在有用信号上的正交极化信号所产生的干扰。干扰消除一般情况下都在射频、中频以及基带几个部分进行。一般情况下，处理信号的干扰措施是根据调制方式而定的。如果干扰信号为数字调制时，采用全数字的交叉极化抵消器。但是干扰信号为模拟信号调制时，常用矢量检测技术。

1.4 线性高功率放大器和自动发射功率控制技术

广播电视SDH数字微波系统主要采用的是一种多状态调制技术，而且整个对传输的通道和高功率放大器等的线性具有严格要求。一般而言，针对于64QAM的系统，整个要求传输的通道三阶交调失真产物要低于主信号45dB。对于128QAM与256QAM系统，要求远远大于64QAM系统。为了提高系统的总传输性能，目前常见的是用微波功率放大器来采取输出和回退，还有一些特殊的是采用非线性补偿技术。常见于加射频或者中频预失真器等来改善和修饰放大器的线性。一般情况下，SDH数字微波系统还采取的另一种技术就是自动发射功率控制技术，这一技术主要是能使整个数字微波系统发射机的输出功率能根据路径传播的变化而变化。整个系统在正常传输的情况下，发射机的输出功率一般都是固定在一个相对较低的电平上。但是当路径发生改变或者出现信号衰落时，接收机会检测到衰落信号，同时使衰落信号达到原先设定的值，并通过微波段的开销字节进行控制对方发射机而增加发射的功率，从而达到一种简约的平衡。其中引起注意的是，为了防止非线性恶化会使比特差错率漏到相邻波道上而形成的干扰增加，一般情况下都采用增加发射机的发射功率。对于自动发射功率控制技术，在大部分工作时间中，整个发射机的输出功率相对较低，从而大大降低了同一路由上的信道间干扰以及同一网络结点而不同路由上的信道间干扰。这样一来满足了整个节点的系统容量。

1.5 空间分集

广东省数字微波电路的平均站距在50公里以上，如以标准传输电路站距衡量，电路站距基本属于长站距甚至超长站距。微波路由断面大部分属于A或者B型大开路断面，小部分属于D型断面，庆幸的是长站距路由断面大部分是A型断面，D型断面的路由基本都是短站距路由，最差的路由断面属于一跳跨海长站距传输路由。针对路由的特点，我省数字微波电路采用了大口径天线，提供高增益，增加平衰落储备。另外采用了频率分集和空间分集。频率分集对抗的是选择性衰落。对于数字微波特有的多径衰落，采用空间分集技术，进行两重空间分集接收，即设置两面接收天线接收同一面发射天线的信号，两路接收信号经过的路由不同，衰落特性相对独立，利用这个特点，在接收设备中内置合成信号模块，采用最大功率合成、最小误码合成等合成技术。

1.6 网络管理技术

SDH数字微波网的核心组成部分是SDH网管，它是确保整个网络正常运行与高速运转以及实现SDH众多优点的智能控制系统，是实现无人值守和集中控制的重要因素。而且整个SDH网管不仅具有能高效管理微波电路的功能，还具备了实时监控外围设备的通信接口，确保了整个系统的正常运行和对整个环境的监控。SDH网管一般具有五个功能：第一，具备科学管理功能；第二，具有自动排除故障的能力；第三，各个性能的监控管理；第四，具有配置功能；第五，便于安全管理的功能。SDH网管一般是属于一种分布式管理体系，他主要基于计算机之上，将整个功能分散与每一个网元实体，是每个网元具有单独的CPU，从而完成各自的任务。例如，检测告警、告警处理以及模拟量采集与处理等等。同时这种“分布式管理体系”能够更加有效的科学管理和控制相对复杂的网络，数字微波SDH网管中心设置在中心站，全天候监控电路各站各个网元的运行情况，发挥了集中监控，分散维护的作用。

2 小结

综上所述，QAM调制技术提高了微波单频点单波道的利用率，同时利用适当的编码方式能提高抗干扰的能力，同时加强交叉极化干扰抵消技术提高了单频点的利用率，利用线性高功率放大器和自动发射功率控制技术能够进一步提高微波电路的组网密度与灵活度。空间分集技术提高了抗路由地面反射、抗多径衰落的能力，SDH网管实现了集中、高效、可靠的微波电路监控维护功能。加强网络管理是提高整个SDH数字微波系统的有效技术手段，同时也能提高电路管理中的先进性和高效性。充分的发挥好这些技术的应用，是快速发展数字微波电路的首要任务。

（广东省紫金电视调频转播台，广东紫金 517400）