数字化技术在广电微波传输中的应用

孙文坡/黑龙江人民广播电台八0四台

数字化技术在广电微波传输中的应用

孙文坡/黑龙江人民广播电台八0四台

广播电视微波传输网运行至今已超过20年，全国已拥有2569座广播电视微波站，电路总长8.75万多公里，其中数字微波电路6000多公里，使用了1.4GHz、8GHz、及6GHz、7GHz、10GHz的部分频率资源。黑龙江省于2013年开始全面推进广播电视微波网数字化改造工作，牡丹江市现有的6座微波站，已基本完成数字微波一期改造任务。而八0四台微波站作为全省微波干线网的重要枢纽，起着上承接依兰站、下传牡丹江及周边县市的中继作用。为确保该微波站在数字化改造后能够发挥出更大的潜力和作用，笔者通过借鉴《黑龙江省广播电视微波网数字化改造过渡方案》以及其它相关资料，对广播电视微波网数字化改造从理论上进行了简要阐述。

数字化；微波；传输；应用

一、引言

随着数字技术的飞速发展，特别是数字传输技术在光纤通讯中的突破性应用，使得光纤具有海量传输的能力。由于承载业务上的挤压和有线电视接入网对广播电视节目需求的膨胀，模拟微波传输从传输容量和传输质量上都不能满足要求。另外，由于模拟微波设备已经陈旧，技术手段落后，传输能力有限，不能满足节目传输要求，但模拟微波的频率资源十分宝贵，如果再不加以改造和利用，有可能该频率资源将不再分配给广电部门使用，我们将会永远失去长途微波传输这个重要的战略资源和技术保障手段。微波的数字化改造已成为广电技术发展的当务之急。

二、数字微波在广播电视信息传输体系中的定位

卫星、光缆、微波是三种不同的传输技术手段。卫星、微波是无线传输，光缆是有线传输；卫星是空间传输，光缆、微波是地面传输，三者都被广播电视传输网采用，各有优缺点。

（一）与光缆传输电路比，数字微波具有如下优缺点

1.抗电路中断性能强；

2.抗灾害能力强；

3.对人为破坏易于保护和防范；

4.电路架设性能强，易于穿过江河、山岭、沼泽；

5.长距离电路建设成本较低；

6.没有空间路由维护问题，电路运行成本较低；

7.在传输容量方面，由于受频率资源限制，难以完全满足广电传输需要。

（二）数字微波和卫星广播电视

数字微波在广播电视传输网中可以承担从节点到节点的各种传输任务，与长途光缆通讯的作用一致。

卫星数字广播电视同样也以数字微波技术为基础，在加上卫星技术以后，可以实现洲际图像通讯，同时也可以满足各种数据通讯，长距离一站式传播，但它的抗干扰性能和可用度都比地面数字微波低。如果作为国内节点与节点的数据和图像传输平台，卫星使用费高，地面站建设成本高，运行维护费用远远超过微波站，是不可取的。但如果用于单向广播，则卫星具有覆盖面广，用户可以直接接收的特点，这是其他任何通讯方式都无法比拟的。

（三）光纤网、卫星传输网及数字微波传输网的关系

国家广电总局关于“广播电视模拟微波数字化改造实施意见”指出：“通过微波网的数字化改造，使微波网同光纤网、卫星网互联互通，形成业务合理分配、互为备份的、安全可靠的广播电视传输网，成为确保安全播出的重要战略资源。”

（四）微波网络数字化改造是事业保障的需要

省级广播电视数字微波电路网，其主要任务是确保传输中央和省的主要几套有覆盖全省任务的广播电视节目和地方新闻回传及区域性节目交换，它可以是独立的信号传输网。微波传输电路也可以作为省级广电传输网的一部分与光缆网互为备份，也可以作为光缆网的补充或延伸。

三、数字微波的性能和作用

对于数字微波系统，由于采用了码流再生和前向纠错技术，信号经过解调、判决和再生，脉冲得到整形和恢复，传输系统的噪声不积累，信号的质量保持不变；数字微波系统每30MHz波道可传15～20套视频节目（SDH技术），可传送各种数据信息和各种速率图像信号（含高清电视信号）。

四、微波网络数字化改造的过渡方案

采用DVB直接复用调制方式作为过渡方案。DVB直接复用调制方式又称为微波数字化改造的扁平化方案，在一次性全面SDH微波改造有困难的地区，作为数字化过渡方案是可取的。它可以将原来传一套节目的波道采用QPSK调制方式改造为可以传45Mbit/s以下速率的数字信道。保留原微波站的模拟微波信道机、天馈线和电源系统，仅对模拟微波的调制解调器以下部分作更换，增加数字调制解调器、编码器、ASI复接器。

1.方案的特点

（1）原来一个波道只传一套调频电视信号，经数字化改造后一个波道可以传送六套数字MPEG-2标准的广播级数字电视信号；

（2）各微波站原有的天馈线系统不需作任何变动；

（3）中继站保持原来的中频转接方式不变。

2.中心站的方案实施办法

（1）采用MPEG-2数字视音频编码器将模拟信号源变换成数字信号源，通过多路复用器将六路信号复换成一路总数字码流送到数字调制器进行调制。

（2）用数字（70MHz）中频调制器取代原来的（70MHz）中频调制器。

（3）用高线性功率放大器取代原来的微波功率放大器。

（4）用分频锁相振荡器取代原收发介质振荡器。

（5）用数字DVB-C解码器替换解调回传信号的模拟解调器。

具体设备连接方式如图1所示：

图1

3.中继站的方案实施办法

（1）用高线性功率放大器取代原来的微波功率放大器。

（2）下变频器输出的70MHz中频经前置中放后不经过原有的主中放AGC放大器转接，而改由经高线性的AGC放大器（70MHz）放大后再转接到发信机的上变频器输入口。

（3）上下变频器用的介质振荡器被分频锁相振荡器代替。

具体设备连接方式如图2所示：

图2

4.终端站的方案实施办法

（1）下变频器输出的70MHz中频经前置中放后，经中频功分器分成六路送给六套DVB-C数字解码器，解调出中心站传来的六套数字视音频信号。

（2）用高线性放大器取代原有的微波功率放大器。

（3）用分频锁相振荡器取代上、下变频器。

（4）用70MHz QPSK数字调制器取代原有的模拟70MHz中频调制器。

（5）回传的信号源经MPEG-2数字视音频压缩编码器变换成数字信号后输入数字调制器（70MHz），调制后输入上变频器。

具体设备连接方式如图3所示：

图3

5.采用直接复用调制方式的优点

（1）充分利用有限微波站的资源，一次性投入可以减半；

（2）投资条件改善时可进行第二次改造，只要更换微波设备，增加SDH复接器和网管监控系统等，与第一次改造中投入的编解码器、复接器等可以组成完全的SDH微波；

（3）可以提高传输容量。原来只能传1套模拟电视的通道，现在采用图像压缩数据编码调制后，可以传6套以上的电视节目；

（4）该方案采用类似卫星数字电视的传输方式，可以直接用价格低廉的卫星接收机，使改造成本进一步降低；

（5）采用卫星QPSK调制器的DVB方式信道编码由于采用了RS前向纠错，对信道误码的纠错能力很强，可以有效克服微波传输中由于衰落引起的误码，保证图像的传输质量。

6、采用直接调制复用方式的不足之处

（1）无法和光缆传输网在TS流层面上互为备份，只能在信号源层面上起到备份的作用；

（2）无法传输非视音频信号，开展拓展性业务；

（3）二次改造中仍会产生第一次改造的少部分投资损失。

（4）无法建立完整的网管监控系统，给电路管理带来困难；

（5）由于没有完善的网管系统，系统无法按无人值守站设计，需保留值班维护人员，运行费用不能节省。

五、结束语

通过微波网络的数字化改造，进一步采用SDH技术，使微波网同光纤网、卫星网互联互通，形成业务合理分配、互为备份的、安全可靠的广播电视传输网，将现有微波频率作为重要的战略和战备资源。统筹兼顾，加快广播电视微波数字化步伐，有利于广播电视系统的三网互联互通，优势互补，充分发挥广播电视行业的规模效应和整体优势，实现广播电视事业全面协调可持续发展。

[1]《数字微波与卫星通信》（姚军、李白萍著，人民邮电出版社出版）.

[2]《广播电视卫星数字传输技术》（刘洪才著，中国广播电视出版社出版）.