数字微波通信技术在电视直播中应用的探究

摘 要：数字微波通信技术具有噪声不累积、抗干扰能力好、频带宽、保密性和兼容性好等优点，因此被广泛应用于大型会议、抗险救灾的应急通信，河流、海岛等特殊传输条件，重要链路网络冗余备份及大客户接入等方面。随着我国广播电视业务的快速发展，人们对电视直播节目的视觉效果和录制水平提出了更高的要求，在这种背景下无线摄像机数字微波传输系统就应运而生了。

1 数字微波通信技术的阐述

数字微波通信技术是指采用数字调制方式，通过在大气中传输微波携带数字信息的一种通信方式。数字微波通信技术传输的常用频段包括：7G/8G/11G/1 3G/15G/18G/23G/26G/32G/38G，每个频段中都定义了多个子频率范围，多种波道间隔和收发间隔。采用某种微波频段，就需要配置相应的射频波道（即将特定的频段分割为若干小部分，适应发射机所需的频谱）。

数字微波通信技术长期以来都是广播电视信号传输的主要方式之一，这主要是因为：首先，数字微波通信技术以自然空间为传输媒介，外场设备少且不容易受到地理环境的影响，因此当洪水、风雹等自然灾害造成卫星、有线等传输手段失效的条件下，它仍然能够确保广播电视信号的良好传输；其次，数字微波通信技术可以为发射台、无线转播台及有线前端等提供信号源，还可以为数字电视、高清电视、数字广播等提供综合业务传输平台，从而满足广播电视不断开拓新业务的需求；最后，数字微波通信系统的建设成本较低，通常只需要对各站点设备进行维护，由于省略了线路的维护，因此可以极大地降低系统维护成本。

2 数字微波通信技术在电视直播中的应用

2.1 无线摄像机数字微波传输系统的应用原理

无线摄像机数字微波传输系统工作的原理，就是通过将音视频信号压缩、调制后发送到接收系统，然后接收系统解调制和解压缩后还原为原信号，从而确保在不受电缆约束的情况下还原直播现场的真实状况。在无线摄像机数字微波传输系统工作的整个过程中，有两个比较关键的技术。

第一，COFDM调制技术。通过串并转换高速数据流，COFDM调制技术将高速数据流分配到若干传输速率低的子通道中进行传输，从而解决了微波传输系统传输过程中的多径干扰问题。

第二，信源编码（以小波演算法和MPEG最为常用）。MPEG可以去除时间轴冗余资讯和帧内空间冗余资讯压缩，因此具有很大的相容性且能节约传输带宽。相较于MPEG，小波演算法不存在大压缩比对应的块效应失真等问题，具有信号品质高和编码时延短等优点，因此近年来在无线摄像机数字微波传输系统中得到广泛应用。

2.2 无线摄像机数字微波传输系统的应用方式

第一，无线摄像机数字微波传输系统的基本应用方式。分集式信号接收机和微波发射单元为无线摄像机数字微波传输系统的两大设备，该系统体积较小且重量较轻，可以直接安装在电视摄像机上来扩大拍摄范围且脱离电缆的约束（但使用时卫星通信设备和摄像设备的间隔距离要控制在几千米以内）。近年来我国广泛使用无线摄像机数字微波传输系统，例如江西抚州唱凯大堤合龙（2010年）时的现场直播报道，就是将该系统直接安装在电视摄像机上，由乘坐在救生艇上并携带摄像机的摄像人员深入到大堤合龙的施工位置进行现场拍摄，在比较平坦的河堤上放置便携卫星站和微波接收设备，施工现场摄像人员所拍摄的音视频信号经微波天线接收后，再经过变频器和分集接收机进行重建，然后传输到便携卫星站并传回新华社卫星接受机房，从而使唱凯大堤合龙这一壮观的场景被广大观众亲眼见证。

第二，结合信号中继系统的应用方式。在该应用方式中，摄像机通过微波发射机将信号传送给分集式接收机，然后经过信号中继器解调和再调制后输出COFDM信号（中继系统一般要放置在地势较高且无遮挡的地方（如车顶、楼顶）来确保中继转发能力）。结合信号中继系统的应用方式比较适合于传输距离较远的音视频报道现场，如F4方程式赛车的直播现场，在赛车中放置微波发射机和小型摄像机，在赛场附近较高且无遮挡的地方（如楼顶）放置信号中继系统，就可以将拍摄到的车内实况通过中继转发给演播室，让观众充分感受到赛场的紧张气氛。

第三，结合光纤延伸单元的应用方式。在该应用方式中，一般在拍摄现场附近布置固定单元（相连接的移动单元与天线和下变频器），在固定单元上连接光纤并经分集信号接收机来对音视频信号进行重建，从而极大地延伸传输距离（最大可延伸至30 km）。例如在两会报道时，现场摄像人员可以将拍摄好的音视频信号传输给附近架设的微波天线，将音视频信号通过光纤传输回演播室，从而扩大现场摄像人员的活动范围。

第四，结合摄像机反向控制单元的应用方式。在该应用方式中，通过加入摄像机反向控制单元来实现双向通信，演播室内的技术人员可以通过控制操作面板来远程控制现场摄像机，这样可以提高后方音视频编辑人员对前方摄像人员的远程控制能力，提高所得音视频信号的质感。