数字微波通信与卫星数字通信技术在广播传输中的应用

舒杰

【摘要】    随着通信技术的不断发展，广播电视节目传播所应用的通信技术变得更为先进，对保证广播电视节目质量发挥着重要作用。本文从数字微波通信技术、卫星数字通信技术两个方面进行深入地分析和讨论，可供相关人员参考。

【关键词】    微波通信    数字通信    信号传输

引言：

当前，我国广播电视信号传输还以卫星通信、地面微波和光纤电缆为主，光纤电缆传输可以达到较高的频率、较高的频带，不会在信号传输时产生更大的损耗，具有很强的抗干扰性能，已经得到了快速的发展。数字微波通信技术主要用于中短距离信号接入，配套通信设备被用于其它系统的支撑与接入，卫星通信实质上也是微波信号传输技术，将信号中继设置在地球同步卫星，可以将广播电视信号传送到世界每个角落。本文主要对数字微波通信、卫星数字通信两方面进行深入的分析与探讨。

一、数字微波通信技术

1.1功能与特征

微波信号是运行频率介于300-300103MHz区间的无线电波，由于具有频率高、波长短的特点，可以达到很高的带宽，比低频电波通信有点更多的优势，可以实现较大的信息容量，卫星数字通信等多运行于微波区间。数字微波通信技术具有建网工期短、组网灵活方便、成本低、通信可靠等优势，是现代广播电视信号传播重要的手段。我国国土面积辽阔、地形条件复杂，在气候条件良好、广电数据业务量大的平原区域，多采用光纤电缆通信方式，以数字微波作为备用措施，如果气候和地形条件不好的区域，可以采用数字微波通信。

1.2通信原理

微波信号在空间传输与光波特性比较类以，以直线方式向前运行，如果碰到阻挡物就会发生发射或阻断，所以，该种通信方式为视距通信，视距通信受到地面因素影响比较大，电波在自由空间传输的损耗计算公式为，式中d是信号源至宿间距离，单位为m，f是电波发射频率，單位为Hz，C为光速，LS是空间损耗，单位为dB，如果距离单 位为km，运行频率单位为GHz，可以将公式简化为LS=92.4+20log d+20log f，所以，传输损耗是由宿间距离与发射频率来决定。自由空间下的接收电平计算公式为Pro=Pt+（Gt+Gr）-（Lt+Lr）-LS，Pt是发信机输出机功率，Gt、Gr、Lt、Lr是分收发馈线损耗，LS为自由空间损耗。微波在空间传播还会受到地球曲面及空间传输产生衰减，如果想要达到远距离通信的要求，需要通过中继方式来实现，也就是使信号频率进行调整和放大，避免传输到对象的信号变弱而无法识别，这就是地面数字微波进行中续传输模式。微波信号的终端站点为通信线路两个端部，中继站为数字微波传输线路设置最多的站点，需要每间隔50公里左右就设置一个中继站点，为完成有效的信号传输，站点数量需要多大数十个。中继站点可以获取数字信号，通过滤波和放大再发送给后面的中继站，可以更好地保证数字信号的传输质量，该种微波传输方式也可以被称作接力传输模式。为实现长距离数字微波广播电视信号传输，可以通过多达数十次的中继，这样就可以将信号传送到几千公里，还可以实现较高质量的传输。广播电视信号数字微波多采用8GHz来实现信号传输，通过微波中继来保证信号传输，可以避免受到自然灾害影响，是地面有线广播电视信号传输的更有效保障手段。

1.3数字微波通信技术在广播电视信号传输中的运用

数字微波通信技术为地面条件下，进行广播电视信号传输应用最为广泛的技术手段，是通过微波信道来完成数字信号的传输，这就要求基带信号采用数字信号，建立起完善的数字微波通信系统。在进行微波数字信号传输过程中，有用数字技术对信号进行处理，可以保证很高的传输制裁量，还可以抵抗外界信号干扰，达到较长的信号传输距离。广播电视台大多采用多路数字传输终端，该终端设备有发送和接收端接口，可以为微波机与光端机进行很好的技术对接，发送端可以把传输来的模拟信号通过模数转换转变为数字信号，也可以把数字节目源样点信号等转变了串行通信的数字序列，通过对信号进行纠错编码，将各自的信号输送给微波调制机等进行信号传送，再经过微波调制机进行功率放大，然后利用天线将信号发送出去。接收端将获取到的码流完成信道解码，解析出来的信号再进行交织、纠错来形成样点信号、独立数据信号，再经过每路接口电路恢复成模拟信号或数字信号。广播电视信号，通过播控系统主控机房对数字信号进行矩阵切换，再将不同的电台节目信号发送到微波信号输入端，再采用数字微波终端对信号进行传送。信号传输线路两端都有用数字微波传输处理设备，一端安装于广播电视台，另一端安装到信号接收方。例如，四川宜宾数字微波通信系统设计，采用二级微波干 线，信号传输速率为34Mb/s，为一用一备的传输线路，为解决基带信号超长距离传输问题，对备用微波通信线路进行了模拟，测试传输特性和误码性能，根据测试结果对选择通信路径，确定频率配置和极化，并对通信性能进行评估，再对微波干扰源进行分析，制定对抗干扰办法，最后对通信设备进行调试，达到理想的通信效果。

二、卫星数字通信技术

2.1功能与特征

卫星数字通信技术是由航天技术不断发展而来的，是将电子技术与航天技术进行结合的产物，具有空间通信诸多特点，不会受到地面条件的影响。将地球卫星作为是数字通信的中继站点，地面站点作为信号接受终端，地面站点可以通过地球通信卫星实现长距离、大容量的通信，通信卫星位于距离地球赤道3.6万里上空，运行速度与地球自转速度保持同步，为静止通信卫星，地面站点与卫星通讯就变得更为容易。随着数字通信技术的不断发展，卫星数字传输技术优势变得更为明显，可以实现在更为广泛的覆盖面，投资建设成本更低，可以达到更高的传输质量，比模拟信号卫星更节省频率资源，运行成本与维护费用更低，数字信号更容易处理，可以与计算机技术进行结合，便于地面站点的后续接收与调制。

2.2通信原理

卫星广播电视传输系统为地面卫星接收站、上行信号发射站、测控站点和星载转发器构成，广播电视通信卫星上安装C波段、Ku波段信号转发系统，通过上行站点将广播电视台传输过来的数字信号、模拟信号等进行处理、调制，调整上行信号频率，通过大功率放大利用定向天线对通信卫生发射C波段、Ku波段信号，也可以获取到通信卫星下行微波信号，可以对通信卫星转播节目质量星检验。星载转发器可以获取到地面站点发送的上行微波信号，再对信号进行放大、改变运行频率、再放大，再将信号发送到地面信号通信服务区域，所以，星载转发器也就是在地球空间中作为中继站，更好地降低附加噪声及失真，更好地保证广播电视传播质量。

广播电视台节目信号利用通信卫星将其传送到世界各地，上行站点系统是保证传输质量的关键部分，对信号上行站点有着更高的安全要求，需要每台设备都具有较高的稳定性、可靠性。当上行站点设备存在运行故障，则会引起广播电视信号中断传送，容易引起不良的社会影响。地面上行站点频率采用S、C、Ku和Ka波段，通信卫星下行频率比上行增加L波段，上行发射站点可以对通信卫生发送一路或多路信号，转发器设置有C、Ku波段信号发转系统，可以获取到地面上行发射站点节目信号，对通信卫星地面接收站点发送下行信号。上行站点通信设备中有调制解调器、高功率放大器、监控系统、天线分系统、上下行变频器等构成。天线分系统为地面上行站点重要通信设备，会地上行信号质量造成很大的影响，天线可以把上行站点发送功率转变为电磁波，并对通信卫星定点发射信号，把地球空间通信卫生发射出的微弱信号进行转换处理，再将同频信号发送给接收机。高功率放大装置可以把地面上行站点发射信号进行最后放大，低噪接收设备对上行站信号进行首级放大，上下变频器可以将信号在射频和中频相互间实现频谱搬移，调制解調器可把广播电视台机房信号进行调制处理，并向地球空间传输微波信号，可以进一步提升微号信号传输信噪比和抗电磁干扰能力。地面上行站点还需要配置监控设备，可以对站点内的通信设备进行监控，可以实时了解通信设备运行状态。

星载转发器为通信卫星关键构成部分，可以使通信卫星发挥出到信号中继作用，转发性能会对卫星通信质量产生很大的影响。需要转发器具备很小的附加噪声和失真，这样才能更好地对接收到的地面上行站点信号行放大和转发。转发器运行噪声为热噪声、非线性噪声，热噪声为转发器内部运行噪声、信号天线外部噪声，非性能噪声为电路或电子元件非线性特点引起的。处理转发器获取到地面站点的信号，再进行前置放大、变频，对中频数字信号进行解调处理、纠错编码处理。再通过信号发射单元进行数字调制、变频和放大，再将其发回到地面站点，应用处理转发器可以去除掉噪声积累，在保证信号通信质量的前提下，降低转发器发射功率。上、下行通信线路还可以选择不同的信号调制模式，可以达到理想的传输效果，并对基带信号信号进行多种处理，可以在通信卫星上完成数字交换，卫生通信原理框见图1所示。

2.3卫星数字通信在广播传输中的运用

广播电视通信卫星必须要与地球赤道保持相对静止，具有精准位置和姿态，这样就不再别外设置跟踪卫生及具有定功能的接收天线。广播卫星还应该具有足够大的辐射功率，这样就可以使地面微波信号接收设备得到简化，还要求卫星有着较长的使用寿命，较高的稳定性、可靠性，这样可以有效降低节目信号停播率，也可以防止更换通信卫星所带来的资金浪费。一颗广播电视通信卫星信号可以将地面30%覆盖，如果地球赤道空间间隔120°放置三颗通信卫星，就可以将广播电视信号传送给全世界绝大部分区域，建立起全球性的广播电视通讯网。将广播电视节目通过数字矩阵切换送送到卫星地面站，备路信号被输送给微波端机，通过微波通信技术传送给赤道上的卫星。卫星转播车、现场直播车可以将实时发生新闻事件进行直播，通过高质量的无线数字传输来解决应急制作和节目传播的需要，该技术节目采集、制作、传输集于一体，可以作为独立的体系来实现节目直播、传送，是一种功能强大的移动微波通信技术。

三、结束语

综上所述，随着科学技术的不断发展，数字通信技术将得到更好地发展，应用范围也会更为广阔，多种通信技术间可以进行优势互补。但随着广播电视业务发展，不同语种的节目也会增多，这就给数字通信技术提出了更高的要求，将来的数字传输技术会有着更高的集成度， 节目信号传输会更为安全。

参  考  文  献

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