談廣播電視數字微波改造

劉忠華

（遼寧省廣播電視傳輸發射中心201臺，遼寧 北鎮 121300）

1 前言

廣播電視的數字化對改善圖像清晰度、圖像傳輸質量、增加節目套數起著非常重要的作用。更為重要的是，它能夠很方便地構筑視頻、音頻、圖像、文字、數據為一體的綜合網絡平臺，達到多媒體綜合信息服務的目的。

2 廣播電視數字化傳輸的優點

2.1 頻道利用率高

數字壓縮技術是將模擬信號經過抽樣、量化，變成數字信號(即模擬/數字轉換)，再經取樣壓縮編碼，驅除信號冗余度，以一定的壓縮比將信號頻帶壓窄，將其調制到載波上，這樣就提高了頻譜的利用率。接收則以相反的過程進行：接收、解調、解碼、數字/模擬轉換，視頻處理后還原成視頻信號。國際上目前主要有兩種數字壓縮傳輸標準比較流行，即MPEG-1和MPEG-2。廣播電視系統一般采用MPEG-2標準，它可以將速率為200Mbit/s的數字視頻信號壓縮到15～15Mbit/s。在這種標準下，如果對壓縮信號采用64QAM調制方式，則CATV在每個8MHz帶寬的模擬電視頻道內能傳送的碼率為37Mbit/s，扣除FEC等因素占用的碼率，凈速率＞32Mbit/s。如果每個頻道平均速率為4～2Mbit/s，則一個8MHz模擬電視頻道就可同時傳輸8～16套電視節目，10個模擬頻道就能傳輸80～160套電視節目。省干線上的模擬微波均屬于調頻(FM)模擬微波，每套電視節目占有的帶寬為f0±10MHz。實際系統設備帶寬為34MHz，如果壓縮編碼信號采用QPSK調制和相干解調方式，則中容量480路數字微波傳輸系統速率為34368Mbit/s，它所要求的微波通道傳輸帶寬為f0±85MHz。實際系統設備帶寬也為34MHz，如果每個電視頻道平均速率為8Mbit/s，則省干線上一個模擬頻道就至少可以同時傳輸4套高質量的節目。由此可知，廣播電視數字化后可以成倍甚至成十倍地增加頻道的利用率。

2.2 接收門限電平低、傳輸距離遠

原廣電部GY/T106-1999標準中提出了有線電視廣播系統技術規范，下行模擬傳輸系統要求載噪比C/N≥43dB。歐廣聯(EBU)給出了圖像信號的5級評分標準，若要達到4級以上的良好質量，則要求信噪比S/N≥366dB。在模擬信號的傳輸中，為防止信號的衰落，必須有6dB的衰落儲備量，因此模擬調幅微波傳輸鏈路中系統設計的載噪比C/N必須≥49dB。在模擬調頻微波傳輸鏈路中，由于S/N存在18dB調頻改善系數，所以C/N≥31dB就夠了。

同樣的模擬鏈路，如果采用數字壓縮編碼方式，中頻調制器采用64QAM正交幅度調制，在留有6dB儲備量之后，只需C/N≥28dB就能得到DVD的圖像質量。

若采用QPSK相移鍵控調制，則只需C/N≥18dB就可以得到高質量的圖像質量。模擬調幅(AM)微波與64QAM調制數字微波相比，門限下降了約20dB；模擬調頻(FM)微波與QPSK調制數字微波相比，也相差約10dB。從上述分析不難得出數字微波比模擬微波傳輸距離遠的結論。如果原設計模擬MMDS微波傳輸距離為40km，在同樣的有效發射功率、同樣的天饋、同樣的路由前提下，采用數字MMDS微波傳輸后，就能輕易地覆蓋100km以上的距離。這樣的覆蓋范圍對一個縣來說已足夠。

2.3 圖像質量好，抗干擾能力強

由于采用了數字濾波、數字存儲及再生中繼技術，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，接收機的載噪比C/N在門限值以上時，幾乎可以得到無損傷的還原，雖經多級中繼、轉發也不會降低圖像質量，因此數字電視傳輸的圖像質量遠遠高于模擬電視傳輸的圖像質量。

3 微波的數字改造

數字技術的飛速發展，特別是數字傳輸技術在光纖通訊中的突破性應用，使得光線具有海量傳輸的能力。由于承載業務上的積壓和有線電視接入網對廣播電視節目需求的膨脹，模擬微波傳輸從傳輸容量和傳輸質量上都不能滿足要求，微波的數字化改造被提上議事日程。

鑒于微波傳輸不可替代的優勢和數字化微波的諸多優點，微波的數字化改造成為勢在必行。數字微波的技術體制被確定為同步數字系列（SDH），允許臨時采用DVB直接復用調制方式，解決數字化過渡問題。這是國家廣電總局在微波數字化改造指導意見中提出的。

SDH（Synchronos Digital Hierarchy）設備本身不屬于微波設備范疇，它是一種將各種不同速率的數據流匯集、交換和分配的復接設備，可以把它看成是集裝箱的作用。由于這種復接方式將數據流管理、維護與荷載區分成兩個部分，以便各種不同速率的被傳送的數據流可以方便地下載和上載即交叉鏈接（DXC），省卻了準同步數字系列（PDH）需要的大量復接設備，既節省了費用又方便了使用。

數字光纜傳輸和數字微波傳輸都可以采用SDH技術。我國的廣播電視光纜傳輸網就是采用SDH傳輸方式。微波數字化改造后必須與光纜互聯、互通、互為備份，則必須也采用SDH技術。SDH設備在數字微波中的作用，從圖1微波中繼站的基本模型中可見。

圖1 微波中繼站的基本模型

SDH設備以下部分的設備配置形式，以SDH45Mbit/s接口信號為例，如圖2。

圖2 SDH設備以下部分的設備配置形式

由圖2可知，SDH以上的傳轉電路可以是微波，也可以是光纜。SDH以下的設備配置（含SDH設備）無論在微波電路還是光纜電路都是一樣的。

臨時采用DVB直接復用調制方式作為過渡方案，保留了原微波站的模擬微波信道機、天饋線和電源系統，僅對模擬微波的調制解調器以下部分作更換，增加數字調制解調器、編解碼器、ASI復接器。它的基本模型以端站為例，如圖3。

圖3 DVB直接復用調制方式

采用DVB直接復用調制方式的優點是一次性投入減半，投資條件改善時可進行二次改造，只要更換微波設備，增加SDH復接器和網管監控系統等，與第一次改造中投入的編解碼器、復接器等可以組成完全的SDH微波。它的缺點是無法和光纜傳輸網在TS流層面上互為備份，只能在信號源層面上起到備份作用。

總之，廣播電視的數字化包含數字終端設備(如電視機等)和數字信息傳輸設備(如光纖傳輸、衛星傳輸、地面微波傳輸等設備)。數字化廣播電視為有線電視的發展提供了無限廣闊的前景。微波同光纖網、衛星網互聯互通，可形成業務合理分配、互為備份、安全可靠的廣播電視傳輸網絡，成為確保安全播出的重要戰略資源

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