談廣播電視數(shù)字微波改造

劉忠華

（遼寧省廣播電視傳輸發(fā)射中心201臺(tái)，遼寧 北鎮(zhèn) 121300）

1 前言

廣播電視的數(shù)字化對(duì)改善圖像清晰度、圖像傳輸質(zhì)量、增加節(jié)目套數(shù)起著非常重要的作用。更為重要的是，它能夠很方便地構(gòu)筑視頻、音頻、圖像、文字、數(shù)據(jù)為一體的綜合網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，達(dá)到多媒體綜合信息服務(wù)的目的。

2 廣播電視數(shù)字化傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)

2.1 頻道利用率高

數(shù)字壓縮技術(shù)是將模擬信號(hào)經(jīng)過抽樣、量化，變成數(shù)字信號(hào)(即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換)，再經(jīng)取樣壓縮編碼，驅(qū)除信號(hào)冗余度，以一定的壓縮比將信號(hào)頻帶壓窄，將其調(diào)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(jìn)行：接收、解調(diào)、解碼、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換，視頻處理后還原成視頻信號(hào)。國際上目前主要有兩種數(shù)字壓縮傳輸標(biāo)準(zhǔn)比較流行，即MPEG-1和MPEG-2。廣播電視系統(tǒng)一般采用MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)，它可以將速率為200Mbit/s的數(shù)字視頻信號(hào)壓縮到15～15Mbit/s。在這種標(biāo)準(zhǔn)下，如果對(duì)壓縮信號(hào)采用64QAM調(diào)制方式，則CATV在每個(gè)8MHz帶寬的模擬電視頻道內(nèi)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(gè)頻道平均速率為4～2Mbit/s，則一個(gè)8MHz模擬電視頻道就可同時(shí)傳輸8～16套電視節(jié)目，10個(gè)模擬頻道就能傳輸80～160套電視節(jié)目。省干線上的模擬微波均屬于調(diào)頻(FM)模擬微波，每套電視節(jié)目占有的帶寬為f0±10MHz。實(shí)際系統(tǒng)設(shè)備帶寬為34MHz，如果壓縮編碼信號(hào)采用QPSK調(diào)制和相干解調(diào)方式，則中容量480路數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)速率為34368Mbit/s，它所要求的微波通道傳輸帶寬為f0±85MHz。實(shí)際系統(tǒng)設(shè)備帶寬也為34MHz，如果每個(gè)電視頻道平均速率為8Mbit/s，則省干線上一個(gè)模擬頻道就至少可以同時(shí)傳輸4套高質(zhì)量的節(jié)目。由此可知，廣播電視數(shù)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(yuǎn)

原廣電部GY/T106-1999標(biāo)準(zhǔn)中提出了有線電視廣播系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范，下行模擬傳輸系統(tǒng)要求載噪比C/N≥43dB。歐廣聯(lián)(EBU)給出了圖像信號(hào)的5級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，若要達(dá)到4級(jí)以上的良好質(zhì)量，則要求信噪比S/N≥366dB。在模擬信號(hào)的傳輸中，為防止信號(hào)的衰落，必須有6dB的衰落儲(chǔ)備量，因此模擬調(diào)幅微波傳輸鏈路中系統(tǒng)設(shè)計(jì)的載噪比C/N必須≥49dB。在模擬調(diào)頻微波傳輸鏈路中，由于S/N存在18dB調(diào)頻改善系數(shù)，所以C/N≥31dB就夠了。

同樣的模擬鏈路，如果采用數(shù)字壓縮編碼方式，中頻調(diào)制器采用64QAM正交幅度調(diào)制，在留有6dB儲(chǔ)備量之后，只需C/N≥28dB就能得到DVD的圖像質(zhì)量。

若采用QPSK相移鍵控調(diào)制，則只需C/N≥18dB就可以得到高質(zhì)量的圖像質(zhì)量。模擬調(diào)幅(AM)微波與64QAM調(diào)制數(shù)字微波相比，門限下降了約20dB；模擬調(diào)頻(FM)微波與QPSK調(diào)制數(shù)字微波相比，也相差約10dB。從上述分析不難得出數(shù)字微波比模擬微波傳輸距離遠(yuǎn)的結(jié)論。如果原設(shè)計(jì)模擬MMDS微波傳輸距離為40km，在同樣的有效發(fā)射功率、同樣的天饋、同樣的路由前提下，采用數(shù)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(duì)一個(gè)縣來說已足夠。

2.3 圖像質(zhì)量好，抗干擾能力強(qiáng)

由于采用了數(shù)字濾波、數(shù)字存儲(chǔ)及再生中繼技術(shù)，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(jī)的載噪比C/N在門限值以上時(shí)，幾乎可以得到無損傷的還原，雖經(jīng)多級(jí)中繼、轉(zhuǎn)發(fā)也不會(huì)降低圖像質(zhì)量，因此數(shù)字電視傳輸?shù)膱D像質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模擬電視傳輸?shù)膱D像質(zhì)量。

3 微波的數(shù)字改造

數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是數(shù)字傳輸技術(shù)在光纖通訊中的突破性應(yīng)用，使得光線具有海量傳輸?shù)哪芰ΑＳ捎诔休d業(yè)務(wù)上的積壓和有線電視接入網(wǎng)對(duì)廣播電視節(jié)目需求的膨脹，模擬微波傳輸從傳輸容量和傳輸質(zhì)量上都不能滿足要求，微波的數(shù)字化改造被提上議事日程。

鑒于微波傳輸不可替代的優(yōu)勢(shì)和數(shù)字化微波的諸多優(yōu)點(diǎn)，微波的數(shù)字化改造成為勢(shì)在必行。數(shù)字微波的技術(shù)體制被確定為同步數(shù)字系列（SDH），允許臨時(shí)采用DVB直接復(fù)用調(diào)制方式，解決數(shù)字化過渡問題。這是國家廣電總局在微波數(shù)字化改造指導(dǎo)意見中提出的。

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

數(shù)字光纜傳輸和數(shù)字微波傳輸都可以采用SDH技術(shù)。我國的廣播電視光纜傳輸網(wǎng)就是采用SDH傳輸方式。微波數(shù)字化改造后必須與光纜互聯(lián)、互通、互為備份，則必須也采用SDH技術(shù)。SDH設(shè)備在數(shù)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(shè)備以下部分的設(shè)備配置形式，以SDH45Mbit/s接口信號(hào)為例，如圖2。

圖2 SDH設(shè)備以下部分的設(shè)備配置形式

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

臨時(shí)采用DVB直接復(fù)用調(diào)制方式作為過渡方案，保留了原微波站的模擬微波信道機(jī)、天饋線和電源系統(tǒng)，僅對(duì)模擬微波的調(diào)制解調(diào)器以下部分作更換，增加數(shù)字調(diào)制解調(diào)器、編解碼器、ASI復(fù)接器。它的基本模型以端站為例，如圖3。

圖3 DVB直接復(fù)用調(diào)制方式

采用DVB直接復(fù)用調(diào)制方式的優(yōu)點(diǎn)是一次性投入減半，投資條件改善時(shí)可進(jìn)行二次改造，只要更換微波設(shè)備，增加SDH復(fù)接器和網(wǎng)管監(jiān)控系統(tǒng)等，與第一次改造中投入的編解碼器、復(fù)接器等可以組成完全的SDH微波。它的缺點(diǎn)是無法和光纜傳輸網(wǎng)在TS流層面上互為備份，只能在信號(hào)源層面上起到備份作用。

總之，廣播電視的數(shù)字化包含數(shù)字終端設(shè)備(如電視機(jī)等)和數(shù)字信息傳輸設(shè)備(如光纖傳輸、衛(wèi)星傳輸、地面微波傳輸?shù)仍O(shè)備)。數(shù)字化廣播電視為有線電視的發(fā)展提供了無限廣闊的前景。微波同光纖網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)互聯(lián)互通，可形成業(yè)務(wù)合理分配、互為備份、安全可靠的廣播電視傳輸網(wǎng)絡(luò)，成為確保安全播出的重要戰(zhàn)略資源

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