淺論廣播電視中的數字微波傳輸技術

摘 要:隨著國內數字電視頻道的陸續開播，數字電視正以嶄新的面貌進入千家萬戶，為人們帶來了高品質的視聽享受，也極大地豐富了人們的日常生活。但由于數字電視傳輸系統的建設主要面向城市，未能迅速觸及農村及偏遠地區，探究一種經濟的、適合于快速建設的數字電視傳輸系統成為當務之急。

關鍵詞:數字電視 微波傳輸 傳輸系統

中圖分類號:TN943文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(b)-0014-01

1 廣播電視數字化傳輸的優點

1.1 信號雜波比和連續處理的次數無關

電視信號經過數字化后是用若干位二進制的兩個電平來表示，因而在連續處理過程中或在傳輸過程中引入雜波后，其雜波幅度只要不超過某一額定電平，通過數字信號再生，都可能把它清除掉，即使某一雜波電平超過額定值，造成誤碼，也可以利用糾錯編、解碼技術把它們糾正過來。所以，在數字信號傳輸過程中，不會降低信雜比。而模擬信號在處理和傳輸中，每次都可能引入新的雜波，為了保證最終輸出有足夠的信雜比，就必須對各種處理設備提出較高信雜比的要求。模擬信號要求S/N＞40dB，而數字信號只要求S/N＞20dB。模擬信號在傳輸過程中噪聲逐步積累，而數字信號在傳輸過程中，基本上不產生新的噪聲，也即信雜比基本不變。

1.2 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。

1.3 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≥36.6dB。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必須C/N≥49dB。

1.4 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。

1.5 易于實現信號的存儲，而且存儲時間與信號的特性無關

近年來，大規模集成電路(半導體存儲器)的發展，可以存儲多幀的電視信號，從而完成用模擬技術不可能達到的處理功能。例如，幀存儲器可用來實現幀同步和制式轉換等處理，獲得各種新的電視圖像特技效果。

1.6 數字載波調制方式的比較

前面提到的QPSK和64QAM都是數字信號的載波調制方式。基本的數字載波調制方式有3種，即振幅鍵控(ASK)、頻率鍵控(FSK)和相位鍵控(PSK)。QPSK屬于相移鍵控，也叫正交移相鍵控或4相調制。64QAM屬于振幅相位聯合鍵控，也叫多電平正交振幅調制。經理論分析證明:在抗噪聲性能上，PSK最好，FSK次之，ASK最差。在占據頻譜寬度上，ASK和PSK相同，FSK是ASK的幾倍。經過比較，得出這樣的結論:從抗噪聲性能和提高信道帶寬利用率的角度來看，相移鍵控是數字載波調制方式中最優越的一種，在省干線上，多跳調頻模擬微波的改造用QPSK移相鍵控調制方式最合適。64QAM是振幅相位聯合鍵控，頻帶利用率最高，是一種高效率的數字微波方式，但它的抗干擾能力比QPSK差。64QAM特別適用于數字MMDS及微波傳輸跳數不多的模擬微波改造上。

2 干線微波的數字改造

2.1 調頻模擬微波和數字微波收發信設備的比較

工作原理相同。模擬和數字微波都采用70MHz中頻調制器，進行上變頻至微波頻率，再進行微波傳輸，只是模擬微波設備在發信中頻調制后有一級限幅中放，而數字微波沒有限幅中放這一級，其他部分的工作原理是一樣的。現在的模擬微波器件都是全固態化的，FET場效應器件、線性放大器等代替了過去的行波管、高壓盤，為模擬微波改數字微波鋪平了道路。

2.2 需要解決的幾個問題

頻率穩定度的問題。模擬微波傳輸信號采用中頻調頻調制，變頻用的本振采用微波介質穩頻振蕩器，其頻率穩定度只能達到10-4數量級。數字微波傳輸系統傳輸電視信號采用中頻數字調制，經過數字壓縮后的多套電視數字信號復接后對中頻進行QPSK調制，上變頻到微波頻率進行傳輸。它要求微波發信機線性指標高，微波本振源的頻率穩定度較高，不能低于10-6數量級，一般采用介質穩頻加鎖相穩頻雙重技術進行穩頻，以達到這一要求。

相位噪聲問題。模擬微波采用調頻方式傳輸，對系統相位噪聲要求不高，而數字微波采用QPSK調制和相干解調方式，傳輸數字壓縮電視信號，因此要求系統的相位噪聲低于-70dBc/Hz。線性功放問題。調頻模擬微波的功放工作在非線性區，在早期發射機變頻器的前端還要增加一個限幅放大器。數字調相(QPSK)微波要求三階交調抑制>20dB，因此要求功放必須是線性放大器。

以上分析證明，模擬微波設備進行數字化改造不僅在理論上是可行的，在實踐上也是可行的。如遼寧省葫蘆島市廣電局等單位在國內率先進行了模擬微波改數字微波的嘗試，開了一個好頭。20世紀90年代以后生產的1、4GHz、2GHz、7GHz、8GHz廣播電視微波設備，改造起來是不難的，基本上和進口NEC的設備差不多。90年代以前生產的1、4GHz微波設備由于不是線性放大器，改造難度要大一些。4某省廣播電視模擬微波改數字微波的一個具體方案先對一個模擬微波信道進行改造。原來傳輸1路電視信號、2路伴音信號，擴容到4路電視信號、8路伴音信號、1路數據信號。

信號源前端采用壓縮編碼設備。目前國際上都采用MPEG-2國際標準來傳輸PAL-D數字電視信號，電視信號壓縮到6Mbit/s，圖像質量就能達到廣播級的水平。因此確定信源按MPEG-2標準對PAL-D電視信號進行數字壓縮編碼，壓縮的比特率為8、448Mbit/s，伴音信號按IEC268-15標準進行壓縮編碼處理。

在信道傳輸上采用數字化傳輸。為了保證信號經微波多站中繼傳輸后無噪聲積累、節目傳輸質量和傳輸距離無關，中頻采用QPSK調制、同步相干解調方式，干線中繼采用再生中繼方式，在支線改造中為了節省投資，可采用中頻中繼，這樣，雖然有點噪聲積累，但不會對整個系統造成大的影響。

改造方案可以使擴容升級很方便，可以隨壓縮編解碼碼率的改變擴大節目傳輸容量。

3 結語

本文研究了在廣播電視中數字微波傳輸技術的應用，對于數字電視傳輸技術的研究和推廣起到了積極地意義。

參考文獻

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