貴州廣播電視臺微波中繼系統(tǒng)

羅信海，張 林

（貴州廣播電視臺 播控傳送中心，貴州 貴陽 550002）

貴州廣播電視臺微波中繼系統(tǒng)

羅信海，張 林

（貴州廣播電視臺 播控傳送中心，貴州 貴陽 550002）

為保障貴州臺廣播電視節(jié)目的安全傳輸，在已有SDH傳輸環(huán)路光纜網(wǎng)的基礎上，建立了無線微波傳輸訊道。詳細闡述貴州臺中繼微波系統(tǒng)的方案制定、安裝調(diào)試、測試分析和應用實現(xiàn)，以供同行參考與借鑒。該系統(tǒng)的設計具有前瞻意識，消除了貴州臺傳輸系統(tǒng)的安全隱患，彌補了傳輸系統(tǒng)的不足，確保了貴州臺廣播電視節(jié)目的安全傳輸。

數(shù)字微波；中頻轉接；信號合路器；ODU；IDU

貴州廣播電視臺節(jié)目信號的傳輸，均按照國家新聞出版廣電總局的要求來嚴格規(guī)范自己，沒有出現(xiàn)任何事故，為貴州臺充分發(fā)揮輿論先行引導作用和做好黨的喉舌墊定了堅實的基礎。

眾所周知，在廣播電視信號的傳輸中，無線傳輸作為有線傳輸?shù)难a充方式，更加有力地保障了信號的安全傳輸。作為廣播電視信號三大傳輸方式之一的微波無線傳輸，由于其自身的優(yōu)越性，在廣播電視信號傳輸過程中得到了廣泛的應用。

1 電視節(jié)目安全播出的要求

貴州臺與網(wǎng)絡公司之間節(jié)目交換的傳輸方式為SDH環(huán)路光纜網(wǎng)，兩根不同方向的光纜同時將電視信號發(fā)往相同的目的地，從很大程度上保證了節(jié)目的傳輸安全。但貴陽市正逢城市軌道交通建設，為了避免因施工破壞光纜而造成電視節(jié)目傳輸中斷，作為電視節(jié)目安全播出的責任部門，有義務保證電視信號在傳輸過程中的節(jié)目完整與信號安全。結合目前現(xiàn)有的有線傳輸方式，搭建另一個備份無線微波路由尤為必要。

2 微波傳輸路徑的規(guī)劃

2.1 前期考查

利用百度衛(wèi)星地圖，查看貴州臺與金陽省網(wǎng)絡公司的地理位置，如圖1所示。

根據(jù)地圖測算，兩地直線距離為11km。地形地貌極為復雜且山高、山多，樓房眾多且高而密，無法做到微波的點對點視距傳輸。在貴州這一復雜的喀斯特地形地貌上完成無線傳輸，困難可想而知。

2.2 微波無線路徑的選擇

經(jīng)研究分析后，決定采用微波中繼方式。用避開高樓和大山阻擋的方法來實現(xiàn)微波的傳送。只有在貴州臺與網(wǎng)絡公司之間找到一個制高點，并通過這一制高點對微波進行中繼重發(fā)，最終把信號傳送到目的地。

圖1 百度衛(wèi)星地圖

為了保證節(jié)目傳輸?shù)陌踩屑冉?jīng)濟又有效這一宗旨，把制高點的選擇放在了貴州臺管轄的兩個發(fā)射臺上。圖2為參考地圖。

圖2 參考地圖

從圖2可以看到兩條不同顏色的線路標識，就是標注出來的兩條傳輸路由。如果把微波中繼的制高點選擇在東山發(fā)射臺，從貴州臺（海拔1158m）到東山發(fā)射臺（海拔1 160 m）的直線距離約為2.2 km，是可視距離，無任何遮擋，信號傳輸沒有問題。從東山發(fā)射臺到金陽網(wǎng)絡公司（海拔1 310 m）直線距離約為11.6 km，不是可視傳輸，距離較長。與電視臺到金陽網(wǎng)絡公司距離相當，而且不能避開遮擋的高樓和大山，信號到達的可能性較小。

如果把制高點選擇在小關發(fā)射臺，從貴州臺到小關發(fā)射臺（海拔為1 370 m）的直線距離約為6 km，是可視傳輸，可以實現(xiàn)。從小關發(fā)射臺到金陽網(wǎng)絡公司直線距離約7 km，也是可視傳輸，高樓遮擋較小，信號到達的可能性較大。

經(jīng)現(xiàn)場測試，證實了分析是正確的，測試微波為日立便攜式高清微波。于是，中繼微波[1]的傳輸路由就形成了，即貴州臺電視大樓→小關發(fā)射臺→金陽省網(wǎng)絡公司。

為了使傳輸信號質(zhì)量更好，把小關發(fā)射臺這一中繼點的微波架設點放在了離地80 m高的鐵塔上。金陽省網(wǎng)絡公司接收發(fā)射點也放在了距離樓頂15 m高且經(jīng)過加固的避雷針鐵塔上。這樣的設計，對于信號的收發(fā)都有較好的保證。

2.3 站點內(nèi)部的有線傳輸

貴州臺始發(fā)站點的內(nèi)部情況較為簡單，微波收發(fā)設備與天線的距離為兩層樓，可以用-9的IF電纜直接傳輸。

網(wǎng)絡公司主機房位于主樓2層，而微波架設位于群樓25層樓頂，兩棟樓之間如果鋪設IF電纜，線纜長度需要350m左右。若用-9以上電纜，硬度大，彎曲角度大，不利于布線，破壞樓宇間墻體的同時信號傳輸損耗較大，不可取。在群樓25層樓頂?shù)街鳂?層之間正好有預埋光纜連接，故采用光纜進行傳輸。

3 微波傳輸方案的形成

3.1 路由選擇及頻率分配

經(jīng)過前期的考查測試工作，找到了小關發(fā)射臺這一優(yōu)勢地理位置作為中繼點是可行的，既節(jié)約了投入成本，又能保障信號傳輸安全，符合貴州臺相關政策。為避免與目前正在使用的頻率相互干擾，于是分別對電視大樓、小關、金陽三個站點進行頻率測試，檢測并確定了傳輸頻率。方案路由及頻率見圖3所示。

圖3 路由及頻率使用分配圖

3.2 傳輸方案制定

貴州臺需保障安全傳輸?shù)浇痍柺【W(wǎng)絡公司的節(jié)目信號有：貴州1～7套、貴州衛(wèi)視高清頻道、數(shù)字平臺共3路ASI流，回收1路國干網(wǎng)央視流。根據(jù)保障安全傳輸節(jié)目的需要，與廠家人員交流討論，并多次修改了傳輸方案。從原來1傳1方案1套微波增加到1傳1方案3套微波，最后變成現(xiàn)在的1傳4方案1套雙向微波，最大總碼率為155 Mbit/s。整個傳輸鏈路如圖4所示。

圖4 傳輸鏈路圖

對于電視大樓站點，將傳輸貴州1～7套ASI流單向中頻發(fā)信機調(diào)制后的中頻與傳輸數(shù)字平臺ASI流、貴州衛(wèi)視高清頻道ASI流的雙向中頻收發(fā)信機調(diào)制后的中頻進行合路[2]后傳輸，在金陽省網(wǎng)絡公司接收站點進行中頻解調(diào)（IDU[3]）即可。合路方式如圖5所示。

圖5 中頻合路方式

4 數(shù)字微波收、發(fā)信設備及中繼方式實現(xiàn)

4.1 數(shù)字微波中頻收、發(fā)信機及其特點

本方案中，數(shù)字微波中頻收、發(fā)信機采用性價比較優(yōu)的桂林華視數(shù)字微波，設備接口采用ASI+以太網(wǎng)（LAN）的工作模式，具備全雙工、半雙工自適應的IP以太網(wǎng)接口，能夠雙向傳輸ASI數(shù)字電視TS碼流，可以根據(jù)需要選擇配置2～4路ASI在單一微波信道內(nèi)透明獨立傳輸，各路ASI碼流之間相互獨立、互不影響，便于以后的擴容傳輸。該設備具有如下性能特點：

1）符合DVB-SQPSK調(diào)制標準；

2）糾錯能力強，有很強的抗干擾性，無零星誤碼；3）傳輸容量大，單設備速率可達75 Mbit/s；

4）數(shù)據(jù)碼流采用ASI接口，無須再作接口轉換，提高了設備的可靠性；

4）單一信道可以傳輸多路獨立ASI碼流，不需要復用和解復用傳輸；

5）系統(tǒng)不僅雙向傳輸ASI，同時雙向傳輸IP以太網(wǎng)，便于對兩端機房的監(jiān)控與管理。

4.2 11G數(shù)字微波收發(fā)信機

針對置于室外的高頻設備，即ODU，加強了防雷措施，有效降低了被感應雷擊的可能性；另外，ODU與天線直接扣接，減少了射頻波導饋管的損耗，提高了發(fā)射功率的利用率。

高頻設備采用鋁制標準室外ODU，密封防雨性能好、不怕太陽暴曬，能在-55～+60℃之間的任何惡劣環(huán)境下正常工作，與室內(nèi)機房中頻設備之間通過中頻軟饋線連接，根據(jù)需要軟饋線長度可達200m，便于施工，也降低了成本。

4.3 11G數(shù)字微波中繼方式

本方案中采用的中繼方式為中頻轉接，信號從中間站的中繼機A的收信機轉接到另一中繼機B的發(fā)信機時，接口頻帶為中頻，所以稱作中頻轉接。中頻轉接方式如圖6所示。中頻轉接不進行信號的上、下行，省去了調(diào)制解調(diào)器，簡化了設備，提高了安全性。因為不能對信號進行上、下行，故不能消除噪聲積累。由于貴州臺采用的是一次中繼方式，且站點間距離僅六七千米，積累的噪聲對傳輸信號影響較小，可以忽略。

圖6 中頻轉接方式

小關中間站把來自電視大樓通信方向載頻為f1的接收信號經(jīng)對應中繼機（11G數(shù)字微波收發(fā)信機A）的天饋系統(tǒng)，再經(jīng)微波低噪聲放大器后，與該中繼機接收機本振信號混頻，混頻輸出信號經(jīng)中放后轉接到該中間站的另一中繼機（11G數(shù)字微波收發(fā)信機B）的發(fā)信機功率中放，將信號放大到上變頻器所需的功率電平，然后與發(fā)信機本振信號進行上變頻，輸出載頻為f2的微波信號。該信號經(jīng)微波功放、天饋系統(tǒng)后，向小關中間站的另一通信方向（金陽省網(wǎng)絡公司）發(fā)送出去。該中繼機工作原理如圖7所示。

5 項目實施與應用

按照計劃，為保證本項目能在規(guī)定時間正式投入工作，在時間緊迫、任務繁重的情況下，特制定了一套具體實施方案。在與廠家工作人員配合努力下，保質(zhì)保量地完成了這一任務。

5.1 設備規(guī)劃

該整套微波分別架設于3個不同地方，即貴州臺機房、小關、省網(wǎng)絡公司。每個地方設備分為室內(nèi)單元（IDU）和室外單元（ODU）。將安裝于室內(nèi)的設備進行合理布局和上架，室外設備選擇合適的地點和方位，有利于信號的傳輸和后期的維護操作。具體規(guī)劃情況見表1所示。

5.2 系統(tǒng)安裝

隨著規(guī)劃的完成，安裝開始進行。首先安裝電視臺機房IDU單元，在事先規(guī)劃的地方按順序進行安裝中頻收信機、中頻收發(fā)信機和48 V合路供電器等設備。然后就到25樓樓頂鐵架欄桿上安裝ODU單元和天線部分。接著到小關發(fā)射臺微波中繼點安裝收發(fā)ODU（TR）和天線共2套以及室內(nèi)單元48 V供電器。最后到金陽網(wǎng)絡公司進行設備安裝。這是微波終點，同時也是返回信號的起始點。這里的系統(tǒng)架構、設備名稱和設備數(shù)量都同電視臺大樓的差不多?，F(xiàn)場安裝實景圖如圖8所示。

5.3 信號調(diào)試

5.3.1 傳輸通道測試

施工完畢后，即可對兩端站點的傳輸通道進行測試。首先對天線進行調(diào)試，包括天線的方位角和仰角調(diào)試，以達到最佳接收效果。然后對發(fā)端IDU系統(tǒng)設備進行功率增減調(diào)試，以得到最佳的接收質(zhì)量。收視效果與質(zhì)量可以在收端處用頻譜儀查看載波的平滑度與峰值進行對照分析。圖9是從小關發(fā)射臺微波中繼點接收到的頻譜效果。根據(jù)測試信號的強度、載噪比以及波形幅度可以看出，測試結果是較理想的，滿足信號傳輸要求。

5.3.2 傳輸節(jié)目測試

通過以上測試結果證明了無線微波通道的可行性，接下來的任務就是對所傳節(jié)目信號進行測試。按照方案規(guī)劃接入貴州1～7節(jié)目流、數(shù)字平臺節(jié)目流和貴州衛(wèi)視高清頻道流，返回國干網(wǎng)央視流。通過Tek?tronix MTM400A碼流分析儀對兩端站點接收的ASI流進行了碼流分析，測試正常。圖10所示為貴州1～7節(jié)目流的碼流分析圖，從TR 101 290監(jiān)測上看均無一二級關鍵錯誤，信號正常。用解碼器進行解碼觀看，圖像和聲音也符合標準要求。

圖7 數(shù)字微波收發(fā)信機原理

表1 設備規(guī)劃表

圖8 現(xiàn)場安裝實景圖

圖9 傳輸通道頻譜儀測試圖（截圖）

5.4 系統(tǒng)應用

測試正常，信號接入網(wǎng)絡公司播出系統(tǒng)三選一切換器播出正常。經(jīng)過半年來的運行，信號穩(wěn)定，無任何事故的發(fā)生。

6 總結

貴州廣播電視臺中繼微波[1]系統(tǒng)采用了單一流程的TS碼流，不需轉換環(huán)節(jié)，簡潔、可靠性高。它在發(fā)端的信號合路與在收端的信號分路功能，減少了工作環(huán)節(jié)，提高了工作效率，保障了傳輸上的安全。此功能不等同于別的微波在傳送多路信號時采用的復用器打包方式。該創(chuàng)新點在貴州臺無線傳輸上優(yōu)勢明顯，值得有此需求的同行借鑒與參考。

圖10 碼流分析圖（截圖）

系統(tǒng)還增加了超強的糾錯功能，在對數(shù)據(jù)流的處理上采用了能量擴散的隨機化處理、RS編碼、卷積交織、收縮卷積編碼、調(diào)制前的基帶成形處理等，保證了優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)傳輸性能，大大改善了系統(tǒng)的誤碼性能，以及抗干擾、抗多徑衰落的能力。這也使得該系統(tǒng)非常適合于廣電系統(tǒng)的信號傳輸。

本系統(tǒng)是對貴州臺光纜環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)膫浞萋酚?，在安全性能上得到了較大的提高和保障。這種備份方案也是當前各省級電視臺比較推薦和采納的，得到同行的認可和好評。這一系統(tǒng)的運行將對貴州臺節(jié)目信號的安全傳輸發(fā)揮重要作用。

[1] 馮韻豪.淺談數(shù)字微波的中繼和設備維護[J].視聽，2012（7）：75-78.

[2] 盧榮潤，譚卿生.微波六路信號合路器[J].宇航計測技術，1989（1）：48-53.

[3]焦曉，蔣林.OTN中ODU0到ODU1映射電路的設計與實現(xiàn)[J].光通信研究，2013（6）：15-17.

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2014-07-01

【本文獻信息】羅信海，張林.貴州廣播電視臺微波中繼系統(tǒng)[J].電視技術，2014，38（24）.