數字微波通信技術在電視直播中應用的探究

摘 要：數字微波通信技術具有噪聲不累積、抗干擾能力好、頻帶寬、保密性和兼容性好等優點，因此被廣泛應用于大型會議、抗險救災的應急通信，河流、海島等特殊傳輸條件，重要鏈路網絡冗余備份及大客戶接入等方面。隨著我國廣播電視業務的快速發展，人們對電視直播節目的視覺效果和錄制水平提出了更高的要求，在這種背景下無線攝像機數字微波傳輸系統就應運而生了。

1 數字微波通信技術的闡述

數字微波通信技術是指采用數字調制方式，通過在大氣中傳輸微波攜帶數字信息的一種通信方式。數字微波通信技術傳輸的常用頻段包括：7G/8G/11G/1 3G/15G/18G/23G/26G/32G/38G，每個頻段中都定義了多個子頻率范圍，多種波道間隔和收發間隔。采用某種微波頻段，就需要配置相應的射頻波道（即將特定的頻段分割為若干小部分，適應發射機所需的頻譜）。

數字微波通信技術長期以來都是廣播電視信號傳輸的主要方式之一，這主要是因為：首先，數字微波通信技術以自然空間為傳輸媒介，外場設備少且不容易受到地理環境的影響，因此當洪水、風雹等自然災害造成衛星、有線等傳輸手段失效的條件下，它仍然能夠確保廣播電視信號的良好傳輸；其次，數字微波通信技術可以為發射臺、無線轉播臺及有線前端等提供信號源，還可以為數字電視、高清電視、數字廣播等提供綜合業務傳輸平臺，從而滿足廣播電視不斷開拓新業務的需求；最后，數字微波通信系統的建設成本較低，通常只需要對各站點設備進行維護，由于省略了線路的維護，因此可以極大地降低系統維護成本。

2 數字微波通信技術在電視直播中的應用

2.1 無線攝像機數字微波傳輸系統的應用原理

無線攝像機數字微波傳輸系統工作的原理，就是通過將音視頻信號壓縮、調制后發送到接收系統，然后接收系統解調制和解壓縮后還原為原信號，從而確保在不受電纜約束的情況下還原直播現場的真實狀況。在無線攝像機數字微波傳輸系統工作的整個過程中，有兩個比較關鍵的技術。

第一，COFDM調制技術。通過串并轉換高速數據流，COFDM調制技術將高速數據流分配到若干傳輸速率低的子通道中進行傳輸，從而解決了微波傳輸系統傳輸過程中的多徑干擾問題。

第二，信源編碼（以小波演算法和MPEG最為常用）。MPEG可以去除時間軸冗余資訊和幀內空間冗余資訊壓縮，因此具有很大的相容性且能節約傳輸帶寬。相較于MPEG，小波演算法不存在大壓縮比對應的塊效應失真等問題，具有信號品質高和編碼時延短等優點，因此近年來在無線攝像機數字微波傳輸系統中得到廣泛應用。

2.2 無線攝像機數字微波傳輸系統的應用方式

第一，無線攝像機數字微波傳輸系統的基本應用方式。分集式信號接收機和微波發射單元為無線攝像機數字微波傳輸系統的兩大設備，該系統體積較小且重量較輕，可以直接安裝在電視攝像機上來擴大拍攝范圍且脫離電纜的約束（但使用時衛星通信設備和攝像設備的間隔距離要控制在幾千米以內）。近年來我國廣泛使用無線攝像機數字微波傳輸系統，例如江西撫州唱凱大堤合龍（2010年）時的現場直播報道，就是將該系統直接安裝在電視攝像機上，由乘坐在救生艇上并攜帶攝像機的攝像人員深入到大堤合龍的施工位置進行現場拍攝，在比較平坦的河堤上放置便攜衛星站和微波接收設備，施工現場攝像人員所拍攝的音視頻信號經微波天線接收后，再經過變頻器和分集接收機進行重建，然后傳輸到便攜衛星站并傳回新華社衛星接受機房，從而使唱凱大堤合龍這一壯觀的場景被廣大觀眾親眼見證。

第二，結合信號中繼系統的應用方式。在該應用方式中，攝像機通過微波發射機將信號傳送給分集式接收機，然后經過信號中繼器解調和再調制后輸出COFDM信號（中繼系統一般要放置在地勢較高且無遮擋的地方（如車頂、樓頂）來確保中繼轉發能力）。結合信號中繼系統的應用方式比較適合于傳輸距離較遠的音視頻報道現場，如F4方程式賽車的直播現場，在賽車中放置微波發射機和小型攝像機，在賽場附近較高且無遮擋的地方（如樓頂）放置信號中繼系統，就可以將拍攝到的車內實況通過中繼轉發給演播室，讓觀眾充分感受到賽場的緊張氣氛。

第三，結合光纖延伸單元的應用方式。在該應用方式中，一般在拍攝現場附近布置固定單元（相連接的移動單元與天線和下變頻器），在固定單元上連接光纖并經分集信號接收機來對音視頻信號進行重建，從而極大地延伸傳輸距離（最大可延伸至30 km）。例如在兩會報道時，現場攝像人員可以將拍攝好的音視頻信號傳輸給附近架設的微波天線，將音視頻信號通過光纖傳輸回演播室，從而擴大現場攝像人員的活動范圍。

第四，結合攝像機反向控制單元的應用方式。在該應用方式中，通過加入攝像機反向控制單元來實現雙向通信，演播室內的技術人員可以通過控制操作面板來遠程控制現場攝像機，這樣可以提高后方音視頻編輯人員對前方攝像人員的遠程控制能力，提高所得音視頻信號的質感。