基于廣播電視微波數字化設備的技術探討

秦 偉

（山西廣播電視無線管理中心，山西 太原 030001）

0 引 言

近年來，我國現代通信技術的水平在不斷提升，而且在各個不同技術領域得到了廣泛應用，推動著廣播電視發射傳輸技術不斷向前發展。目前，廣播電視信號無線傳輸主要利用衛星和微波等傳播手段將多樣化的節目傳輸到發射單位，然后通過發射機進行發射播出，將其呈現在大眾眼前。微波傳輸中使用了諸多舊技術，且新技術受多種因素的影響得不到廣泛應用，尚無法滿足大眾的要求。因此，分析探討當前使用的技術，促進新技術和舊技術的融合發展，提高傳輸的質量和容量，最終解決限制當前廣播電視技術發展的問題，以提高信號傳輸的有效性、穩定性以及可靠性，確保安全傳輸。

1 數字微波收信技術分析

實際使用微波收信關鍵技術的過程中，需要通過研究分析當前國家廣播電視總局對微波設備制定的各項技術標準要求，制定出合理的管理維護機制，以提高安全傳輸的各項技術指標。

1.1 數字濾波技術

數字濾波技術是微波通信中的關鍵技術。它的好壞直接關系著微波設備和整個通信系統的性能。數字濾波技術主要應用于微波傳輸信號接收。現階段，微波天線一般是全向天線，對于某一個通信信道來說頻率是單一且固定的，因此需要對收到的信號進行濾波。對微波設備來說，同一設備不同系統的頻率也各不相同，因此需進行帶通濾波。

目前，隨著5G基站的不斷開工建設及民航等無線通信設備的升級換代，微波通信也面臨著極大挑戰，頻率也存在隨時被干擾的可能，因此濾波技術顯得尤為重要。目前，一些具有帶內平坦度和線性相位的數字濾波器不斷涌現，對微波通信的發展具有極大的促進作用[1]。

1.2 自適應均衡技術

微波是一種電磁波，具有波粒二象性，在傳輸過程中會發生反射、折射以及散射，會造成微波信號到達同一接收天線的路徑有多條。因此，多徑干擾是微波通信中不得不面對的問題，多徑干擾的示意圖如圖1所示。這種干擾通過加大發信功率無法解決，而自適應均衡技術是解決多徑干擾的一種手段，在微波通信系統中得到了廣泛應用，并取得了良好的效果。

多徑干擾會造成頻率選擇性衰落，其實是在某一個頻率上會產生衰落而在其他頻率不發生衰落。自適應均衡器就是為它量身定做的，通過訓練學習信道的特征自動調整抽頭的參數，產生與信道相反的特性，對存在衰落頻率的信號進行補償均衡，有效克服多徑干擾帶來的時延拓展和電平的快速衰落[2]。

人們對濾波器最早的探索靈感來自于天文學。在觀測星體的運動軌跡時，為使結果更加準確，開始了對均衡理論的探究。在20世紀50年代末期，涌現大量的研究人員研究自適應濾波器。這項技術最早應用在電話信道，由于生產技術的限制，均衡器的參數需要人們手動調整，不能很好地適應外界信道的變化，所以只適合特定的場合。

過去普遍使用的無線通信系統中，絕大多數均衡器需要通過采用特定的硬件才能生產，且器件的內部結構一旦成形無法調整和改變，很大程度上限制了其應用。目前，集成電路芯片的制造工藝和軟件無線電技術以超乎人們想象的速度迅猛發展，數字信號處理器的性能得到了長足提升，應用場景也變得多樣化。用數字信號處理器設計自適應均衡器功耗更小，實現起來非常簡單，更便于集成模塊化，運行速度更快，收斂性和魯棒性更好，且可以使用針對性的算法適應不同的信道環境。由于集成電路的工藝水平和技術性能爆炸式發展，中央處理器處理的運算速度和精準度不斷突破壁壘，為自適應均衡器提供了堅強的保障。

目前，隨著電子元器件制作工藝和處理器性能的不斷提升，自適應均衡技術得到了快速發展，但目前微波傳輸的信道面臨著極大挑戰。城市里高樓聳立，5G基站的建立等都對微波傳輸帶來了極大挑戰。因此，相關技術維護人員在掌握現代先進科學技術的同時，也要思考目前面臨的挑戰，對現有的短板和不足提出有效合理的解決辦法，確保廣播電視信號安全傳輸。

1.3 分集技術

微波電路實際運行中因為存在多徑干擾，會產生頻率選擇性衰落，進而出現時延拓展和快衰落現象，或出現BBE（背景塊誤碼）和SES（嚴重誤碼秒），嚴重時會發生OFS（幀丟失），而采用頻率分集和空間分集能有效克服這些問題。

頻率分集技術主要是利用兩個或兩個以上具有一定間隔的微波頻率同時發送或接收同一個信號，最后進行挑選合成。這要求分集信號不相關或相關性非常小，避免分集信號和主用信號同時發生深衰落。頻率分集技術一般可分為同頻段分集和跨頻段分集。例如，在6 GHz和11 GHz微波頻率中，選擇11 GHz作為主用工作頻段，6 GHz作為分集頻段，能有效避免多徑衰落和雨水造成的衰落。

空間分集技術主要是合理運用兩個或多個垂直高度的接收天線，同時接收一個發射天線的微波傳輸信號，然后從中挑選一個較好的信號。因為不同天線收到的各個信號路徑不同，所以存在時延，在初次安裝調試微波設備時需要調整設置時延參數。采用兩個固定天線進行接收同一信號，合理選擇兩個天線間的高度差，使得兩個天線可以互補，從而克服多徑衰落帶來的影響。

在微波通信技術發展和技術水平提升的背景下，高性能及高質量信號調制技術不斷涌現，從而能有效緩解信號受到多徑干擾帶來的影響，提高分集技術的效果，為提升信道質量和傳輸的可靠性打下良好基礎，從而應用于微波數字化設備，滿足廣播電視安全傳輸對微波通信提出的技術要求[3]。

2 數字微波發信技術分析

2.1 數字調制技術

數字調制技術較傳統的模擬調制有眾多的優越性，如保密性好、可進行差錯控制以及便于集成等，因此在微波通信中得到了廣泛應用。QAM（正交幅度調制）是在SDH（同步數字體系）中采用最多的調制方式。針對微波通信設備維護管理來講，維護管理人員必須要熟悉調制器的工作原理，通過網管系統分析傳送信號的接收情況，及時發現信號受干擾和衰落等影響無法準確接收信號的情況并進行相應的處理。主管站通過網絡管理軟件觀察分析各數字調制解調模塊是否工作正常，查看收發信電平指標是否處于正常范圍，確保設備可靠運行。

2.2 中頻放大器

中頻放大器在數字微波通信設備中處在承上啟下的位置。信號頻率應處于基帶信號和射頻信號中間。受電子工藝限制，頻率不能過高，一般為140 MHz，主要作用是放大中頻信號。日常維護過程中，需注重中頻放大器的維護與檢修工作，可以使用萬用電表直流電壓檔位對測試點進行測試，檢測其是否工作正常[4]。

2.3 功率放大器

微波信號在傳輸過程中容易受多種因素影響導致信號衰落，嚴重影響性能的發揮。因此，需合理運用功率放大器有效放大信號，從而滿足微波電路的技術指標需求。信號在大氣中傳輸會受天氣等影響導致信號衰落，甚至會出現信號中斷的現象，這在微波通信中是不能容忍的。加大發信功率，提高衰落儲備，發揮功率放大器的功效，才能保障信號在惡劣環境下正常傳輸，且不影響傳輸效果。功率放大器的調制方法需嚴格遵守放大器的線性特性。另外，受信道環境影響造成對端收信電平降低，收到的傳輸信號誤碼嚴重，甚至出現幀丟失等現象時，技術維護人員可通過網管提高發信端發信功率或選擇使用自動發信功率控制技術，克服天氣等環境造成的空間衰落，充分發揮功率放大器的作用，提高信號傳輸的可靠性和有效性。

2.4 自動發信功率控制

數字微波設備在運行時，為降低功耗且保證達到電路可靠穩定運行的技術指標，可根據收信電平指標的大小自動選擇發信功率的大小。這樣既能保障微波電路正常運行，又能靈活調整微波發信機所輸出的功率，提升微波設備的運行效率。此外，自動發信功率控制能確保微波發信模塊在設定的最大值和最小值間正常工作，避免受惡劣環境影響而導致信號中斷。

3 同步網技術分析

數字微波設備在運行時，信號之間在頻率或相位上必須保持同步。如果不同步，將會對傳輸業務造成影響：對于語言業務，偶爾會發出咔咔聲；對于數據業務，會導致丟幀或數據重傳；對于圖像業務，會造成圖像定格或黑屏。

對數字微波來說，一般會采用分布式多基準時鐘。一般把時鐘分成3個等級，分別對應網絡核心層、匯聚層以及接入層。一級時鐘又叫主參考時鐘，一般為銫鐘。由于工藝水平的限制、采購的難度以及設備壽命的影響，運營商選擇在5個城市布置銫鐘，配備在省中心局。為提高系統可靠性，通常還會在省內另選一個樞紐樓配備同樣的時鐘形成主備關系。二級時鐘由機房定時供給系統（BITS）提供，通常應用在有著大量數字設備的中心局，負責跟蹤一級時鐘并給物理節點的數字設備輸出定時時鐘。三級時鐘為同步設備時鐘（SEC），廣泛應用于傳輸網的大量的網元設備。

同步方式有準同步、主從同步以及混合同步3種。準同步是在網絡的每個局點設置高級別時鐘，每個時鐘連接自己的業務設備，具有漂移低和組網簡單靈活的特點，但存在可靠性低和不可消除的周期性滑動等缺點。主從同步采用分級網絡結構，在同步網中設置1～2個主時鐘，其他時鐘通過時鐘鏈路同步于主時鐘，可靠性高，投資較少，但存在定時同步環路的缺點。混合同步結合了兩者的優勢，把網絡劃分為不同的同步區間，在同一個同步區間采用主從同步，安全性高，穩定性好，一般運營商都采用這種方式。

4 結 論

當前廣播電視面臨著新興媒體的沖擊和挑戰，需要高度重視高新技術在實際工程中的應用。因此，分析目前微波數字化設備的使用情況及存在的不足，通過技術改良與優化，確保能在關鍵技術領域取得較大突破，提高廣播電視信號微波傳輸的效果，提高傳輸的有效性、可靠性以及穩定性，積極發揮自身作用，確保能夠及時傳達黨中央的政策方針，從而充分滿足人們的生活需要。