廣播電視信號傳輸中數(shù)字微波傳輸網(wǎng)的作用研究

褚麗蓉

（山西廣播電視無線管理中心，山西 太原 030001）

1 數(shù)字微波傳輸?shù)募夹g(shù)研究

數(shù)字微波傳輸技術(shù)是在數(shù)字微波通信技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上形成的新技術(shù)，該技術(shù)采用的波長為1 mm～1.0 m，頻率為30 0 M H z～30 0 GH z，具有頻率范圍廣、適用性廣泛的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，數(shù)字微波傳輸技術(shù)可以強(qiáng)化廣播電視信號傳輸?shù)哪芰Γ绕涫窃诘卣稹⑺疄?zāi)等極端惡劣自然災(zāi)害下保持良好的信息通信。該技術(shù)的主要優(yōu)勢：一是有更強(qiáng)的穿透性。因?yàn)閿?shù)字微波傳輸所使用的波長范圍達(dá)到了1 mm～1.0 m，該波段的信號傳輸能力更強(qiáng)，可以消除傳統(tǒng)技術(shù)因?yàn)閴Ρ谧钃醯挠绊懀苊庑盘柎蠓秶p。二是傳輸能力強(qiáng)。數(shù)字微波通信技術(shù)有更強(qiáng)的信號模擬能力，并且在技術(shù)應(yīng)用中能夠與數(shù)字壓縮技術(shù)聯(lián)用，所以在信號容量相同的情況下，該技術(shù)能夠傳輸更多的信息，可以保證音頻的清晰度。同時在信號傳輸中，通過數(shù)字微波傳輸技術(shù)可以采用多路傳輸?shù)姆绞綄⒁曨l資料發(fā)送至客戶端，按照不同的載波頻點(diǎn)提升信號傳輸效果。因此隨著數(shù)字信號容量的增大，數(shù)字微波傳輸技術(shù)可以更好地適應(yīng)當(dāng)前廣播電視4K節(jié)目的要求，例如，現(xiàn)階段相關(guān)地區(qū)借助數(shù)字微波傳輸技術(shù)能夠接收Ku波段與C波段的視頻信號，并且視頻信號傳輸質(zhì)量有明顯提升。

2 數(shù)字微波傳輸網(wǎng)的作用研究

2.1 在廣播電視信號傳輸中實(shí)現(xiàn)了前向糾錯

從廣播信號傳輸?shù)慕嵌葋砜矗跋蚣m錯技術(shù)的出現(xiàn)被認(rèn)為具有跨時代的意義，該技術(shù)不僅可以提升廣播電視網(wǎng)絡(luò)中信號的傳輸質(zhì)量，也能降低誤碼率，而在數(shù)字微波傳輸技術(shù)中也采用了該技術(shù)，通過在網(wǎng)絡(luò)傳輸信號中添加冗余信息實(shí)現(xiàn)糾錯。同時在網(wǎng)絡(luò)信號傳輸前，通過發(fā)送端信號識別與編碼處理的方法，將相關(guān)信息進(jìn)行比較后，根據(jù)信息比較結(jié)果的差異實(shí)現(xiàn)信號糾錯。

同時在廣播電視信號傳輸中，數(shù)字微波傳輸技術(shù)所提供的前向糾錯可以解決傳統(tǒng)技術(shù)的弊端，例如，在長距離或者超長距離的廣播信號傳輸中出現(xiàn)的信道噪聲或者信號衰減等，通過前向糾錯可顯著延長傳輸距離，并保證信號可靠性。而相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在數(shù)字微波傳輸網(wǎng)中利用前向糾錯技術(shù)可以直接在傳輸碼中進(jìn)行冗余糾錯，減少接收端OSNR容限，降低廣播電視信號發(fā)送過程中的功率消耗[1]。以西門子公司生產(chǎn)的前向糾偏設(shè)備為例，在數(shù)字微波傳輸網(wǎng)中采用前向糾偏技術(shù)后，可以顯著改善聯(lián)通公司密集波分復(fù)用系統(tǒng)的光信噪比容限與Q值，提升光通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行性能和信號傳輸質(zhì)量，不僅節(jié)省了設(shè)備更換所產(chǎn)生的巨額花銷，也增強(qiáng)了設(shè)備的技術(shù)拓展功能。這一案例也進(jìn)一步說明數(shù)字微波傳輸技術(shù)可滿足廣播電視信號傳輸?shù)墓δ芤蟆?/p>

2.2 能夠強(qiáng)化廣播電視信號功能

在新型廣播電視信號傳輸系統(tǒng)建設(shè)中通常會利用SDH技術(shù)提升網(wǎng)絡(luò)傳輸頻率，該技術(shù)的使用有助于提升系統(tǒng)穩(wěn)定性，其中ATPC技術(shù)（自動發(fā)信功率控制技術(shù)）的出現(xiàn)則可以強(qiáng)化廣播電視信號的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)質(zhì)量，在數(shù)字微波傳輸網(wǎng)中運(yùn)用該技術(shù)則可以根據(jù)微波發(fā)信機(jī)輸出功率自動跟蹤接收端接收電平，因此在正常的傳輸條件下，發(fā)信機(jī)輸出功率固定在某個比較低的電平上，例如，比正常電平低10～15 dBm。在廣播電視信號傳輸過程中電頻下降情況較為常見；當(dāng)下降至低于系統(tǒng)限值情況下，數(shù)字微波傳輸網(wǎng)利用自動發(fā)信功率控制技術(shù)，借助微波段開銷直接控制發(fā)信機(jī)來提升發(fā)信功率，最終使發(fā)信功率達(dá)到收信電平的功率要求，最終滿足廣播信號傳輸?shù)墓δ芤蟆Ｔ跀?shù)字微波傳輸網(wǎng)中，通過自動發(fā)信功率控制技術(shù)可以增強(qiáng)廣播電視信號傳輸效果，并且該技術(shù)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)信號傳輸中的不足。例如，在農(nóng)村地區(qū)（尤其是山村地區(qū)），通過該技術(shù)可以將山區(qū)廣播電視信號傳輸?shù)乃ヂ渲悼刂圃? dB以內(nèi)，滿足山區(qū)居民觀看電視的要求。

2.3 實(shí)現(xiàn)了干擾抵消

廣播電視信號傳輸中一直面臨信號干擾的問題，而采用數(shù)字微波傳輸技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)干擾抵消，降低外界因素對信號傳輸效果的影響。例如，在數(shù)字微波傳輸網(wǎng)設(shè)計過程中采用64QAM調(diào)制，可以充分發(fā)揮雙頻極化頻率復(fù)用的價值，保證單波道的傳輸速率；或者針對廣播電視信號傳輸中出現(xiàn)的多徑衰落等問題，在數(shù)字微波傳輸網(wǎng)中增加抵消器則可以抵消其中的干擾。此外，工作人員也可以根據(jù)功能的要求來設(shè)定增加功能模塊（如干擾到信號處理模塊等），通過上述處理方法可以降低信號疊加產(chǎn)生的異常問題[2]。

從技術(shù)應(yīng)用效果來看，在數(shù)字微波傳輸網(wǎng)中使用雙極化頻率復(fù)用技術(shù)可以確保單波道數(shù)據(jù)傳輸速率快速增長，并且自適應(yīng)交叉極化干擾抵消技術(shù)的出現(xiàn)則能夠增強(qiáng)數(shù)字微波傳輸網(wǎng)的功能，最終更好地滿足廣播通信信號傳輸?shù)募夹g(shù)需求。該技術(shù)通過從所傳輸?shù)男盘栒桓蓴_信道中提取部分信號信息，經(jīng)過一系列處理后，通過抵消疊加的方法減少對正交極化信號的影響，一般干擾抑制能力可以達(dá)到15～16 dB，符合廣播電視信號傳輸?shù)囊蟆?/p>

2.4 能滿足廣播電視信號傳輸?shù)膫€性化運(yùn)用需求

隨著廣播電視信號傳輸技術(shù)水平的明顯提升，對相關(guān)配套技術(shù)的靈活性與技術(shù)性提出了更高的要求，而數(shù)字微波傳輸技術(shù)則可以充分適應(yīng)廣播電視信號傳輸技術(shù)的發(fā)展要求，其優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾方面。

（1）保證了通信信號的穩(wěn)定性。當(dāng)前觀眾對廣播電視信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性提出了較高的要求，傳統(tǒng)技術(shù)受天氣或者太陽黑子活動等因素影響，使廣播電視傳輸效果不令人滿意，信號傳輸?shù)浇K端后會出現(xiàn)卡頓或者畫面質(zhì)量下降等問題。而數(shù)字微波傳輸網(wǎng)技術(shù)則可以有效解決上述問題，該技術(shù)的通信頻率超過100 MHz，可以降低氣候因素干擾影響，并且在微波頻段高頻率特質(zhì)使廣播信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性會有明顯提升，再加之?dāng)?shù)字微波通信中繼站的運(yùn)用可以減少逐站傳輸過程中線路噪聲的負(fù)面影響，兼顧信號傳輸效果。

（2）可以保證線路安全。廣播電視信號主要采用“接力”的方式進(jìn)行傳輸，并達(dá)到遠(yuǎn)距離信號傳輸?shù)男Ч请y以解決復(fù)雜地形條件對信號傳輸?shù)挠绊憽６啾戎拢瑪?shù)字微波傳輸技術(shù)則可以在地面上設(shè)置多個中繼站，采用放大電波的方法強(qiáng)化信號傳輸效果，尤其能夠滿足遠(yuǎn)距離信號傳輸?shù)囊蟆?/p>

（3）擁有更高的靈活性。數(shù)字微波傳輸網(wǎng)不僅可以降低地形以及自然災(zāi)害等因素對廣播電視信號傳輸?shù)挠绊懀移潆娐吩O(shè)置也不需要鋪設(shè)光纖或者電纜等傳輸介質(zhì)，只需要將各個中繼站的通信起點(diǎn)與通信終端連接在一起，就可以滿足正常信號傳輸?shù)囊蟆?/p>

（4）組網(wǎng)方式簡單。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，數(shù)字微波傳輸技術(shù)主要采用數(shù)字信號傳輸?shù)姆椒ǎ虼丝梢赃m應(yīng)當(dāng)前快速發(fā)展的數(shù)字化通信網(wǎng)模式，并且借助該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高效信息交換，保證了各類數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量[3]。

（5）安全性高。該技術(shù)采用數(shù)字信號傳輸方法，具有較高的保密性，借助數(shù)字加密技術(shù)，可以在收發(fā)設(shè)備中增設(shè)擾碼電路，或者針對信息保密級別配置對應(yīng)的保密電路等，因此安全性更高。

3 強(qiáng)化數(shù)字微波傳輸網(wǎng)功能的措施研究

3.1 優(yōu)化傳輸網(wǎng)絡(luò)

在廣播電視信號傳輸中，數(shù)字微波傳輸技術(shù)還需要對應(yīng)的技術(shù)支持，這是因?yàn)閿?shù)字微波傳輸網(wǎng)是在傳統(tǒng)樹形網(wǎng)絡(luò)或者星形網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，通過優(yōu)化傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以顯著提升信號的傳輸效果。例如，在系統(tǒng)設(shè)置中可考慮增加跳線端口，這種設(shè)計可以保證數(shù)字微波傳輸網(wǎng)的功能拓展要求，確保每個微波站被有效地整合在一起。再如，信號源與節(jié)目專用微波站實(shí)現(xiàn)直連，則可以提升電視節(jié)目播放效果，提升信號傳輸質(zhì)量，凸顯信號傳輸優(yōu)勢。

3.2 重視傳輸網(wǎng)絡(luò)與信號系統(tǒng)配置

在運(yùn)用數(shù)字微波傳輸網(wǎng)過程中，可先在信號配置中采用上下聯(lián)動的信號傳輸機(jī)制，采用信號直連的方法可以保證信號數(shù)據(jù)處理的通暢性；或者根據(jù)系統(tǒng)控制要求增加手動操作控制裝置以及報警功能，降低外部干擾因素對廣播電視信號傳輸效果的影響。有研究指出，在廣播電視信號傳輸中運(yùn)用數(shù)字微波傳輸網(wǎng)技術(shù)時，應(yīng)合理運(yùn)用本地數(shù)據(jù)接口完成設(shè)備與信息管理，上述方法可以保障微波傳輸效果[4]。

3.3 加強(qiáng)調(diào)制系數(shù)管理

為滿足廣播電視微波傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)要求，在數(shù)字微波傳輸網(wǎng)建設(shè)期間可運(yùn)用調(diào)制系數(shù)的方法來強(qiáng)化系統(tǒng)功能，其主要目的是應(yīng)對未來數(shù)字微波傳輸網(wǎng)建設(shè)中出現(xiàn)的無源站建設(shè)問題。其中在調(diào)頻中，調(diào)頻系數(shù)為頻偏與信號最大帶寬的比值，其計算方法如公式（1）所示。

式中，為調(diào)頻系數(shù)； 為頻偏； 為信號最大帶寬。

通過控制調(diào)制系數(shù)，能夠應(yīng)對多個臺采用同一個頻率、同一時間發(fā)送同一套節(jié)目，對地區(qū)實(shí)現(xiàn)單頻率廣播覆蓋，無論是在城市、農(nóng)村，還是在汽車、火車上等，都可以收聽節(jié)目，并且解決延時抖動等問題。

同時該技術(shù)的優(yōu)勢明顯，可以采用調(diào)頻同步廣播發(fā)射系統(tǒng)，因此能夠在技術(shù)上解決廣播移動收聽的問題，并降低信號交疊區(qū)干擾的影響，有助于節(jié)約廣播電視信號頻率資源，尤其是可以為公路、鐵路等干線移動用戶收聽收看廣播電視節(jié)目提供便利。

4 數(shù)字微波傳輸技術(shù)未來發(fā)展展望

在廣播電視信號傳輸中，數(shù)字微波傳輸技術(shù)的前景廣闊，因此將該技術(shù)與廣播電視節(jié)目制作環(huán)節(jié)的整合已經(jīng)成為提升節(jié)目質(zhì)量的新方向。在當(dāng)前移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，數(shù)字微波傳輸網(wǎng)技術(shù)的廣泛運(yùn)用，可以為移動數(shù)字傳輸提供必要的基礎(chǔ)，并且在綜合考慮農(nóng)村地區(qū)或者山村地區(qū)廣播電視信號傳輸要求的情況下，數(shù)字微波傳輸技術(shù)的應(yīng)用范圍會有明顯拓展。隨著大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展，云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)與數(shù)字微波傳輸技術(shù)的整合則可以顯著強(qiáng)化該技術(shù)的功能，針對廣播電視信號傳輸功能設(shè)定的要求，通過技術(shù)集成的方法可以彌補(bǔ)單一技術(shù)存在的不足。從另一角度來看，未來人們對廣播電視下載速率與畫面畫質(zhì)的要求會更高，而利用大數(shù)據(jù)與云計算等技術(shù)可以提升信號的質(zhì)量與節(jié)目效果，使相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢得到充分體現(xiàn)[5]。

安全性問題應(yīng)該成為工作人員研究的新內(nèi)容，考慮到各種風(fēng)險因素對廣播電視信號傳輸?shù)挠绊懀煽紤]構(gòu)建數(shù)字微波傳輸網(wǎng)閉環(huán)，通過信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的技術(shù)手段降低外界因素的影響，有助于實(shí)現(xiàn)安全目標(biāo)。而且不容忽視的是，三網(wǎng)融合成為廣播電視行業(yè)發(fā)展的新方向，通過對三大網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)改造，其技術(shù)功能趨于一致，且業(yè)務(wù)范圍基本相同，這就需要相關(guān)人員能夠通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通以及資源共享等方法盡可能為廣大用戶提供高質(zhì)量服務(wù)。數(shù)字微波傳輸網(wǎng)應(yīng)主動適應(yīng)三網(wǎng)融合的發(fā)展模式，在原有已建設(shè)廣播電視網(wǎng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)升級，例如，可通過數(shù)字微波傳輸網(wǎng)提供ATM、TDM以及以太網(wǎng)業(yè)務(wù)接入功能，降低移動網(wǎng)絡(luò)終端資費(fèi)，提升用戶滿意度。

5 結(jié)束語

在當(dāng)前廣播電視信號傳輸中，數(shù)字微波傳輸技術(shù)發(fā)揮著重要作用，其功能直接影響信號傳輸效果，因此，工作人員在未來應(yīng)該深入調(diào)查研究數(shù)字微波技術(shù)的優(yōu)勢與技術(shù)內(nèi)容，在深入了解該技術(shù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，把握技術(shù)未來發(fā)展方向，爭取在日常工作中能夠充分開發(fā)數(shù)字微波傳輸技術(shù)的功能，在不斷優(yōu)化技術(shù)操作與實(shí)施路徑的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)字微波傳輸技術(shù)創(chuàng)新化、多元化發(fā)展，最終成為支持廣播電視行業(yè)發(fā)展的重要動力。■