數(shù)字微波通信系統(tǒng)架構(gòu)及傳輸體制選擇

崔俊龍

(晉中市微波中心站，山西晉中030600)

隨著廣播電視事業(yè)和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的加快發(fā)展，對微波電路的傳輸安全、廣播電視節(jié)目內(nèi)容和傳輸質(zhì)量都提出了更高的要求，我站作為我省廣播電視數(shù)字微波電路的重要組成部分，原PDH數(shù)字微波電路已經(jīng)不能適應(yīng)節(jié)目信息的傳輸要求，現(xiàn)電路的升級改造已列入年度工作計(jì)劃并進(jìn)入實(shí)施階段，把原45M PDH1+1電路升級為155 M SDH1+1電路，本文通過對數(shù)字微波通信的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析及PDH與SDH傳輸體制的比較來解析系統(tǒng)升級改造的必要性。

1 數(shù)字微波通信的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 數(shù)字微波系統(tǒng)模型

數(shù)字微波通信系統(tǒng)有各種不同的組成，基本的系統(tǒng)組成如圖1。

圖1 基帶系統(tǒng)

信源是系統(tǒng)要傳輸?shù)男盘?，它可以是模擬電視信號，也可以是數(shù)字電視信號。

信源編碼是將模擬電視信號進(jìn)行模/數(shù)變換成為數(shù)字信號。

信道編碼是對經(jīng)過信源編碼的數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)律加入糾錯(cuò)和監(jiān)督碼元并形成新的數(shù)據(jù)流。在數(shù)字微波通信的傳輸過程中會(huì)產(chǎn)生干擾和噪聲，可能使數(shù)據(jù)流產(chǎn)生誤碼，影響信號的可靠性，在信道編碼中加入的糾錯(cuò)碼元在接收端可以自動(dòng)檢查并糾正錯(cuò)誤的碼元。

調(diào)制部分是將經(jīng)過信道編碼的數(shù)字信號通過一定的調(diào)制方式調(diào)制到較高的載頻上，然后進(jìn)行微波射頻放大通過天線發(fā)射進(jìn)行無線信道傳輸［1］。

接收端從天線接收到微波信號后再經(jīng)過解調(diào)得到基帶信號，然后再經(jīng)過信道解碼和信源解碼，最后者稱為信宿。

1.2 數(shù)字微波通信系統(tǒng)的組成

圖2 數(shù)字微波通信系統(tǒng)框圖

從端站用戶的信源，如廣播電視節(jié)目等，經(jīng)過信源編碼，變?yōu)閴嚎s的數(shù)字流，與其它要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，送入數(shù)字復(fù)用器進(jìn)行復(fù)用形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)流，然后進(jìn)入數(shù)字微波機(jī)進(jìn)行信道編碼調(diào)制、變頻放大后經(jīng)微波天線定向發(fā)射傳輸至中繼站，數(shù)字微波中繼站再將接受的信號放大并對數(shù)據(jù)進(jìn)行再中繼，如此一站一站傳輸至終端站解碼出信源節(jié)目，完成數(shù)字微波的中繼通信。

2 數(shù)字微波的傳輸體制

2.1 PDH傳輸體制

早期的數(shù)字微波采用準(zhǔn)同步(PDH)傳送體制，目前一共有三種地區(qū)性的PDH標(biāo)準(zhǔn)，三者在信號速率、幀結(jié)構(gòu)上均布一致，互不兼容。在2007年我站在進(jìn)行模擬到數(shù)字微波的改造中，考慮到當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況，采用了45 M PDH傳輸體制。

PDH的復(fù)用需要在通道中塞入額外的比特來使得各支路信號與復(fù)用設(shè)備同步并復(fù)用成高速信號，這種方式難以從高信號中識(shí)別和提取低速支路信號［2］。要將其一低速支路信號從高速信號中分離出來，必須從高速到低速一步一步復(fù)用到所提取低速支路信號等級。從低速加入高速傳送信道同樣需要一步步復(fù)用，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬件數(shù)量大，上下業(yè)務(wù)費(fèi)用高，靈活性也差。

圖3 PDH體制時(shí)復(fù)用解復(fù)用示意圖

2.2 SDH傳輸體制

SDH傳送網(wǎng)是由一些SDH網(wǎng)元組成，在光纖、微波或衛(wèi)星上進(jìn)行同步信息傳送、復(fù)用和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)，它有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級，以SDH同步傳送模塊第一級為基礎(chǔ)，允許安排豐富的開銷比特用于網(wǎng)絡(luò)管理。分插復(fù)用器是SDH的網(wǎng)絡(luò)單元，它將同步復(fù)用和數(shù)字交叉連接功能于一體，擁有靈活的分插任意支路信號的能力，上下業(yè)務(wù)十分容易。SDH傳送網(wǎng)統(tǒng)一了網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)，各種傳送媒介可直接連接，網(wǎng)絡(luò)兼容能力強(qiáng)，能與現(xiàn)有的PDH電信網(wǎng)完全兼容。

圖4 SDH體制時(shí)復(fù)用解復(fù)用示意圖

3 PDH與SDH兩種數(shù)字體系功能比較

隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，需要傳輸?shù)臄?shù)字業(yè)務(wù)信息量越來越大，對傳輸系統(tǒng)的傳輸容量、質(zhì)量、速度都提出了很高要求。

1)在數(shù)據(jù)交換方面，由于SDH采用統(tǒng)一的同步傳輸模塊，其第一級STM－1的比特速率為155.520 Mb/s，第N級模塊STM－N的信號是將第一級STM－1的信號按字節(jié)同步復(fù)用獲得，而PDH采用異步復(fù)用方式且三種PDH標(biāo)準(zhǔn)互不兼容，因此SDH更易實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，而且數(shù)據(jù)上下也很方便。

2)在傳輸容量方面，由于SDH與PDH相比較，SDH采用了統(tǒng)一的傳輸模塊，雖然頻譜利用率由于其采取了較多的比特開銷用于電路管理而比PDH較低，但由于其數(shù)據(jù)交換和上下比較方便，對于同一電路中不同帶寬的各種信息傳輸提供了便利，同時(shí)可用各種控制軟件對電路運(yùn)行和傳輸進(jìn)行管理，使電路的運(yùn)行可靠性和方便性得到了質(zhì)的改變，選用155Mb/s的數(shù)字微波設(shè)備，可雙向同時(shí)傳輸24套以上的彩色電視節(jié)目和多路廣播、數(shù)據(jù)及公務(wù)業(yè)務(wù)，因此，隨著廣播電視事業(yè)的發(fā)展，所傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)數(shù)量越來越多，因此升級我站的設(shè)備是十分必要的。

4 數(shù)字微波通信的頻率配置

在數(shù)字微波通信中，廣播電視系統(tǒng)使用8 GHz頻段較多，按照CCIR386－1的建議，8 GHz波道頻率配置如圖5。

圖5 8 GHz頻道頻率配置圖

在圖5中，f0為頻段中心頻率，8 GHz;fn為下半頻段中某一波道的中心頻率，單位為MHz;fn'為上半頻段中某一波道的中心頻率，單位MHz。

各波道的中心頻率可以用以下關(guān)系表示:

● 上半頻段:fn=f0－281.95+29.65n

● 下半頻段:fn'=f0+29.37+29.65n

上式中:n=1，2，3，4，5，6，7 或 8。

表1 8GHz波道中心頻率配置表［3］

表2 8 GHz頻段的極化方式

在現(xiàn)今的廣播電視微波傳輸網(wǎng)絡(luò)中，SDH以其優(yōu)越的傳輸性能已經(jīng)成為新建或改建無線傳輸電路的首選傳輸模式。本文通過對數(shù)字微波的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、PDH與SDH的傳輸體制及優(yōu)缺點(diǎn)比較以及廣播電視微波頻率配置方案的分析，對新建或改建數(shù)字微波電路有一個(gè)大致了解。

［1］方德葵.衛(wèi)星數(shù)字傳輸與微波技術(shù)［M］.北京:中國廣播電視出版社 ，2005.

［2］姚冬蘋，黃清，趙紅禮.數(shù)字微波通信［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2004.

［3］姚軍.數(shù)字微波與衛(wèi)星通信［M］.北京:郵電大學(xué)出版社，2011.