數(shù)字微波通信技術(shù)在電視直播中應(yīng)用的探究

摘 要：數(shù)字微波通信技術(shù)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(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于大型會(huì)議、抗險(xiǎn)救災(zāi)的應(yīng)急通信，河流、海島等特殊傳輸條件，重要鏈路網(wǎng)絡(luò)冗余備份及大客戶接入等方面。隨著我國(guó)廣播電視業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，人們對(duì)電視直播節(jié)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(jī)數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生了。

1 數(shù)字微波通信技術(shù)的闡述

數(shù)字微波通信技術(shù)是指采用數(shù)字調(diào)制方式，通過在大氣中傳輸微波攜帶數(shù)字信息的一種通信方式。數(shù)字微波通信技術(shù)傳輸?shù)某Ｓ妙l段包括：7G/8G/11G/1 3G/15G/18G/23G/26G/32G/38G，每個(gè)頻段中都定義了多個(gè)子頻率范圍，多種波道間隔和收發(fā)間隔。采用某種微波頻段，就需要配置相應(yīng)的射頻波道（即將特定的頻段分割為若干小部分，適應(yīng)發(fā)射機(jī)所需的頻譜）。

數(shù)字微波通信技術(shù)長(zhǎng)期以來都是廣播電視信號(hào)傳輸?shù)闹饕绞街?，這主要是因?yàn)椋菏紫?，?shù)字微波通信技術(shù)以自然空間為傳輸媒介，外場(chǎng)設(shè)備少且不容易受到地理環(huán)境的影響，因此當(dāng)洪水、風(fēng)雹等自然災(zāi)害造成衛(wèi)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(hào)的良好傳輸；其次，數(shù)字微波通信技術(shù)可以為發(fā)射臺(tái)、無線轉(zhuǎn)播臺(tái)及有線前端等提供信號(hào)源，還可以為數(shù)字電視、高清電視、數(shù)字廣播等提供綜合業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)，從而滿足廣播電視不斷開拓新業(yè)務(wù)的需求；最后，數(shù)字微波通信系統(tǒng)的建設(shè)成本較低，通常只需要對(duì)各站點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，由于省略了線路的維護(hù)，因此可以極大地降低系統(tǒng)維護(hù)成本。

2 數(shù)字微波通信技術(shù)在電視直播中的應(yīng)用

2.1 無線攝像機(jī)數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用原理

無線攝像機(jī)數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)工作的原理，就是通過將音視頻信號(hào)壓縮、調(diào)制后發(fā)送到接收系統(tǒng)，然后接收系統(tǒng)解調(diào)制和解壓縮后還原為原信號(hào)，從而確保在不受電纜約束的情況下還原直播現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)狀況。在無線攝像機(jī)數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)工作的整個(gè)過程中，有兩個(gè)比較關(guān)鍵的技術(shù)。

第一，COFDM調(diào)制技術(shù)。通過串并轉(zhuǎn)換高速數(shù)據(jù)流，COFDM調(diào)制技術(shù)將高速數(shù)據(jù)流分配到若干傳輸速率低的子通道中進(jìn)行傳輸，從而解決了微波傳輸系統(tǒng)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(shí)間軸冗余資訊和幀內(nèi)空間冗余資訊壓縮，因此具有很大的相容性且能節(jié)約傳輸帶寬。相較于MPEG，小波演算法不存在大壓縮比對(duì)應(yīng)的塊效應(yīng)失真等問題，具有信號(hào)品質(zhì)高和編碼時(shí)延短等優(yōu)點(diǎn)，因此近年來在無線攝像機(jī)數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

2.2 無線攝像機(jī)數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用方式

第一，無線攝像機(jī)數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的基本應(yīng)用方式。分集式信號(hào)接收機(jī)和微波發(fā)射單元為無線攝像機(jī)數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的兩大設(shè)備，該系統(tǒng)體積較小且重量較輕，可以直接安裝在電視攝像機(jī)上來擴(kuò)大拍攝范圍且脫離電纜的約束（但使用時(shí)衛(wèi)星通信設(shè)備和攝像設(shè)備的間隔距離要控制在幾千米以內(nèi)）。近年來我國(guó)廣泛使用無線攝像機(jī)數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)，例如江西撫州唱?jiǎng)P大堤合龍（2010年）時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)直播報(bào)道，就是將該系統(tǒng)直接安裝在電視攝像機(jī)上，由乘坐在救生艇上并攜帶攝像機(jī)的攝像人員深入到大堤合龍的施工位置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拍攝，在比較平坦的河堤上放置便攜衛(wèi)星站和微波接收設(shè)備，施工現(xiàn)場(chǎng)攝像人員所拍攝的音視頻信號(hào)經(jīng)微波天線接收后，再經(jīng)過變頻器和分集接收機(jī)進(jìn)行重建，然后傳輸?shù)奖銛y衛(wèi)星站并傳回新華社衛(wèi)星接受機(jī)房，從而使唱?jiǎng)P大堤合龍這一壯觀的場(chǎng)景被廣大觀眾親眼見證。

第二，結(jié)合信號(hào)中繼系統(tǒng)的應(yīng)用方式。在該應(yīng)用方式中，攝像機(jī)通過微波發(fā)射機(jī)將信號(hào)傳送給分集式接收機(jī)，然后經(jīng)過信號(hào)中繼器解調(diào)和再調(diào)制后輸出COFDM信號(hào)（中繼系統(tǒng)一般要放置在地勢(shì)較高且無遮擋的地方（如車頂、樓頂）來確保中繼轉(zhuǎn)發(fā)能力）。結(jié)合信號(hào)中繼系統(tǒng)的應(yīng)用方式比較適合于傳輸距離較遠(yuǎn)的音視頻報(bào)道現(xiàn)場(chǎng)，如F4方程式賽車的直播現(xiàn)場(chǎng)，在賽車中放置微波發(fā)射機(jī)和小型攝像機(jī)，在賽場(chǎng)附近較高且無遮擋的地方（如樓頂）放置信號(hào)中繼系統(tǒng)，就可以將拍攝到的車內(nèi)實(shí)況通過中繼轉(zhuǎn)發(fā)給演播室，讓觀眾充分感受到賽場(chǎng)的緊張氣氛。

第三，結(jié)合光纖延伸單元的應(yīng)用方式。在該應(yīng)用方式中，一般在拍攝現(xiàn)場(chǎng)附近布置固定單元（相連接的移動(dòng)單元與天線和下變頻器），在固定單元上連接光纖并經(jīng)分集信號(hào)接收機(jī)來對(duì)音視頻信號(hào)進(jìn)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(huì)報(bào)道時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)攝像人員可以將拍攝好的音視頻信號(hào)傳輸給附近架設(shè)的微波天線，將音視頻信號(hào)通過光纖傳輸回演播室，從而擴(kuò)大現(xiàn)場(chǎng)攝像人員的活動(dòng)范圍。

第四，結(jié)合攝像機(jī)反向控制單元的應(yīng)用方式。在該應(yīng)用方式中，通過加入攝像機(jī)反向控制單元來實(shí)現(xiàn)雙向通信，演播室內(nèi)的技術(shù)人員可以通過控制操作面板來遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)，這樣可以提高后方音視頻編輯人員對(duì)前方攝像人員的遠(yuǎn)程控制能力，提高所得音視頻信號(hào)的質(zhì)感。