廣播電視數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)應(yīng)用的回顧與發(fā)展

褚麗蓉

(山西廣播電視無線管理中心，山西 太原 030001)

廣播電視數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)應(yīng)用的回顧與發(fā)展

褚麗蓉

(山西廣播電視無線管理中心，山西 太原 030001)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日新月異,促使廣播電視行業(yè)也在不斷突破,積極進(jìn)取。微波傳輸系統(tǒng)無論是國(guó)際還是國(guó)內(nèi)，都發(fā)生了日新月異的變化，實(shí)現(xiàn)了從模擬到數(shù)字的巨大變遷。

微波傳輸設(shè)備；模擬；數(shù)字；變遷

隨著廣播電視行業(yè)的興起和迅猛發(fā)展,對(duì)廣播電視傳輸和運(yùn)用要求也在進(jìn)一步加強(qiáng),數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)也經(jīng)歷了一系列的發(fā)展，促使其充分運(yùn)用數(shù)字微波實(shí)現(xiàn)廣播電視傳輸具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，為安全播出工作提供了保障。

1 背景回顧

微波傳輸系統(tǒng)的起源是圍繞著雷達(dá)的需要發(fā)展起來的，由于其具有通信容量大、投資費(fèi)用少、建設(shè)速度快、安裝方便、抗災(zāi)能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，促使其在短期內(nèi)得到迅速的發(fā)展。到了20世紀(jì)40年～50年代，模擬微波登上了歷史舞臺(tái)，成為了長(zhǎng)距離、大容量地面干線無線傳輸?shù)闹饕侄?，與當(dāng)時(shí)的同軸電纜載波傳輸系統(tǒng)同為通信網(wǎng)長(zhǎng)途傳輸干線的重要傳輸手段。從20世紀(jì)70年代后期開始，模擬微波開始向數(shù)字化方向發(fā)展。20世紀(jì)80年代中期以后，光通信獲得顯著發(fā)展，使得無線通信，特別是在之前的遠(yuǎn)距離主干線的傳輸容量方面保持優(yōu)勢(shì)地位的模擬微波通信，漸漸被光纖有線通信取代。伴隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，自適應(yīng)抗衰落技術(shù)、高階編碼調(diào)制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、SDH傳輸?shù)燃夹g(shù)也在迅速發(fā)展，促使數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)成為通信網(wǎng)中不可或缺的一部分。

1956年從東德引進(jìn)第一套微波通信設(shè)備，預(yù)示著國(guó)內(nèi)模擬微波時(shí)代的開啟，通過一系列的研究，先后完成了300路、600路和960路模擬微波通信系統(tǒng)的研制和開發(fā)，并在1976年的唐山大地震中發(fā)揮了其全部?jī)?yōu)勢(shì)。70年代中期，全數(shù)字化、全固態(tài)化、無人值守的問題嚴(yán)重影響了模擬微波的推廣。為了解決上述問題，開始了中、小容量數(shù)字微波的研究，也因此開啟了數(shù)字化時(shí)代，在80年后期，在國(guó)家“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目中，安排了大容量數(shù)字微波系統(tǒng)的研制和開發(fā)。經(jīng)過努力，于90年代初先后完成了6 GHz 1920路16QAM系統(tǒng)、11 GHz 1920路16 QAM系統(tǒng)和140 Mb/s 64QAM系統(tǒng)的研制和開發(fā)，并通過國(guó)家主管部門的驗(yàn)收。

2 微波傳輸系統(tǒng)的發(fā)展

2.1 傳輸容量的擴(kuò)大

1) 要擴(kuò)大傳輸容量，必須有高級(jí)調(diào)制解調(diào)。512QAM相對(duì)于256QAM傳輸容量提升為+11%；1024QAM相對(duì)于256QAM傳輸容量提升為+25%；2048QAM相對(duì)于256QAM傳輸容量提升為+38%。

2) 要擴(kuò)大傳輸容量，必須有更寬的載波帶寬(4 GHz～42 GHz)、超豐富頻譜資源的全新E頻段(70/80 GHz)。

3) 室外合路器級(jí)聯(lián)多個(gè)ODU，實(shí)現(xiàn)多個(gè)ODU共用一面天線進(jìn)行傳輸，適用于短距、中長(zhǎng)距離大容量的微博傳輸需求，對(duì)站點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施要求不高，適用于大部分的地理傳輸環(huán)境。

2.2 IP化

1)集成分組交換功能，支持原生、純分組業(yè)務(wù)與混合業(yè)務(wù)的傳輸方式，保證網(wǎng)絡(luò)更高的靈活性、更穩(wěn)定的可用度和更加精細(xì)的業(yè)務(wù)控制。

2)集成分組網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量與OAM功能?；诿糠N調(diào)制方式下任意設(shè)定的TDM數(shù)量和優(yōu)先級(jí)，當(dāng)調(diào)制解調(diào)方式發(fā)生變化時(shí)，分組包業(yè)務(wù)也進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)制，而OAM功能可以提高對(duì)分組網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

3)集成分組網(wǎng)絡(luò)功能(SDH同步傳輸、IP傳輸)以太網(wǎng)環(huán)保護(hù)。原生TDM環(huán)保護(hù)，保護(hù)倒換時(shí)間為<50 ms;以太網(wǎng)環(huán)保護(hù)，保護(hù)倒換時(shí)間為<50 ms(以太網(wǎng)環(huán)保護(hù))。

2.3 多類型設(shè)備應(yīng)用

1) 機(jī)架式微波分為分路系統(tǒng)、射頻收發(fā)信單元、基帶處理單元，主要應(yīng)用于骨干網(wǎng)傳輸、廣電、電力微波傳輸網(wǎng)改造。

2) 分體式微波。單個(gè)微波系統(tǒng)可支持620 Mbps的傳輸容量，提供豐富的業(yè)務(wù)接口。

3) 全室外微波系統(tǒng)。適用于短距和中長(zhǎng)距離傳輸，擁有更大的頻率帶寬(56 MHz)，頻率利用率高，可以完全兼容分體式微波系統(tǒng)，具有節(jié)約空間、時(shí)間、傳輸成本的優(yōu)勢(shì)。

3 微波系統(tǒng)數(shù)字化改造

由于數(shù)字微波傳輸具有安全系數(shù)高、抗干擾能力強(qiáng)，不易受人為損壞；整個(gè)線路噪聲不累計(jì)；保密性強(qiáng)，便于加密；器件容易固態(tài)化和集成化；設(shè)備體積小，耗電少等特點(diǎn)，所以各地都在積極進(jìn)行微波數(shù)字化改造。

數(shù)字化改造首先要對(duì)路線和設(shè)備進(jìn)行比較，其中需要考慮到的因素包括投資預(yù)算(包括硬件和站點(diǎn)數(shù)量)；網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量(鏈路性能和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量)；網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀(傳輸容量和接口類型)；網(wǎng)絡(luò)靈活性(擴(kuò)容、升級(jí)和改造)及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?長(zhǎng)站距和衰落程度)。在收發(fā)信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，采用多級(jí)混頻電路，提高了接收機(jī)的接受靈敏度、功率放大量及適當(dāng)?shù)耐l帶，多級(jí)混頻與功率放大電路有效抑制交調(diào)產(chǎn)生的干擾程度，提高了微波系統(tǒng)的變頻增益。采用獨(dú)立的射頻發(fā)射本振與接受本振，提高了射頻頻率的穩(wěn)定度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)增益更高、系統(tǒng)性能更穩(wěn)定，大大改善了系統(tǒng)的傳輸性能。

在分路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，一種是采用獨(dú)立的收發(fā)分路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，有利于系統(tǒng)的升級(jí)與擴(kuò)容，大大提高射頻濾波性能，改善射頻信號(hào)的失真程度；獨(dú)立的空間分級(jí)濾波系統(tǒng)，有利于改善分集接受信號(hào)的質(zhì)量，提高空間分集的改善效果。另一種是骨干網(wǎng)一體化鄰接分路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這一設(shè)計(jì)充分考慮到各個(gè)射頻波道的干擾和反射性，可以在濾波系統(tǒng)內(nèi)部一直干擾和反射的程度，改善信號(hào)的失真程度和頻譜特性，提高微波系統(tǒng)的整體性能和微波鏈路傳輸?shù)馁|(zhì)量和可用度。

領(lǐng)先的中頻合成技術(shù)采用的是同相合成與均方根合成，其目的是減少主/分集接收信號(hào)差別而導(dǎo)致的S/N惡化，改善系統(tǒng)性能。

4 微波傳輸系統(tǒng)的發(fā)展前景

傳統(tǒng)微波網(wǎng)絡(luò)面臨著一系列的問題與挑戰(zhàn)。一是頻段資源、人力資源等改革已經(jīng)逼近，不改造就被改革，壓力越來越大；二是急需應(yīng)對(duì)新業(yè)務(wù)的大容量、高可靠、好運(yùn)維的挑戰(zhàn)，提升微波網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值；三是微波數(shù)字化改造可以優(yōu)化資源配置，光纜、衛(wèi)星、微波傳輸相互配合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，擴(kuò)大廣播電視傳輸覆蓋率，進(jìn)而建立更加完善的安全播出體系；四是由于微波新技術(shù)的迅速發(fā)展，可以選擇一條成熟的數(shù)字微波改造方案。上述問題表明，微波傳輸系統(tǒng)要相發(fā)展，必須采取一系列的措施。

1) 全頻段電子調(diào)諧。一是全頻段ODU，通過電子調(diào)節(jié)可變BPF;二是采用電子可調(diào)BPF≧NEC專利技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全頻段內(nèi)信道調(diào)節(jié)，可以遠(yuǎn)端配置；三是減少頻率干擾，使其具備實(shí)現(xiàn)窄帶濾波器特性。

2) 應(yīng)用更高轉(zhuǎn)換效率的新器件。比如可以采用GaN即氮化鎵，是下一代半導(dǎo)體材料，具有低的熱產(chǎn)生率和高的擊穿電場(chǎng)，是研制高溫大功率電子器件和高頻微波器件的重要材料。其主要是具備高功率密度小的特定，這也是提高能源效率的一大關(guān)鍵。具體在實(shí)際應(yīng)用中一是可以采用外形尺寸結(jié)構(gòu)保持相同的新型高頻器件與芯片，高可靠性的創(chuàng)新器件與設(shè)備使發(fā)信功率提高約5 dB。二是新型高功率器件與內(nèi)匹配技術(shù)，使發(fā)信功率提高約5 dB。

5 結(jié)束語

時(shí)代在進(jìn)步，科技在不斷發(fā)展，微波傳輸系統(tǒng)也在不斷更新，舊系統(tǒng)都將被新的大容量、高性能、高效率的系統(tǒng)所取代。我們相信，下一代數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)將具有更大的傳輸能力、更高的頻率利用效率及強(qiáng)大的傳輸容量技術(shù)和多輸入多輸出技術(shù)，為廣播電視安全播出提供強(qiáng)大的系統(tǒng)支持。

[1] 王勝利.數(shù)字微波傳輸網(wǎng)在廣播電視信號(hào)傳輸中的作用分析[J].硅谷，2013(22):5-6.

[2] 陳曉強(qiáng).數(shù)字微波傳輸網(wǎng)在廣播電視信號(hào)傳輸中的作用探究[J].中國(guó)新通信，2014(14)：85.

[3] 王雪梅.數(shù)字微波技術(shù)在廣播電視信號(hào)傳輸中的應(yīng)用[J].通訊世界,2015(7)：15-16.

ReviewandDevelopmentofDigitalMicrowaveTransmissionSystemforRadioandTelevision

Chu Lirong

(ShanxiRadio&TVWirelessManagementCenter,TaiyuanShanxi030001,China)

The change of network technology is rapidly, and it promotes the radio and television industry in constant breakthrough and positive enterprising. Microwave transmission system, whether in international or domestic, has undergone change rapidly changes, and achieves a huge change from analog to digital.

microwave transmission equipment; simulate; number; change

2017-10-15

褚麗蓉(1981-)，女，山西汾陽人，工程師，研究方向：廣播電視工程。

1674- 4578(2017)06- 0083- 02

TN943

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