數(shù)字微波通信技術(shù)在廣播傳輸中的應(yīng)用

邵宏淼

【摘要】數(shù)字微波通信是一種以微波為載體傳輸數(shù)字信息的通信方式，它在通信領(lǐng)域發(fā)揮出了核心作用。本文闡述了數(shù)字微波通信的基本功能和原理，介紹了數(shù)字微波通信技術(shù)和數(shù)字微波通信在廣播電視領(lǐng)域傳輸中的具體應(yīng)用，為同行業(yè)者提供參考。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字微波通信;廣播傳輸

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.06.09

在我國，廣播電視技術(shù)不斷發(fā)展，微波通信傳輸技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。作為一種以微波為載體的通信技術(shù)，數(shù)字信息的傳輸非常方便和高速。在西方發(fā)達國家，廣播電視數(shù)字微波通信傳輸技術(shù)、理論體系和方法的應(yīng)用非常成熟。我國的研究比較緩慢，但發(fā)展很快，對我國廣播電視事業(yè)的發(fā)展具有重要的借鑒意義。基于此，本文對廣播電視微波通信傳輸技術(shù)進行了分析和研究。

1. 數(shù)字微波通信技術(shù)

1.1 功能與特征

微波信號是工作頻率范圍為300至300103MHz的無線電波，由于它們的高頻率和短波長，因此可以達到非常高的帶寬，與低頻無線電通信相比，它在通信傳輸方面更具優(yōu)勢，可以實現(xiàn)更大的信息容量。數(shù)字微波通信技術(shù)具有建網(wǎng)周期短、組網(wǎng)靈活方便、成本低、通信穩(wěn)定等優(yōu)點，是現(xiàn)代廣播電視信號傳輸?shù)闹匾侄巍Ｎ覈鶈T遼闊，地形復(fù)雜，在氣候條件較好、廣電數(shù)據(jù)流量大的平坦地區(qū)，以光纜通信為主，以數(shù)字微波為后備手段。如果天氣或地形條件不利，可以使用數(shù)字波通信技術(shù)。

1.2 通信原理

微波信號在空間傳輸?shù)奶匦耘c光波相似，呈現(xiàn)筆直向前的運行方向，當(dāng)它遇到障礙物時，就會發(fā)生發(fā)射或被阻擋。因此，這種通信方式為視距通信，視距通信受地面因素的影響更大，微波在太空中的傳播也會因地球的曲率和空間的滲透而衰減。為了滿足長距離通信要求，必須通過中繼站的方式完成。換句話說，應(yīng)調(diào)整和放大信號頻率，以避免將信號發(fā)送到物體時信號變得微弱而不易識別，這就是地面數(shù)字微波的連續(xù)傳輸方式。微波信號的終端位于通信線路的兩端，中繼站是數(shù)字微波傳輸線路數(shù)量最多的站，每50公里必須安裝一個中繼站，要完成有效的信號傳輸，必須將站點數(shù)量增加到數(shù)十個。中繼站可以對數(shù)字信號進行采集和放大，并將其傳輸?shù)较乱粋€中繼站。這使得可以更可靠地保證數(shù)字信號的傳輸質(zhì)量。這種微波傳輸方式也稱為接力傳輸方式。為實現(xiàn)數(shù)字微波廣播電視信號的遠距離傳輸，由于能夠通過中繼站數(shù)十次，可將信號傳輸至數(shù)千公里，實現(xiàn)更高質(zhì)量的傳輸。廣播電視信號中的數(shù)字微波主要使用8GHz來實現(xiàn)信號傳輸，通過微波中繼來保證信號的傳輸，這避免了自然災(zāi)害的影響，更有效地保證了地面有線廣播電視信號的傳輸。

1.3 數(shù)字微波通信技術(shù)在廣播電視信號傳輸中的運用

數(shù)字微波通信技術(shù)是在地面條件下傳輸廣播電視信號應(yīng)用最廣泛的技術(shù)手段，它是通過微波通道完成數(shù)字信號的傳輸，這就需要使用數(shù)字信號為基帶信號來構(gòu)建完整的數(shù)字微波通信系統(tǒng)。微波數(shù)字信號傳輸過程采用數(shù)字技術(shù)對信號進行處理。這樣既保證了高傳輸量，又抗拒外部信號干擾，實現(xiàn)更長的信號傳輸距離。廣播電視臺主要使用數(shù)字傳輸終端，終端設(shè)備具有發(fā)射器和接收器接口，可以在微波和光收發(fā)器之間提供優(yōu)越的技術(shù)連接，發(fā)射器可以通過模數(shù)轉(zhuǎn)換將發(fā)射的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，將數(shù)字節(jié)目源的采樣信號轉(zhuǎn)換成串行通信的數(shù)字序列，將每個信號傳輸?shù)轿⒉ㄕ{(diào)制器，通過信號的糾錯編碼和微波功率放大進行傳輸，它使用調(diào)制器和天線來傳輸信號。接收端完成對獲取的碼流的信道解碼，對分析后的信號進行交織糾錯，形成獨立于采樣信號的數(shù)據(jù)信號，通過各個接口電路恢復(fù)為模擬信號或數(shù)字信號。廣播/電視信號通過廣播控制系統(tǒng)的主控室通過矩陣切換轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，其他廣播節(jié)目信號傳輸?shù)轿⒉ㄐ盘栞斎攵耍ㄟ^數(shù)字微波端傳輸信號，信號傳輸線兩端裝有數(shù)字微波傳輸處理單元，一端安裝在廣播電臺和電視臺，另一端安裝在信號接收器中。例如，四川宜賓數(shù)字微波通信系統(tǒng)設(shè)計了一條二級微波干線，信號傳輸速率為34Mb/s。此為一用一備傳輸線，實現(xiàn)了備用微波通信線路，解決了基帶信號的超遠距離傳輸問題。

2. 廣播電視中微波通信傳輸技術(shù)的優(yōu)勢

2.1 傳播能力強

廣播電視微波通信傳輸技術(shù)的傳輸方式?jīng)Q定了其傳輸信息的能力。廣播電視采用微波通信技術(shù)傳輸，突破地域和環(huán)境限制，成本極低，優(yōu)于光纖傳輸。

2.2 信息安全性高

公眾接收廣播電視的安全非常重要，尤其是不允許在傳輸過程中篡改電視信號。一些不法分子利用通信技術(shù)破壞信息、篡改信息或傳播小視頻，這會影響觀眾的正常觀看。使用微波通信技術(shù)可以避免這種情況，而且傳輸?shù)男盘柋容^穩(wěn)定，不易破譯，因此可以安全地分發(fā)信息。

2.3 傳輸質(zhì)量高

在廣播電視節(jié)目中，保證電視節(jié)目質(zhì)量是用戶的重要標(biāo)準(zhǔn)。廣播電視微波通信技術(shù)采用中繼技術(shù)進行傳輸，最大限度地減少外界干擾，提高圖像和視頻傳輸質(zhì)量，保證清晰的畫面質(zhì)量，增強信息傳遞的及時性。

3. 數(shù)字微波采用的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 編碼調(diào)制技術(shù)

微波是一種頻帶有限的傳輸介質(zhì)。根據(jù)ITU-R的建議，我國4-11GHz頻段大部分采用28-301IHz的信道間隔和40MHzfITU-R相關(guān)頻率配置，在有限頻帶內(nèi)傳輸SDH信號需要采用更高狀態(tài)的調(diào)制技術(shù)，SDH微波和PDH微波的信道間隔相同。

3.2 交叉極化干擾抵消～（XPIC）技術(shù)

除了多態(tài)調(diào)制技術(shù)（64QAM、128QAM或512QAM調(diào)制），雙極化頻率復(fù)用技術(shù)也被數(shù)字化用于進一步增加數(shù)字微波系統(tǒng)的容量，提高頻譜利用率。支持單通道數(shù)據(jù)的微波系統(tǒng)的傳輸速率已經(jīng)翻了一番。但是，當(dāng)存在多徑衰落時，交叉極化鑒別率（XPD）會降低，產(chǎn)生交叉極化干擾。因此，需要使用交叉極化消除器來減少正交極化信號的干擾。自適應(yīng)交叉極化干擾消除技術(shù)的基本原理是從發(fā)射信號與其正交的干擾信道中提取一部分信號，進行適當(dāng)?shù)奶幚?，然后將其加入有用信號中疊加在有用的信號，它是為了消除正交極化化學(xué)信號干擾。原則上，干擾消除過程可以在射頻、中頻或基帶進行。采用XPIC技術(shù)后，抑制干擾的能力一般可以達到15dB左右。

3.3 自適應(yīng)頻域和時域均衡技術(shù)

如果系統(tǒng)采用多態(tài)0AM調(diào)制方式，則必須采取抗多徑衰落的措施才能達到rrU-R規(guī)定的性能指標(biāo)。新的ITU-R提案應(yīng)考慮到不再為數(shù)字微波系統(tǒng)提供額外的差錯性能分配，并應(yīng)采取強有力的抗衰落措施。在各種衰落防止技術(shù)中，除了分集接收技術(shù)之外，最常用的技術(shù)是自適應(yīng)均衡技術(shù)，包括自適應(yīng)頻域均衡技術(shù)和自適應(yīng)時域均衡技術(shù)。頻域均衡主要用于減少頻率選擇性衰落的影響。換句話說，它是利用插入中頻通道的補償網(wǎng)絡(luò)的頻率特性來補償實際通道頻率特性的失真，時域自適應(yīng)均衡用于去除各種形式的碼間干擾。可用于最小和非最小相位衰落，可以引入二維時域均衡器來消除正交干擾。高線性功率放大器與自動傳輸功率控制多態(tài)調(diào)制技術(shù)對傳輸通道的線性度提出了嚴(yán)格的要求，尤其是大功率放大器。

例如，對于使用640AM的系統(tǒng)，發(fā)射通道的三階互調(diào)失真必須至少比主信號的失真低45dB。如果采用128QAM或256QAM調(diào)制技術(shù)，則要求更加嚴(yán)格。為滿足系統(tǒng)整體傳輸性能要求，除了微波大功率放大器的輸出回退對策外，還采用了幾種非線性補償技術(shù)，如增加中頻或射頻失真器，，提高放大器的線性度。高線性功率放大器和自動發(fā)射功率控制（ATPC）技術(shù)的關(guān)鍵是在ATPC的控制范圍內(nèi)，微波發(fā)射機的輸出功率隨著接收端接收電平的變化而自動變化，使用ATPC技術(shù)的好處是減少同一路徑上相鄰系統(tǒng)的干擾，減少上行衰落對系統(tǒng)的影響，降低功耗，減少非線性失真。

3.4 大規(guī)模專用集成電路（ASIC）設(shè)計技術(shù)

數(shù)字微波通信是一種在微波頻段范圍內(nèi)傳輸廣播節(jié)目信號的無線廣播傳輸方式。數(shù)字微波通信系統(tǒng)使用微波信道傳輸數(shù)字信號。由于基帶信號是數(shù)字信號，所以稱為數(shù)字微波通信系統(tǒng)。數(shù)字微波通信采用數(shù)字處理技術(shù)進行微波傳輸，具有傳輸質(zhì)量可靠、抗干擾能力強、傳輸線路長等優(yōu)點，設(shè)備配備數(shù)字微波接口和光終端接口，可方便地與微波設(shè)備和光終端連接。發(fā)射機將采樣信號、信道狀態(tài)和模擬獨立數(shù)據(jù)（通過A/D轉(zhuǎn)換）或數(shù)字節(jié)目源經(jīng)過糾錯編碼，交織，信道編碼與多路復(fù)用器轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字序列，能夠分別傳輸微波調(diào)制器和光調(diào)制器，傳輸?shù)轿⒉ㄕ{(diào)制器的信號通過功率放大器和天線傳輸。接收端對接收到的碼流進行信道解碼，對解碼后的信號進行解交織，糾錯解碼電路得到獨立于各信道采樣信號的數(shù)據(jù)信號，通過相應(yīng)的接口電路恢復(fù)模擬或數(shù)字信號。廣播電臺節(jié)目信號的傳輸方法之一是通過數(shù)字微波通信系統(tǒng)，廣播電臺播控系統(tǒng)主控室將數(shù)字矩陣轉(zhuǎn)換后的輸出信號通過數(shù)字微波終端傳送到微波終端的輸入端，數(shù)字微波傳輸裝置安裝在傳輸線的兩端，傳輸線一端的傳輸裝置安裝在廣播電臺中，傳輸線的另一端的傳輸裝置安裝在接收機中。

4. 數(shù)字微波通信技術(shù)的發(fā)展與展望

為了使數(shù)字微波通信技術(shù)在通信信號傳輸中得到充分的展示，需要結(jié)合我國通信產(chǎn)業(yè)的當(dāng)前發(fā)展和未來發(fā)展趨勢，對數(shù)字微波的發(fā)展前景進行展望。數(shù)字微波通信技術(shù)和其他通信技術(shù)確?，F(xiàn)代化，技術(shù)互聯(lián)互通為后續(xù)數(shù)字微波通信技術(shù)的可靠發(fā)展提供動力支撐。

4.1 三網(wǎng)融合

所謂數(shù)字微波通信技術(shù)的三網(wǎng)融合，主要是指數(shù)字網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)和遠程控制網(wǎng)絡(luò)的融合。這三個網(wǎng)絡(luò)之間既有競爭關(guān)系，也有合作關(guān)系。數(shù)字微波通信技術(shù)優(yōu)化者應(yīng)加強對上述三個網(wǎng)絡(luò)的收購，為發(fā)展數(shù)字微波通信技術(shù)提供機會。加強數(shù)字微波通信技術(shù)三網(wǎng)融合，保障各網(wǎng)間資源共享效果，為通信用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，提高通信信號傳輸效果。傳統(tǒng)的通信信號傳輸技術(shù)在應(yīng)用過程中容易浪費通信資源，影響當(dāng)前通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展態(tài)勢，嚴(yán)格限制了各種通信傳輸技術(shù)的發(fā)展。數(shù)字微波通信技術(shù)中三網(wǎng)融合處理的實現(xiàn)，在改善常規(guī)通信傳輸不足的情況下，為通信用戶提供優(yōu)質(zhì)的特殊服務(wù)，實現(xiàn)通信設(shè)備信號傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)處理，將移動終端轉(zhuǎn)化為數(shù)字微波，可以使通信技術(shù)的實際應(yīng)用效果產(chǎn)生影響得到有效控制，使數(shù)字微波通信技術(shù)的綜合服務(wù)能力進一步提高。

4.2 寬帶無線接入

寬帶無線接入作為一種新型通信技術(shù)，在改善數(shù)字微波通信技術(shù)的隱性不足的情況下，實現(xiàn)了各種通信高速傳輸?shù)哪繕?biāo)，從而增強了國家各通信行業(yè)的競爭力，提供了全面的覆蓋。國家現(xiàn)有的社會傳播行業(yè)。發(fā)展水平邁上新臺階。通過將寬帶無線接入與數(shù)字微波通信技術(shù)相結(jié)合，可以對數(shù)字微波通信技術(shù)的微波頻率進行優(yōu)化和調(diào)整，使數(shù)字微波頻率最能滿足各種通信信號的傳輸需求。與衛(wèi)星通信相比，實施數(shù)字微波通信技術(shù)寬帶無線接入優(yōu)化，可以減少數(shù)字微波通信技術(shù)開發(fā)和部署過程中的資金消耗，在短時間內(nèi)實現(xiàn)數(shù)字微波通信技術(shù)組網(wǎng)目標(biāo)，有效減少維護成本。數(shù)字微波通信技術(shù)的成本為該技術(shù)產(chǎn)生了良好的發(fā)展前景。如果在優(yōu)化數(shù)字微波通信技術(shù)方面存在問題，應(yīng)采用寬帶無線接入方式，解決數(shù)字微波通信技術(shù)具體應(yīng)用的不足，優(yōu)化數(shù)字微波通信技術(shù)發(fā)展進程。

4.3 5G移動終端

隨著信息社會的不斷發(fā)展，5G移動終端受到人們的高度重視。5G移動終端可以改善獨特移動終端的隱藏問題，提高各種通信信號的傳輸效果和通信設(shè)備的運行質(zhì)量。因此，在未來的發(fā)展形勢下，數(shù)字微波通信技術(shù)可以與5G移動終端相結(jié)合，不斷完善數(shù)字微波通信技術(shù)，或者相關(guān)部門可以及時解決數(shù)字微波通信技術(shù)存在的隱患，提高數(shù)字化性能。數(shù)字微波通信技術(shù)與一般的光纖傳輸技術(shù)或遠距離衛(wèi)星傳輸技術(shù)有很大不同。如有必要，可利用5G移動終端，加強和巧妙提升數(shù)字微波通信技術(shù)與其他通信傳輸技術(shù)的融合度。數(shù)字微波通信在具體應(yīng)用中的問題，使得數(shù)字微波通信技術(shù)在我國通信業(yè)未來的發(fā)展中得到了很好的發(fā)展。

5. 總結(jié)

綜上所述，微波通信傳輸技術(shù)是一種基于數(shù)字傳輸?shù)亩嗤ǖ罃?shù)字通信信號載體，廣泛應(yīng)用于廣播電視節(jié)目中。本研究描述了微波通信傳輸技術(shù)在廣播電視中的特點和運行功能。分析并主要指出其優(yōu)點：通信能力強、信息安全性高、應(yīng)急響應(yīng)能力強、傳輸質(zhì)量高，并呈現(xiàn)出在現(xiàn)代廣電中的應(yīng)用前景，可以滿足不同用戶的需求。

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