………………………… 科鲤发 一 Ｉ 数字微波Ｔ幸输茸填拟微－反Ｔ幸输的比较及改造 黑龙江省富锦市文广新局二龙山文化广播电视中心 高正武麻长明 【摘要】广播电视的数字化对改善图像清晰度、图像传输质量、增加节目套数起着非常重要的作用。更为重要的是，它能够很方便地构筑视频、音频、图像、文字、数据 为一体的综合网络平台，达到多媒体综合信息服务的目的。 【关键词】数字微波；模拟微波；比较改造 广播电视的数字化包含数字终端设备（如 电视机等）和数字信息传输设备（如光纤传输、 卫星传输、地面微波传输等设备）。ＭＭＤＳ因其 投入小、见效快等特点被县级台广泛用作过渡 传输手段，有限的频率资源、传输距离、图像 质量、加扰手段等实际已无法适应广播电视大 容量、高清晰度、远距离传输的需要。数字技 术为有线电视的发展提供了无限广阔的空间。 因此对现有微波设备进行数字化改造势在必 行。 １．广播电视数字化传输的优点 １．Ｉ频道利用率高 数字压缩技术是将模拟信号经过抽样、 量化，变成数字信号（即模拟／数字转换），再 经取样压缩编码，驱除信号冗余度，以一定 的压缩比将信号频带压窄，将其调制到载波 上，这样就提高了频谱的利用率。接收则以相 反的过程进行：接收、解调、解码、数字／模 拟转换，视频处理后还原成视频信号。国际 上目前主要有两种数字压缩传输标准比较流 行，即ＭＰＥＧ一１和ＭＰＥＧ一２。广播电视系统一般采 用ＭＰＥＧ一２标准，它可以将速率为２００Ｍｂｉｔ／ｓ的 数字视频信号压缩到１５～１５Ｍｂｉｔ／ｓ。在这种标 准下，如果对压缩信号采用６４ＱＡＭ调制方式， ￣ＣＡＴＶ在每个８ＭＨｚ带宽的模拟电视频道内能传 送的码率为３７Ｍｂｉｔ／ｓ，扣除ＦＥＣ等因素占用的 码率，净速率＞３２Ｍｂｉｔ／ｓ。如果每个频道平均 速率为４￣２Ｍｂｉｔ／ｓ，则一个８懈ｚ模拟电视频道 就可同时传输８～１６套电视节目，１Ｏ个模拟频 道就能传输８Ｏ～１６０套电视节目。省干线上的 模拟微波均属于调频（ＦＭ）模拟微波，每套电视 节目占有的带宽为ｆＯ±ＩＯＭＨｚ。实际系统设备 带宽为３４ＭＨｚ，如果压缩编码信号采用ＱＰＳＫ调 制和相干解调方式，则中容量４８０路数字微波 传输系统速率３４．３６８Ｍｂｉｔｔｓ，它所要求的微波 通道传输带宽为ｆＯ±８．５ＭＨｚ。实际系统设备带 宽也为３４ＭＨｚ，如果每个电视频道平均速率为 ８Ｍｂｉｔ／ｓ，则省干线上一个模拟频道就至少可 以同时传输４套高质量的节目 由此可知，广 播电视数字化后可以成倍甚至成十倍地增加频 道的利用率。 １．２接收门限电平低、传输距离远 原广电部ＧＹ／Ｔ１０６－１９９９标准中提出了有线 电视广播系统技术规范，下行模拟传输系统要 求载噪ＬＬＣ／Ｎ≥４３ｄＢ。欧广联（ＥＢＵ）给出了图像 信号的５级评分标准，若要达到４级以上的良好 质量，则要求信噪￣ＬＳ／Ｎ≥３６＋６ｄＢ。在模拟信 号的传输中，为防止信号的衰落，必须有６ｄＢ 的衰落储备量，因此模拟调幅微波传输链路中 系统设计的载噪比Ｃ／Ｎ必须≥４９ｄＢ。在模拟调 频微波传输链路中，由于Ｓ／Ｎ存在１８ｄＢ调频改 善系数，所以Ｃ／Ｎ￣３１ｄＢ就够了。 同样的模拟链路，如果采用数字压缩编码 方式，中频调制器采用６４ＱＡＭ正交幅度调制， 在留有６ｄＢ储备量之后，只需Ｃ／Ｎ≥２８ｄＢ就能得 ￣ＵＤＶＤ的图像质量。 若采用ＱＰｓＫ相移键控调制，则只需ｃ／ Ｎ≥１８ｄＢ就可以得到高质量的图像质量。模拟 调幅（ＡＭ）微波与６４ＱＡＭ调制数字微波相比，门 限下降了约２０ｄＢ；模拟调频（ＦＭ）微波与ＱＰＳＫ调 制数字微波相比，也相差约ｌＯｄＢ。从上述分析 不难得出数字微波比模拟微波传输距离远的 结论。如果原设计模拟ＭＭＤＳ微波传输距离为 ４０ｋｍ，在同样的有效发射功率、同样的天馈、 同样的路由前提下，采用数字ＭＭＤＳ微波传输 后，就能轻易地覆盖ｌＯＯｋｍ以上的距离。这样 的覆盖范围对一个县来说已足够。 １．３图像质量好，抗干扰能力强 由于采用了数字滤波、数字存储及再生中 继技术，排除了噪声和失真积累的影响，改善 了图像的信噪比，彻底消除了亮度干扰。接收 机的载噪Ｌ￣Ｃ／Ｎ在门限值以上时，几乎可以得 到无损伤的还原，虽经多级中继、转发也不会 降低图像质量，因此数字电视传输的图像质量 远远高于模拟电视传输的图像质量。 ２．数字载波调制方式的比较 前面提到的ＱＰＳＫ和６４ＱＡＭ都是数字信号的 载波调制方式。基本的数字载波调制方式有３ 种，即振幅键控（ＡＳＫ）、频率键控（ＦＳＫ）和相位 键控（ＰＳＫ）。ＱＰＳＫ属于相移键控，也叫正交移 相键控或４相调制。６４ＱＡＭ属于振幅相位联合键 控，也叫多电平正交振幅调制。经理论分析 证明：在抗噪声性能上，ＰＳＫ最好，ＦＳＫ次之， ＡＳＫ最差。在占据频谱宽度上，ＡＳＫ￣ｔ］ＰＳＫ相 同，ＦＳＫ是ＡＳＫ的几倍。 经过比较，得出这样的结论：从抗噪声性 能和提高信道带宽利用率的角度来看，相移键 电视节目占有的带宽为ｆＯ±１７ＭＨｚ，而小容量 数字微波传输３４Ｍｂｉｔ／ｓ速率的信号，当中频采 用ＱＰＳＫ调制和同步相干解调方式时，它所要求 的微波通道传输带宽实际上也是ｆＯ±１７ＭＨｚ， 因此两者的传输带宽要求是相同的。 ３）模拟微波系统通道的部分传输性能指 标，如幅频群时延指标等均高于数字微波传输 系统通道性能要求，这无疑地减轻了模拟微波 改数字微波的压力。 ４）现在的模拟微波器件都是全固态化的， ＦＥＴ场效应器件、线性放大器等代替了过去的 行波管、高压盘，为模拟微波改数字微波铺平 了道路。 ３．２需要解决的几个问题 １）频率稳定度的问题 模拟微波传输信号采用中频调频调制， 变频用的本振采用微波介质稳频振荡器，其 频率稳定度只能达１０－４数量级。数字微波传输 系统传输电视信号采用中频数字调制，经过数 字压缩后的多套电视数字信号复接后对中频进 行ＱＰＳＫ调制，上变频到微波频率进行传输。它 要求微波发信机线性指标高，微波本振源的频 率稳定度较高，不能低于１０的一６次幂数量级， 般采用介质稳频加锁相稳频双重技术进行稳 频，以达到这一要求。 ２）相位噪声问题 模拟微波采用调频方式传输，对系统相位 噪声要求不高，而数字微波采用ＱＰＳＫ调制和相 干解调方式，传输数字压缩电视信号，因此要 求系统的相位噪声低于一７０ｄＢｃ／Ｈｚ。在模拟微 波系统中，即使各站本振源分别达到了这个要 求，但由于各微波站中频转接，并且经过多次 中继后相位噪声叠加，只有将传输设备的相位 噪声降低到一９５ｄＢｃ／Ｈｚ以下，整个系统才能满 足这一要求。 ３）线性功放问题 调频模拟微波的功放工作在非线性区，在 早期发射机变频器的前端还要增加一个限幅放 大器。数字调相（ＱＰＳＫ）微波要求三阶交调抑制 ＞２０ｄＢ，因此要求功放必须是线性放大器。 所以微波功放的线性度问题、微波频率稳 定度问题及系统的相位噪声问题一解决，数字 化改造就基本成功了。 以上分析证明，模拟微波设备进行数字化 改造不仅在理论上是可行的，在实践上也是可 行的。如辽宁省葫芦岛市广电局等单位在国内 率先进行了模拟微波改数字微波的尝试，开了 个好头。 一一控是数字载波调制方式中最优越的一种，在省 干线上，多跳调频模拟微波的改造用ＱＰＳＫ移相 键控调制方式最合适。 ６４ＱＡＭ是振幅相位联合键控，频带利用率 最高，是一种高效率的数字微波方式，但它的 抗干扰能力Ｌ￣ＱＰＳＫ差，６４ＱＡＭ特别适用于数字 ＭＭＤＳ及微波传输跳数不多的模拟微波改造上。 ３．干线微波的数字改造 ３．１调频模拟微波和数字微波收发信设备 的比较 １）工作原理相同。模拟和数字微波都采用 ７０ＭＨｚ中频调制器，进行上变频至微波频率， 再进行微波传输，只是模拟微波设备在发信中 频调制后有一级限幅中放，而数字微波没有限 幅中放这一级，其他部分的工作原理是一样 的。 ２）传输带宽相同。现有模拟微波传输一套 术方案： 线电视分配系统（ＨＦｃ）向站内各单位用户传 到乡镇、苏木所在地的居民家中。广播电视覆 如图１所示，鄂尔多斯市逛电网络分公司 送我公司的有线数字电视节目。从而实现大准 盖提升给群众带来的不仅仅是能够收听收看节 有线数字电视节目源采用１５５０发射机三级放大 铁路沿线有线数字覆盖工程。 目，更还有人口素质提高、生活方式的转变。 广播电视数字化长距离传输综合覆盖案例 真正发挥好广播电视正面宣传和舆论引导的作 传入准格尔广电网络公司机房。大准通讯光缆 干线传输网将广电网络有线数字电视节目分段 实践中我们不难看出，丘陵地区广电网络传输 用。分路放大传送到各车站，沿线各站接收到大准 信号通过这样传输方式既不需过多资金投入， 光缆干线传输网的射频数字电视信号。通过有 又能真正高质量不间断把广播电视信号传送 屯子世界 一６９—