貴州廣播電視臺(tái)微波中繼系統(tǒng)

羅信海，張 林

（貴州廣播電視臺(tái) 播控傳送中心，貴州 貴陽(yáng) 550002）

貴州廣播電視臺(tái)微波中繼系統(tǒng)

羅信海，張 林

（貴州廣播電視臺(tái) 播控傳送中心，貴州 貴陽(yáng) 550002）

為保障貴州臺(tái)廣播電視節(jié)目的安全傳輸，在已有SDH傳輸環(huán)路光纜網(wǎng)的基礎(chǔ)上，建立了無(wú)線微波傳輸訊道。詳細(xì)闡述貴州臺(tái)中繼微波系統(tǒng)的方案制定、安裝調(diào)試、測(cè)試分析和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，以供同行參考與借鑒。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有前瞻意識(shí)，消除了貴州臺(tái)傳輸系統(tǒng)的安全隱患，彌補(bǔ)了傳輸系統(tǒng)的不足，確保了貴州臺(tái)廣播電視節(jié)目的安全傳輸。

數(shù)字微波；中頻轉(zhuǎn)接；信號(hào)合路器；ODU；IDU

貴州廣播電視臺(tái)節(jié)目信號(hào)的傳輸，均按照國(guó)家新聞出版廣電總局的要求來(lái)嚴(yán)格規(guī)范自己，沒(méi)有出現(xiàn)任何事故，為貴州臺(tái)充分發(fā)揮輿論先行引導(dǎo)作用和做好黨的喉舌墊定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

眾所周知，在廣播電視信號(hào)的傳輸中，無(wú)線傳輸作為有線傳輸?shù)难a(bǔ)充方式，更加有力地保障了信號(hào)的安全傳輸。作為廣播電視信號(hào)三大傳輸方式之一的微波無(wú)線傳輸，由于其自身的優(yōu)越性，在廣播電視信號(hào)傳輸過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。

1 電視節(jié)目安全播出的要求

貴州臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)公司之間節(jié)目交換的傳輸方式為SDH環(huán)路光纜網(wǎng)，兩根不同方向的光纜同時(shí)將電視信號(hào)發(fā)往相同的目的地，從很大程度上保證了節(jié)目的傳輸安全。但貴陽(yáng)市正逢城市軌道交通建設(shè)，為了避免因施工破壞光纜而造成電視節(jié)目傳輸中斷，作為電視節(jié)目安全播出的責(zé)任部門，有義務(wù)保證電視信號(hào)在傳輸過(guò)程中的節(jié)目完整與信號(hào)安全。結(jié)合目前現(xiàn)有的有線傳輸方式，搭建另一個(gè)備份無(wú)線微波路由尤為必要。

2 微波傳輸路徑的規(guī)劃

2.1 前期考查

利用百度衛(wèi)星地圖，查看貴州臺(tái)與金陽(yáng)省網(wǎng)絡(luò)公司的地理位置，如圖1所示。

根據(jù)地圖測(cè)算，兩地直線距離為11km。地形地貌極為復(fù)雜且山高、山多，樓房眾多且高而密，無(wú)法做到微波的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)視距傳輸。在貴州這一復(fù)雜的喀斯特地形地貌上完成無(wú)線傳輸，困難可想而知。

2.2 微波無(wú)線路徑的選擇

經(jīng)研究分析后，決定采用微波中繼方式。用避開(kāi)高樓和大山阻擋的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)微波的傳送。只有在貴州臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)公司之間找到一個(gè)制高點(diǎn)，并通過(guò)這一制高點(diǎn)對(duì)微波進(jìn)行中繼重發(fā)，最終把信號(hào)傳送到目的地。

圖1 百度衛(wèi)星地圖

為了保證節(jié)目傳輸?shù)陌踩?，秉承既?jīng)濟(jì)又有效這一宗旨，把制高點(diǎn)的選擇放在了貴州臺(tái)管轄的兩個(gè)發(fā)射臺(tái)上。圖2為參考地圖。

圖2 參考地圖

從圖2可以看到兩條不同顏色的線路標(biāo)識(shí)，就是標(biāo)注出來(lái)的兩條傳輸路由。如果把微波中繼的制高點(diǎn)選擇在東山發(fā)射臺(tái)，從貴州臺(tái)（海拔1158m）到東山發(fā)射臺(tái)（海拔1 160 m）的直線距離約為2.2 km，是可視距離，無(wú)任何遮擋，信號(hào)傳輸沒(méi)有問(wèn)題。從東山發(fā)射臺(tái)到金陽(yáng)網(wǎng)絡(luò)公司（海拔1 310 m）直線距離約為11.6 km，不是可視傳輸，距離較長(zhǎng)。與電視臺(tái)到金陽(yáng)網(wǎng)絡(luò)公司距離相當(dāng)，而且不能避開(kāi)遮擋的高樓和大山，信號(hào)到達(dá)的可能性較小。

如果把制高點(diǎn)選擇在小關(guān)發(fā)射臺(tái)，從貴州臺(tái)到小關(guān)發(fā)射臺(tái)（海拔為1 370 m）的直線距離約為6 km，是可視傳輸，可以實(shí)現(xiàn)。從小關(guān)發(fā)射臺(tái)到金陽(yáng)網(wǎng)絡(luò)公司直線距離約7 km，也是可視傳輸，高樓遮擋較小，信號(hào)到達(dá)的可能性較大。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，證實(shí)了分析是正確的，測(cè)試微波為日立便攜式高清微波。于是，中繼微波[1]的傳輸路由就形成了，即貴州臺(tái)電視大樓→小關(guān)發(fā)射臺(tái)→金陽(yáng)省網(wǎng)絡(luò)公司。

為了使傳輸信號(hào)質(zhì)量更好，把小關(guān)發(fā)射臺(tái)這一中繼點(diǎn)的微波架設(shè)點(diǎn)放在了離地80 m高的鐵塔上。金陽(yáng)省網(wǎng)絡(luò)公司接收發(fā)射點(diǎn)也放在了距離樓頂15 m高且經(jīng)過(guò)加固的避雷針鐵塔上。這樣的設(shè)計(jì)，對(duì)于信號(hào)的收發(fā)都有較好的保證。

2.3 站點(diǎn)內(nèi)部的有線傳輸

貴州臺(tái)始發(fā)站點(diǎn)的內(nèi)部情況較為簡(jiǎn)單，微波收發(fā)設(shè)備與天線的距離為兩層樓，可以用-9的IF電纜直接傳輸。

網(wǎng)絡(luò)公司主機(jī)房位于主樓2層，而微波架設(shè)位于群樓25層樓頂，兩棟樓之間如果鋪設(shè)IF電纜，線纜長(zhǎng)度需要350m左右。若用-9以上電纜，硬度大，彎曲角度大，不利于布線，破壞樓宇間墻體的同時(shí)信號(hào)傳輸損耗較大，不可取。在群樓25層樓頂?shù)街鳂?層之間正好有預(yù)埋光纜連接，故采用光纜進(jìn)行傳輸。

3 微波傳輸方案的形成

3.1 路由選擇及頻率分配

經(jīng)過(guò)前期的考查測(cè)試工作，找到了小關(guān)發(fā)射臺(tái)這一優(yōu)勢(shì)地理位置作為中繼點(diǎn)是可行的，既節(jié)約了投入成本，又能保障信號(hào)傳輸安全，符合貴州臺(tái)相關(guān)政策。為避免與目前正在使用的頻率相互干擾，于是分別對(duì)電視大樓、小關(guān)、金陽(yáng)三個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行頻率測(cè)試，檢測(cè)并確定了傳輸頻率。方案路由及頻率見(jiàn)圖3所示。

圖3 路由及頻率使用分配圖

3.2 傳輸方案制定

貴州臺(tái)需保障安全傳輸?shù)浇痍?yáng)省網(wǎng)絡(luò)公司的節(jié)目信號(hào)有：貴州1～7套、貴州衛(wèi)視高清頻道、數(shù)字平臺(tái)共3路ASI流，回收1路國(guó)干網(wǎng)央視流。根據(jù)保障安全傳輸節(jié)目的需要，與廠家人員交流討論，并多次修改了傳輸方案。從原來(lái)1傳1方案1套微波增加到1傳1方案3套微波，最后變成現(xiàn)在的1傳4方案1套雙向微波，最大總碼率為155 Mbit/s。整個(gè)傳輸鏈路如圖4所示。

圖4 傳輸鏈路圖

對(duì)于電視大樓站點(diǎn)，將傳輸貴州1～7套ASI流單向中頻發(fā)信機(jī)調(diào)制后的中頻與傳輸數(shù)字平臺(tái)ASI流、貴州衛(wèi)視高清頻道ASI流的雙向中頻收發(fā)信機(jī)調(diào)制后的中頻進(jìn)行合路[2]后傳輸，在金陽(yáng)省網(wǎng)絡(luò)公司接收站點(diǎn)進(jìn)行中頻解調(diào)（IDU[3]）即可。合路方式如圖5所示。

圖5 中頻合路方式

4 數(shù)字微波收、發(fā)信設(shè)備及中繼方式實(shí)現(xiàn)

4.1 數(shù)字微波中頻收、發(fā)信機(jī)及其特點(diǎn)

本方案中，數(shù)字微波中頻收、發(fā)信機(jī)采用性價(jià)比較優(yōu)的桂林華視數(shù)字微波，設(shè)備接口采用ASI+以太網(wǎng)（LAN）的工作模式，具備全雙工、半雙工自適應(yīng)的IP以太網(wǎng)接口，能夠雙向傳輸ASI數(shù)字電視TS碼流，可以根據(jù)需要選擇配置2～4路ASI在單一微波信道內(nèi)透明獨(dú)立傳輸，各路ASI碼流之間相互獨(dú)立、互不影響，便于以后的擴(kuò)容傳輸。該設(shè)備具有如下性能特點(diǎn)：

1）符合DVB-SQPSK調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)；

2）糾錯(cuò)能力強(qiáng)，有很強(qiáng)的抗干擾性，無(wú)零星誤碼；3）傳輸容量大，單設(shè)備速率可達(dá)75 Mbit/s；

4）數(shù)據(jù)碼流采用ASI接口，無(wú)須再作接口轉(zhuǎn)換，提高了設(shè)備的可靠性；

4）單一信道可以傳輸多路獨(dú)立ASI碼流，不需要復(fù)用和解復(fù)用傳輸；

5）系統(tǒng)不僅雙向傳輸ASI，同時(shí)雙向傳輸IP以太網(wǎng)，便于對(duì)兩端機(jī)房的監(jiān)控與管理。

4.2 11G數(shù)字微波收發(fā)信機(jī)

針對(duì)置于室外的高頻設(shè)備，即ODU，加強(qiáng)了防雷措施，有效降低了被感應(yīng)雷擊的可能性；另外，ODU與天線直接扣接，減少了射頻波導(dǎo)饋管的損耗，提高了發(fā)射功率的利用率。

高頻設(shè)備采用鋁制標(biāo)準(zhǔn)室外ODU，密封防雨性能好、不怕太陽(yáng)暴曬，能在-55～+60℃之間的任何惡劣環(huán)境下正常工作，與室內(nèi)機(jī)房中頻設(shè)備之間通過(guò)中頻軟饋線連接，根據(jù)需要軟饋線長(zhǎng)度可達(dá)200m，便于施工，也降低了成本。

4.3 11G數(shù)字微波中繼方式

本方案中采用的中繼方式為中頻轉(zhuǎn)接，信號(hào)從中間站的中繼機(jī)A的收信機(jī)轉(zhuǎn)接到另一中繼機(jī)B的發(fā)信機(jī)時(shí)，接口頻帶為中頻，所以稱作中頻轉(zhuǎn)接。中頻轉(zhuǎn)接方式如圖6所示。中頻轉(zhuǎn)接不進(jìn)行信號(hào)的上、下行，省去了調(diào)制解調(diào)器，簡(jiǎn)化了設(shè)備，提高了安全性。因?yàn)椴荒軐?duì)信號(hào)進(jìn)行上、下行，故不能消除噪聲積累。由于貴州臺(tái)采用的是一次中繼方式，且站點(diǎn)間距離僅六七千米，積累的噪聲對(duì)傳輸信號(hào)影響較小，可以忽略。

圖6 中頻轉(zhuǎn)接方式

小關(guān)中間站把來(lái)自電視大樓通信方向載頻為f1的接收信號(hào)經(jīng)對(duì)應(yīng)中繼機(jī)（11G數(shù)字微波收發(fā)信機(jī)A）的天饋系統(tǒng)，再經(jīng)微波低噪聲放大器后，與該中繼機(jī)接收機(jī)本振信號(hào)混頻，混頻輸出信號(hào)經(jīng)中放后轉(zhuǎn)接到該中間站的另一中繼機(jī)（11G數(shù)字微波收發(fā)信機(jī)B）的發(fā)信機(jī)功率中放，將信號(hào)放大到上變頻器所需的功率電平，然后與發(fā)信機(jī)本振信號(hào)進(jìn)行上變頻，輸出載頻為f2的微波信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)微波功放、天饋系統(tǒng)后，向小關(guān)中間站的另一通信方向（金陽(yáng)省網(wǎng)絡(luò)公司）發(fā)送出去。該中繼機(jī)工作原理如圖7所示。

5 項(xiàng)目實(shí)施與應(yīng)用

按照計(jì)劃，為保證本項(xiàng)目能在規(guī)定時(shí)間正式投入工作，在時(shí)間緊迫、任務(wù)繁重的情況下，特制定了一套具體實(shí)施方案。在與廠家工作人員配合努力下，保質(zhì)保量地完成了這一任務(wù)。

5.1 設(shè)備規(guī)劃

該整套微波分別架設(shè)于3個(gè)不同地方，即貴州臺(tái)機(jī)房、小關(guān)、省網(wǎng)絡(luò)公司。每個(gè)地方設(shè)備分為室內(nèi)單元（IDU）和室外單元（ODU）。將安裝于室內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行合理布局和上架，室外設(shè)備選擇合適的地點(diǎn)和方位，有利于信號(hào)的傳輸和后期的維護(hù)操作。具體規(guī)劃情況見(jiàn)表1所示。

5.2 系統(tǒng)安裝

隨著規(guī)劃的完成，安裝開(kāi)始進(jìn)行。首先安裝電視臺(tái)機(jī)房IDU單元，在事先規(guī)劃的地方按順序進(jìn)行安裝中頻收信機(jī)、中頻收發(fā)信機(jī)和48 V合路供電器等設(shè)備。然后就到25樓樓頂鐵架欄桿上安裝ODU單元和天線部分。接著到小關(guān)發(fā)射臺(tái)微波中繼點(diǎn)安裝收發(fā)ODU（TR）和天線共2套以及室內(nèi)單元48 V供電器。最后到金陽(yáng)網(wǎng)絡(luò)公司進(jìn)行設(shè)備安裝。這是微波終點(diǎn)，同時(shí)也是返回信號(hào)的起始點(diǎn)。這里的系統(tǒng)架構(gòu)、設(shè)備名稱和設(shè)備數(shù)量都同電視臺(tái)大樓的差不多?，F(xiàn)場(chǎng)安裝實(shí)景圖如圖8所示。

5.3 信號(hào)調(diào)試

5.3.1 傳輸通道測(cè)試

施工完畢后，即可對(duì)兩端站點(diǎn)的傳輸通道進(jìn)行測(cè)試。首先對(duì)天線進(jìn)行調(diào)試，包括天線的方位角和仰角調(diào)試，以達(dá)到最佳接收效果。然后對(duì)發(fā)端IDU系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行功率增減調(diào)試，以得到最佳的接收質(zhì)量。收視效果與質(zhì)量可以在收端處用頻譜儀查看載波的平滑度與峰值進(jìn)行對(duì)照分析。圖9是從小關(guān)發(fā)射臺(tái)微波中繼點(diǎn)接收到的頻譜效果。根據(jù)測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度、載噪比以及波形幅度可以看出，測(cè)試結(jié)果是較理想的，滿足信號(hào)傳輸要求。

5.3.2 傳輸節(jié)目測(cè)試

通過(guò)以上測(cè)試結(jié)果證明了無(wú)線微波通道的可行性，接下來(lái)的任務(wù)就是對(duì)所傳節(jié)目信號(hào)進(jìn)行測(cè)試。按照方案規(guī)劃接入貴州1～7節(jié)目流、數(shù)字平臺(tái)節(jié)目流和貴州衛(wèi)視高清頻道流，返回國(guó)干網(wǎng)央視流。通過(guò)Tek?tronix MTM400A碼流分析儀對(duì)兩端站點(diǎn)接收的ASI流進(jìn)行了碼流分析，測(cè)試正常。圖10所示為貴州1～7節(jié)目流的碼流分析圖，從TR 101 290監(jiān)測(cè)上看均無(wú)一二級(jí)關(guān)鍵錯(cuò)誤，信號(hào)正常。用解碼器進(jìn)行解碼觀看，圖像和聲音也符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖7 數(shù)字微波收發(fā)信機(jī)原理

表1 設(shè)備規(guī)劃表

圖8 現(xiàn)場(chǎng)安裝實(shí)景圖

圖9 傳輸通道頻譜儀測(cè)試圖（截圖）

5.4 系統(tǒng)應(yīng)用

測(cè)試正常，信號(hào)接入網(wǎng)絡(luò)公司播出系統(tǒng)三選一切換器播出正常。經(jīng)過(guò)半年來(lái)的運(yùn)行，信號(hào)穩(wěn)定，無(wú)任何事故的發(fā)生。

6 總結(jié)

貴州廣播電視臺(tái)中繼微波[1]系統(tǒng)采用了單一流程的TS碼流，不需轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)潔、可靠性高。它在發(fā)端的信號(hào)合路與在收端的信號(hào)分路功能，減少了工作環(huán)節(jié)，提高了工作效率，保障了傳輸上的安全。此功能不等同于別的微波在傳送多路信號(hào)時(shí)采用的復(fù)用器打包方式。該創(chuàng)新點(diǎn)在貴州臺(tái)無(wú)線傳輸上優(yōu)勢(shì)明顯，值得有此需求的同行借鑒與參考。

圖10 碼流分析圖（截圖）

系統(tǒng)還增加了超強(qiáng)的糾錯(cuò)功能，在對(duì)數(shù)據(jù)流的處理上采用了能量擴(kuò)散的隨機(jī)化處理、RS編碼、卷積交織、收縮卷積編碼、調(diào)制前的基帶成形處理等，保證了優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)傳輸性能，大大改善了系統(tǒng)的誤碼性能，以及抗干擾、抗多徑衰落的能力。這也使得該系統(tǒng)非常適合于廣電系統(tǒng)的信號(hào)傳輸。

本系統(tǒng)是對(duì)貴州臺(tái)光纜環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)膫浞萋酚桑诎踩阅苌系玫搅溯^大的提高和保障。這種備份方案也是當(dāng)前各省級(jí)電視臺(tái)比較推薦和采納的，得到同行的認(rèn)可和好評(píng)。這一系統(tǒng)的運(yùn)行將對(duì)貴州臺(tái)節(jié)目信號(hào)的安全傳輸發(fā)揮重要作用。

[1] 馮韻豪.淺談數(shù)字微波的中繼和設(shè)備維護(hù)[J].視聽(tīng)，2012（7）：75-78.

[2] 盧榮潤(rùn)，譚卿生.微波六路信號(hào)合路器[J].宇航計(jì)測(cè)技術(shù)，1989（1）：48-53.

[3]焦曉，蔣林.OTN中ODU0到ODU1映射電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].光通信研究，2013（6）：15-17.

TN948

B

?? 京

2014-07-01

【本文獻(xiàn)信息】羅信海，張林.貴州廣播電視臺(tái)微波中繼系統(tǒng)[J].電視技術(shù)，2014，38（24）.