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1、C 有线电视扩展业务与增值业务门D V B C 数字有线电视在模拟微波联网中的应用葫芦岛市广电局微波总站杨松平摘要：葫芦岛市广播电视模拟微波网，承担着全市有线电视联网和广播电视发射台的信号传输任务，经过多年的发展，已经形成一个完整的无线覆盖网。为满足传输业务需求，微波网数字化改造势在必行。本文就葫芦岛市采用D V B C 方案，成功利用全市有线电视联网的模拟微波电路，实现在一个通道传送多套数字压缩电视节目的实验情况作一介绍。随着广播电视事业的迅速发展，省、市自办节目不断增加，以及多功能业务的开展，目前使用的模拟微波网络已不能适应宽带业务的需求。我们结合本地区地理环境和经济条件具体情况，从2 0
2、 0 0 年1 1 月份以来，与北京环路网数字图像技术有限公司合作，采用D V B C 数字有线电视技术方案，实现了在原来只传输1 套电视节目的1 个微波通道里，占用半个波道带宽传输6 套高质量数字压缩电视节目。实验结果表明：用极少的投资，对原模拟微波收发信机系统进行必要的改造，传送多套数字压缩电视节目是完全可行的。在图像、伴音质量、稳定性方面较模拟方式传输有明显提高。下面谈谈我们的做法，供同行们参考。1微波数字化改造的必要性( 1 ) 行业发展的方向。电视行业的发展总趋势是从模拟向数字转变。我国已经实现中央和省( 区) 卫星电视节目数字压缩传输。目前，全国部分城市的广播电视台已建成数字化采集
3、、存储、编辑、播出、传输系统，实现数字化过渡。我市的电视采编系统也逐步向数字化方向发展。因此，形势迫使我们必须对模拟微波进行数字化改造。( 2 ) 传输容量受限。我市微波传输网设计采用1 备1 传输，只能传送省、市2 套电视节目，1 9 9 6 年改无备份满负荷传输4 套电视节目。随着传送节目和数据业务的增加，模拟微波联网受到了频率带宽的限制，在联网中形成瓶颈，导致多套节目和数据业务不能传输。( 3 ) 、节目噪声积累增大。随着模拟微波网络的延伸，模拟信号传输中固有噪声积累的缺点越来越突出，传输距离越远，所需转接次数越多，沿站噪声积累越大。将模拟信号转化为数字信号再传输可有效的消除噪声积累。2
4、模拟微波数字化改造方案此次数字化改造试验我们本着投资少，改造后微波链路传输效率高，传输信号稳定、可靠、质量好，与有线电视网络兼容的愿望来确定方案。改造有三种方案供选择：方案一P D H 数字微波方案首先将模拟微波通道改造成符合邮电通信P D H 协议的数字微波信道，微波设备的输入输出接口将是码速率为2 M ，8 M ，3 4 M 的数字G 7 3 0 接口。此方案是借用邮电通信的方案，改造数字信道及传送数字电视信号时所使用的接口转换设备造价昂贵，与有线电视系统的兼容性差，传输效率低。 方案二D V B S 方案D V B S 是数字卫星广播的方案，该方案传输效率较低，在与有线电视网互联时还要复
5、用、Q A M 调制，需处理的环节多，兼容性差。 方案三D V B C 方案2 0 0 1 年中国有线电视论坛1 1 9 口C 有线电视扩展业务与增值业务D V B C 是数字有线电视方案，与以上两个方案相比有如下特点：( 1 ) 效率高：在一个模拟微波通道中，有效带宽至少1 7 M H z ，通过频分复用可以传送2 个8 M H z 带宽信号，经过Q A M 调制后每个8 M H z 带宽可传送的数字码率如下表所示：带宽调制模式符号率鹞逮攀8 辩m2 5 6Q A 氍6 9 5 M S p s5 5 6 M b p s8 M t t z1 2 8Q A 毓6 9 5 M S p s4 歌6
6、5 赫b l ：I s l M l z6 4Q A 醅6 9 5 M S p s4 1 7 毓b 晦8 M H ：i3 2Q A M6 9 5 M S p s3 4 7 5M b j ) s8 M H z1 6 Q A M6 9 5 M S p s2 7 。8 懿b p s从上表可见，采用2 5 6 Q A M 调制，2 个8 M H z 最多可传送1 1 1 2 M b p s ，采用最常用的6 4 Q A M 调制，一个波道内可传送8 3 4 M b p s 左右。方案一最多传送3 4 M b p s ；方案二最多传送2 0 M b p s 左右。若以1 路广播级数字电视节目的码率为6 M
7、 b p s 计算，本方案6 4 Q A M 调制时至少可传送1 2 套电视节目。方案一可传送5 套左右，方案二可传送3 套左右。可见本方案传送的码率最高，数字带宽最宽，效率最高。( 2 ) 兼容性强、与有线电视网互联方便：由于采用D V B C 标准，接收到的Q A M 调制信号可通过变频和频道混合处理，直接送给有线电视H F C 网传输到用户端，用户在家中使用D V B C 接收机即可收看到高质量电视节目，也可以在有线电视台前端解调出视音频信号，调制混合后再送给有线电视用户。( 3 ) 总体造价低：与其他两个方案相比省去了信道的数字化改造费用，信道转换接E l 设备费用，分前端的二次复用和
8、调制费用等。D V B C 接收机使用数量较多，目前价格国产机在1 3 0 0 元左右，进口机是国产机的2 5 倍，在国内有很多生产厂家，价格还会下降，因此该方案改造费用最低。鉴于以上考虑，决定采用D V B C 数字有线电视方案来实现我市微波数字化改造。3D V B C 方案系统配置系统由数字电视编码器、复用器、Q A M 调制器、D V B C 接收机组成。数字化改造方案原理框图如图1 ，2所示。数字电视编码器为北京环路数字图像技术有限公司的产品，自带复用功能。编码器将输入的模拟视频、音频信号数字化，并按照M P E G 一2 D V B 标准进行压缩、打包、复用处理，输出T S 码流。单
9、台设备可同时压缩6 路电视节目，并完成复用功能。复用后的输出总码率在2 M b p s 至6 0 M b p s 之间任意可调；每路电视节目中的视频码速率在1 M b p s 至1 5 M b p s 之间任意可调，声音码速率在3 2 ，6 4 ，1 2 8 ，1 9 2 ，2 5 6 ，3 8 4 k b p s 之间任意可选。然后A V 鳓甘M 隧- l 陛僚机l M 图1系统框图一1 2 0( 第九届) 全国有线电视综合信息网学术研讨会送入Q A M 调制器( Q A M 调制器由比利时巴可公司生产) ，再由D V B C 接收机( 德国赫斯曼电子公司生产的 C S R 3 4 0 2
10、Q A M ) 解调出视音频信号。4传输数字压缩电视节目实践情况4 1模拟信道环境图2葫芦岛市广播电视微波联网示意图我们选中了从葫芦岛微波总站传输中心一兴城一大黑山一绥中站作为试验传输路线，信道经过两次中继，累计传输距离1 4 6 公里。微波设备为北京5 0 6 厂生产的模拟电视微波传输设备。工作频段8 G H z ，正向4 个波道，反向2 个波道，每个波道中频带宽为7 04 - 8 5 M H z ( 实测 1 7 M H z ) 。原设备采用模拟调频方式，用一个波道传送1 套电视节目。4 2模拟微波设备技术改造将原来的调制方式改为Q A M 调制，载频仍为7 0 M H z 。模拟微波和数
11、字微波的收发信设备有许多相同之处首先，工作原理相同，调制后都采用7 0 M H z 中频，然后进行上变频至微波频率，再进行微波传输，经过中继，最后在收端进行下变频输出7 0 M H z 中频信号。其次，中频通道带宽相似，模拟微波通道带宽1 7 M H z ，传送数字压缩电视节目，两个Q A M 调制器需要1 6 M H z 带宽。由于调制方式的不同，传送模拟信号可工作在非线性状态，对功放线性指标和收发本振频率稳定度要求低，对相位噪声没有要求。在传送数字压缩信号时，Q A M 调制是幅度调制与相位调制相结合的一种调制方式。作为多电平调制，它的传输效率和信道利用率很高，要求模拟信道必须保证有良好的
12、幅度线性，较高的收发本振频率稳定度，较低的系统相位噪声，否则系统将无法工作。( 1 ) 通道幅度线性的保证微波通道幅度线性指标主要取决于发信功率放大器。模拟微波发信功放工作在非线性工作状态，接近饱和点，以牺牲线性指标达到充分利用器件和提高效率的目的。为提高线性指标，在实验中调低Q A M 调制器的输出电平，降低发信输出功率，即采用微波功率回退技术提高它的线性指标。功率下降3 d B ( 由1 W 降到0 5 W ) ，可使三阶互调失真改善6 d B 。由于原微波线路设计时，每站都考虑大于2 0 d B 的衰落储备电平，而且使用的D V B C 接收机门限电平很低，因此对传输不会造成影响。( 2
13、 ) 电平匹配在发送端，电视信号经M P E G 一2 压缩处理，输出3 4 3 6 8 M b p s 数据流，包含6 套数字电视节目。编码器的输出信号经过符合D V B C 标准的6 4 Q A M 调制器，将3 4 3 6 8 M b p s 的数字码流调制到7 5 M H z4 - 3 5 M H z 的频带内( 占用一半带宽) 。Q A M 调制器输出电平在一2 0 一+ 2 d B m 之间可调，为保证Q A M 调制器输出与微波通道电平匹配，Q A M 输出的中频信号跨过限幅中放，均衡器，直接接人功率中放。如图3 所示，调整Q A M 调制器输 出电平，使发信机功放输出1 0 0
14、 m W 一1 5 0 r o W ，确保功率放大器工作在最佳线性状态。2 0 0 1 年中国有线电视论坛1 2 1 图3发站实验框图统向下一站传输。另一路为当地有线台提供信号，如图4 所示，该信号在有线台前端变频，混合后送入有线电视网，也可经过多台D V B C 接收机解调出视音频信号，经调制、混合后送入有线电视网。在终端站用以上同样的方法将信号送人有线电视网。( 3 ) 收发本振校准图4中继站实验框图裔线螽机房微波收发信机的频率稳定度对电路的误码率有一定的影响，模拟电路频率稳定度可达到1 0 。数量级，改传送数字电视信号时，要求达到1 0 “数量级。考虑到中继只有两站，每站收发本振如果都发
15、生偏移时，也没有超出V D B C 接收机7 0 M H z - I - 5 0 0 K H z 范围。为确保各站中频的准确性，使数字信号处于高质量的传输状态，需对各站收发信机本振源进行准确校准。( 4 ) 相位噪声的影响多站数字压缩节目传输应考虑各站设备本振相位噪声积累对传输的影响，中继站越多影响越严重。模拟1 2 2( 第九届) 金固有线电辘综合信息网学术研讨会c 有线电视扩展业务与增值业务门微波设备使用的介质振荡器是高Q 值的振荡电路，具有较小的相位噪声，因实验线路中继只有两站，考虑对误码率影响不大。因此，在两个中继站没有采用较复杂的再生中继方式。( 5 ) 模拟微波故障隐痪与干扰造成的
16、影响。从1 9 9 6 年利用微波联网以来，微波链路没有进行过大型的检修，试验中发现模拟微波的功率放大器有老化，增益下降，介质振荡器频率偏移较大，有的输出幅度不够等问题。为提高传输质量，对全市各微波站设备进行检修、测试、调整、使设备恢复到正常运行状态。试验中还发现D V B C 方案对微波链路传输误码率要求较高，在大黑山站附近1 0 0 米处，1 0 K W 三频道电视发射机的频率正好落在微波通道7 0 M H z 中频带内，使传送的数字信号出现误码中断现象。通过频谱仪测试，进行波形分析，是由于大黑山站接收载噪比C N 指标不够造成的。在上一站( 兴城站) ，选择线性好，输出功率大的功率放大器供实验使用，线性功率输出由原来的1 0 0 1 5 0 m W 增加到2 0 0 m W 一2 5 0 m W ，因Q A M 的抗干扰能力在电平稍稍提高后有很大增强，所以当出现这种情况时，只需将发信功率提高1 2 d B 即可解决这个问题。4 3通过实验得出如下结论( 1 ) 用极少的
