毕业论文：探讨模拟微波进行数字化改造解决方案.pdf

探讨模拟微波进行数字化改造探讨模拟微波进行数字化改造的解决方案的解决方案 摘要：在各种科学技术迅猛发展的今天，尤其是数字化时代的来临，给人们带来了前 所未有的新体验！作为文化与信息传播的最直接的媒介，广电行业也在迈着平稳的步 伐，迅速的步入了数字化的时代。从模拟电视发射机过渡到数字电视机是世界技术发 展的一个趋势，本文将从一般常用的几种方案分析，再探讨安徽省和青海省在模拟微 波数字化改造中所采取的方案。 关键词：模拟电视发射机；数字电视发射机；pdh 数字化方案 目 录 1 引言 01 2 现行模拟电视发射机的工作过程 01 2.1 吉兆 gme1014i/40 型米波 i 波段 10kw 电视发射机01 2.2 原理及整机方框原理图02 3 数字电视 dvb-t 简介03 3.1 数字电视 dvb-t 方式、优点03 3.2 dvb-t 对电视发射机的要求 03 4 模拟微波数字化改造的几种常用方案04 5 安徽省采取的微波数字化改造方案04 5.1 方案一04 5.2 方案二04 5.3 关于安徽采用的微波数字化方案的探讨05 6 青海省采取的微波数字化改造方案 05 7 探讨模拟微波数字化改造的最佳方案 07 8 结束语 07 参考文献08 致谢08 .引言 在各种科学技术迅猛发展的今天， 尤其是数字化时代的来临， 给人们带来了前所未有的新体验！ 作为文化与信息传播的最直接的媒介， 广电行业也在迈着平稳的步伐， 迅速的步入了数字化的时代。 根据我国技术水平和基础工业水平， 积极推行具有自主知识产权的制、 播设备数字化将是明智之举。 以数字化设备全面替代目前的模拟处理电视发射系统， 将极大地提高电视节目的播送质量， 同时使 发射机的工作效率大大提高。 电视系统的全面数字化正以超出人们预料的速度向前发展， 电视系统 的全面数字化使节目制作、 传输直到播出都带来了革命性的变化， 了解这些变化对设备更新计划的 选定，电视发展战略的确定、电视技术政策的制定及我国民族工业的振兴都有重要意义。 .现行模拟电视发射机的工作过程 本文介绍的模拟电视发射机是吉兆公司生产的 gme1014i/40 型米波 i 波段 10kw 电视发射机。 2.1：gme1014 i 型 10kw vhf-i 波段电视发射机主要由 7 个部分组成：激励器、功放单元、 主控单元、电控（包括配电）单元、开关电源、无源部件(分配器、合成器、滤波器、定向耦 合器等)、冷却系统等。其外形结构布局如图 2-1 所示； 图 2-1 发射机正面布局图 2.2：信号在发射机里的流程基本如下所述：音频信号和视频信号进入主备激励器，经主备激励器 控制柜右功放柜左功放柜 带通滤波器支架 大二合成器二合成负载定向耦合器 3 定向耦合器 1 二合成选择后，将信号送到二分配器，此时信号一分为二，将两路信号分别送入两个八分配器， 这 样原始信号变为十六路信号， 这十六路信号经功放单元的十六块功放模块分别放大后， 经由两个八 合成器和一个大二合成器变为一路射频信号， 再由定向耦合器和带通滤波器处理后， 送到天馈系统 进行发送。原理框图如下： vin ain vin ain vin 图 2-2 整机方框原理图 3.数字电视 dvb-t简介 ac in pc 主控单元 电控及 配电单元 10kw out 主 备 激 励 器 二 合 成 主激励器 备激励器 定 向 耦 合 器 2 11*2.5kw/48v 电源系统 定 向 耦 合 器 1 带 通 滤 波 器 大 二 合 成 器 pa9 pa16 八 合 成 器 2 二 分 配 器 pa1 pa8 八 合 成 器 1 八 分 配 器 1 定向耦合器 3 二合成负载 风冷 系统 去各单元电源 八 分 配 器 2 3.1 数字电视 dvb-t 方式、优点：欧洲的数字视频广播（dvb）计划开始于 1993 年，1994 年 12 月， etsc（欧洲电信标准学会）通过了 dvb-s 标准，同年同月还通过了 dvb-c 标准，1996 年 5 月又通 过了 dvb-t 标准，它们分别适用于在三种不同的传输介质中实施数字视频广播。dvb-t 用于地面电 视广播。 在数字范畴内， 标准清晰度电视于高清晰度电视的主要区别主要在于码率的高低不同在数 据流的处理技术方面并无实质性差别。 dvb 系统中的信源编码标准是 mepg-2。视频系统复用采用 mepg-2 标准，dvb 对于其传输的复 用码流 ts 的编码和 ird 中对 ts 流的编码规定了实施准则。dvb 系统中的音频采用 mepg 的音频压 缩编码标准。dvb-t 方式的输入信号是视频，音频和数据等复用 ts 流，在信道编码中采用复用适 配与加扰，外编码 rs（204，188） 。外交织，内编码，内交织，映射与调制，帧自适应，cofdm 调 制，保护间隔插入，d/a 变换等技术。 dvb-t 在 8mhz 射频带宽内设置 1705（2k 模式）或 6817（8k 模式）个载波，将高码率的数据 流相应的分解成 2k 或 8k 路低码率的数据流，分别对每个载波进行 qpsk、16qam、64qam 调制，为 提高 cofdm 信号接收解调时维特比解码器对突发误码的纠错能力， 对卷积编码后数据流进一步进行 内交织，包括比特交织和符号交织两个步骤。 在地面电视频道带宽 8mhz 内，经过信道编码和高频调制后既有优良的传输性能又有较高的传 输码率，做到在 8mhz 频带宽带内传输一路码率为 20mbs 高清晰度电视或多路标准清晰度电视。 dvb-t 使用编码正交频分复用调制技术，适用于多径接收，这种信息调制技术不仅对环境和建 筑物所带来的多径干扰有很强的抵抗能力， 而且可以用于相邻的几部发射机工作在同一频率上的单 频网。 3.2 dvb-t 对电视发射机的要求：根据 dvb 频谱，按照 ets300 744“电视,声音和数据业务的 数字广播系统；地面数字电视的帧结构，信道编码及其调制”标准，对于 2k 和 8k 系统，其频谱要 求不同，2k 系统在中心频率4mhz 处要求衰减为 30db，8k 系统要求在中心频率4mhz 处衰减为 35db，在8mhz 处衰减为 52db 以上。在 dvb 方式时，由于调制方式的不同，其峰平比为 7db 相当 于模拟发射机的输出功率除以 5，为 dvb 发射机平均数字功率。对于源数据的伪随机编码而产生的 三阶互调分量，如果不加以限制，则对于相邻频道会产生干扰。 此外无论是怎样的信号， 都要求发射机处于最佳线性范围内，在 dvb 方式中，为保证对于数字 调制信号动态变化在发射机工作的线性范围，发射机需留出相当大的线性功率余量。 不论是 dvb-t 还是 atsc，在技术规范中对于发射机射频频谱中的三阶互调指标都给予明确的 规定。 实际上，对于原数据的伪随机编码而产生的瞬间过冲所造成的三阶互调分量，如果不加以限 制，则对于相邻频道会产生干扰。与模拟电视不同的是，数字电视是一个多载波系统，相对地， 因 放大器的非线性而产生的三阶互调更明显要保证对于脉冲新号也处于放大器的线性范围就必须要 求发射机的输出功率“回退” ，以保证其线性，降低误码的产生。 对于 dvb 而言，不同的数字调制方式和参数如 qpsk 或 qam，其码率相差很大，通常，同一台 发射机系统，在较低码率时其传输覆盖的半径较大，而增大码率后，其覆盖的区域变小。对于覆盖 而言，数字电视的接收具有“峭壁”效应，接收机能否收到电视节目具有明显的接收门限点，实际 上取决于载噪比门限，考虑到门限校正因子，仿真的数值为 dvb-t 系统约为 15.5db。 4.模拟微波数字化改造的几种常用方案 随着数字电视在社会生活中的推广和使用, 传统的模拟微波传输因其技术落后、频谱利用率 低、 传输能力有限, 越来越不适应广播电视事业发展的要求。 但同时, 微波电路在确保广播电视节 目安全传输和国家信息安全中具有不可替代的优势和战略地位。 因此, 对现有的模拟微波传输网进 行数字化改造势在必行, 刻不容缓。 但是如何进行数字化改造, 却有多种方案可供选择, 归纳起来 分为两大类： 一是按照标准的数字微波传输方式对整个微波线路进行更新换代的改造； 二是在现有 模拟微的基础上对信道部分进行改造, 使之达到传送数字信号的要求。 采用目前比较成熟的数字技 术, 用压缩和解压缩的办法, 突破模拟微波1个波道只能传送1路电视和4路伴音的局限性, 使改造 的数字微波在1个波道上能同时传送多套数字压缩的电视和广播节目, 以适应日益增长的广播电视 信号容量和质量的传输要求。到目前为止, 能满足现阶段广播电视传输业务需求的常用方案有 dvb-s方案、dvb-c方案、pdh数字微波方案、sdh数字微波方案。 5.安徽省微波数字化改造方案 5.1 方案一：dvb-s 方式设备框图如图 5-1 所示，该方案是利用卫星接收机接收 4 套数字电视 信号(或者视、音频信号通过编码器编码)经 sp，口输出接入复用器，复用成 ts 流由 asi 口输出到 调制器进行调制， 输出 70m 中频信号经发信机与微波本振源混频变成微波信号发送出去。 经合肥一 大蜀山一六安一大蜀山一合肥， 总站距路由长 148km，4 个中继段可正常传输 25mbps 的码流。在接 收端先从收信机主中放口取出 70m 中频信号， 经 l 波段上变频后送入卫星接收机取出视、 音频信号。 此方案只可单向传送信号。 5.2 方案二：pdh 方式设备框图如图 5-2 所示，先将视、音频信号和数据信号通过编码器编码输 出 ts 流，ts 流输入复用器复用输出臼，再经过调制器调制输出 70m 中频信号，经微波发信机混频 变成微波信号发送出去。 经合肥一大蜀山一六安大蜀山 3 个中继段可正常传输 34mbps 的码流。 接收端经过解调器、分接器、解码器输出视、音频信号和数据信号。此方案可双向传送信号。 图 5-1 图 5-2 5.3 关于安徽采用的微波数字化方案的探讨：以上方案具有投资省、见效快的优势，对于资 金短缺，经济欠发达的地区，为能够尽快使当地的微波资源得到有效利用，提升技术竞争水平， 也 是一种可行的数字化改造办法。但因其体制的局限性，不免会带来一些缺陷。从技术上考虑，其电 路的传输容量、可用度、技术指标、网管系统等是无法与 sdh 体制相比的，还需充分重视。但可作 为过渡方案或省级支干线的改造方案。 6.青海省采取的微波数字化改造方案 青海省主要采用的方案是 pdh 数字微波方案， 设备采用 8ghz 的 pdh 微波传输设备， 设备传 输容量为 34368mbs+2x2048mbs。微波电路链接示意图如图 6-1 所示。 其数字处理系统主要内容是：从广电中心，经泮子山发射台到地球上行站，构建 34mbs 双 向数字微波系统。共能传输 6 套电视节目和 6 套立体声(即 12 路单声道)广播节目，经编码器编码 压缩，送至 34mbs 双向数字微波系统，在泮子山全部解码接收，地球上行站将其中 1 套电视节 目和 1 路立体声(即 2 套单声道)广播节目上行发送，同时考虑将来上行 2 套电视和 2 套立体声广播 的规模。节目编码方式均为 4：2：ompml mpeg 方式。同时需要建设网管系统。 编解码传输系统的组网示意图如图 6-2 所示。 图 6-1 微波电路链接示意图 图 6-2 编解码传输系统的组网示意图 7.探讨模拟微波数字化改造的最佳方案 在本文第 4 节中大致列举了几种常用的模拟微波数字化的解决方案，而在安徽省 和青海省的微波数字化改造中，分别根据各自的各方面情况，制定并采取了相应的模 拟微波数字化改造方案，但他们大都采用了 pdh 数字微波方案，这说明 pdh 数字微波 方案在有效性，可行性方面还是比较可靠的。 对于全国各地的省市级电视台的模拟微波数字化改造，不应一味的效仿，应根据 自身的条件和情况，遵循节约、效能、安全性、兼容性、可靠性等改造的原则，并适 当的创新，以最好的方案解决频率稳定度、相位噪声问题、线性功放问题以便制定对 于本地模拟微波数字化改造的最佳方案。 8.结束语 模拟微波进行数字化改造对于我国的广电行业具有重大的意义，它标志着我国广 电行业的巨大进步及紧随国际的步伐。微波数字化对于频道的利用率很高，而