毕业论文：探讨模拟微波进行数字化改造解决方案

探讨模拟微波进行数字化改造的解决方案摘要：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……………………………………………………………………………………………012现行模拟电视发射机的工作过程……………………………………………………………012.1吉兆GME1014I/40型米波I波段10KW电视发射机……………………………………012.2原理及整机方框原理图……………………………………………………………………023数字电视DVB-T简介…………………………………………………………………………033.1数字电视DVB-T方式、优点……………………………………………………………033.2DVB-T对电视发射机的要求……………………………………………………………034模拟微波数字化改造的几种常用方案………………………………………………………045安徽省采取的微波数字化改造方案…………………………………………………………045.1方案一………………………………………………………………………………………045.2方案二………………………………………………………………………………………045.3关于安徽采用的微波数字化方案的探讨…………………………………………………056青海省采取的微波数字化改造方案…………………………………………………………057探讨模拟微波数字化改造的最佳方案………………………………………………………078结束语…………………………………………………………………………………………07参考文献…………………………………………………………………………………………08致谢………………………………………………………………………………………………08１.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。２.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：GME1014I型10KWVHF-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：VINAINVINAINVIN图2-2整机方框原理图3.数字电视DVB-T简介ACINPC主控单元电控及配电单元10KWOUT主备激励器二合成主激励器备激励器定向耦合器211*2.5KW/48V电源系统定向耦合器1带通滤波器大二合成器PA9PA16八合成器2二分配器PA1PA8八合成器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23.1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20Mb／s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。3.2DVB-T对电视发射机的要求：根据DVB频谱，按照ETS300744“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5-25.3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34．368Mb／s+2x2．048Mb／s。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34Mb／s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34Mb／s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：OMP@MLMPEG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