運城微波傳輸系統數字化改造及應用

運城微波傳輸系統，承擔著山西電視臺、黃河電視臺、運城電視臺、運城人民廣播電臺及運城新聞等多種信號的傳輸任務。該系統數字化改造前采用的是西安微波廠上世紀八十年代生產的WSF8-03模擬微波傳輸設備，隨著數字技術的迅速發展，落后的模擬圖像與聲音廣播已不能滿足日新月異的電子技術發展要求。在山西省廣播電視局的統一安排與部署下，運城微波傳輸系統分別于2006年12月和2007年5月，完成了數字化改造，并進行了1+1系統備份。經過一年的系統運行，廣播電視信號的傳輸質量得到極大提高；經過一年的使用與維護，也促使我們的技術人員學到了一些數字微波傳輸知識，并掌握了一些相關設備的維護經驗。

一 運城數字微波系統簡介

　　運城站是山西省最南部的一個終端站，原站點設在運城市委大樓上，2006年12月，數字化改造時遷至禹都發射臺內。該站處于北緯35°03′27.29″，東經111°0′52.49″，站址掛高369米，天線掛高40米，磁偏角3.77，磁通信方位角359.85度，天線仰角1.32度，距上站稷王山36.17千米。運城站與稷王山站點對點的微波傳輸系統采用PDH傳輸方式進行相應的數字化改造。PDH數字化微波容量為45MB，可供21個2MB接口。運城站發射頻率為7925.60MHz，接收頻率為8236.92MHz，同時接收兩路數字電視信號，回傳兩套數字電視信號，兩路數字廣播信號。運城站信號流程如圖1所示。

二 微波數字設備功能及特點

　　1. 45MB PDH數字微波通信設備

　　運城微波傳輸系統使用的是桂林南方通信設備工程公司引進NEC等國際知名公司設計制造，采用最新集成電路及FPGA技術，推出的SMART-2000型45MB PDH數字微波傳輸系統。該系統是專為廣播電視傳輸系統數字化改造而研制的集電視、廣播、語音、數據等綜合業務數字微波傳輸的設備。主要由微波發信機、QPSK調制解調器，45MB復分接器，勤務、監控及電源等部分組成，該系統綜合了廣播電視傳輸的高效率及電信數字傳輸的靈活性，能同時傳輸7路數字電視信號和30路2Mbps的接口語音。該設備技術先進，組網靈活，安裝、維護方便，傳輸容量大，為今后傳輸更多業務提供了一個良好的平臺。

　　2. SMART-2000型信道機掛箱

　　SMART-2000型信道機掛箱共包括六個插件部分。即收信插件、發信插件、調制解調插件、電源插件、監控插件和1+1切換插件。它們都裝在公共單元內，稱為信道掛箱。在一個掛箱內有兩套信道機和一個監控插件。在終端站兩套信道機為一主一備，當一路信道機有故障時，可自動切換到另一路信道機工作；在中繼站兩套信道機分別對上下兩個方向。信道機的微波口和中頻口都在掛箱的前面，而各種數據接口都在掛箱后面的母板上，這些數據包括調制的45M輸入，解調的兩路45M輸出、公務信道的輸入輸出和兩路RS232數據的輸入輸出（其中第2路為監控信道）。另外，母板上還內置了一個45M二分配器供1+1切換系統使用。

　　（1）信道機插件

　　收、發均采用70MHz中頻接口，其工作原理如下：

　　發信端將70MHz已調中頻信號與本振信號進行變頻，變換成微波信號，經三腔濾波器濾除無用信號，送給功率放大器輸入端，并放大到一規定電平，經合路器由天線發送出去。如圖2所示。

　　收端將收到的微弱微波信號經分路器分路后送入低噪聲放大器放大，放大后的信號與本振信號混頻，混頻到70MHz中頻；又經三腔濾波器濾除鏡像信號，70MHz中頻信號經時延均衡器進行時延均衡，均衡后的中頻信號送給AGC中頻放大器進行放大，經AGC自動電平控制，使最后輸出電平保持恒定odBm，然后送給解調器解調。如圖3所示。

（2）調制解調器插件

　　調制解調器主要的任務是將編碼壓縮的廣播電視節目信號調制到70MHz中頻頻帶上，然后再將中頻信號調制到微波上去，45Mbps調制器采用QPSK調制方式，將45MBbps的數字信號進行整形、單雙變換、差分編碼并調制到70MHz的中頻上。調制器原理方框圖為4所示。

　　解調器采用相干解調方式，即是利用兩個相互正交的參考相位載波進行相干檢測（即同步解調），并經過差分譯碼、雙單變換輸出45MBbps數據信號。采用QPSK相位調制方式，系統抗噪性能良好，頻譜利用率較高，設備構成簡單。解調器原理方框圖如圖5所示。

　　（3）1+1切換插件

　　為提高微波信道的傳輸可靠性而配置，將各種輸入數據分配給主、備調制機；同時將主、備解調機的輸出數據（44.736Mbps數據、公務信號、兩路RS232數據），擇優選取，切換輸出。切換依據為信道機的工作狀態和誤碼率等，切換方式為直接切換，切換時間小于5ms。切換機也提供兩路45Mbps數據輸出。

　　（4）信道電源插件

　　信道電源為-48V輸入，向信道機提供+5V、+12V和-12V電源。

　　（5）監控機插件

　　每臺監控機最多可管理兩個收信機、兩個發信機、兩個調制解調機和兩個分復接器（分接器）的告警監控數據，并將監控信息整理打包成R232數據，通過監控信道和數據交換機與中央（太原站）監控計算機通信。作為端站，我們不使用數據交換機，所以監控機插件的RS232數據接口通過網絡線（交叉線）直接連到調制解調插件的輔助數據2接口上。

　　3. 分復接器

　　分復接器將復接、分接兩個部分做成一體，完成45Mbps數據到21個2M數據的復接、分接功能，并提供一個監控口，。該設備將國際上使用的DS3數據接口轉換成國內通用的E1數據接口，方便我們使用2M口上各種成熟的終端設備，是實現數字化傳輸與改造的關鍵設備。

　　4. 公務機

　　具有話路終端和公務信號中繼（分支）兩個功能。其公務信號與各調制解調機或切換機相連，在1+0的鏈路中用二十芯排線連接信道掛箱的SC I/O端口，在1+1的鏈路中用四芯電話線連接切換機的EOW端口。每臺公務機最多可匯接四個方向的公務信號

　　山西省各站的公務機都是一樣的，可以互換，但電話號碼（選呼地址碼）是唯一的，是按統一規定而設置的。

　　5. 廣播電視終端設備

　　廣播電視終端設備是指E1數據以下的數字終端，即廣播編碼器、廣播解碼器、電視編碼器、電視解碼器以及適配器等。

（1）編碼器

　　運城站編碼器采用的是北京環路數字圖像技術有限公司生產的EN2200數字編碼器，該編碼器可同時對模擬及數字音視頻信號進行數字壓縮處理，ASI和G.703接口輸出TS碼流。ASI接口輸出碼速率為1.5 Mbps~105Mbps（±10ppm）任意可調，符合DVB標準。RS-232接口，可與計算機串口相連，完成編碼器參數配置，工作狀態提取，遠程狀態提取，遠程網路管理，數據傳送等功能。

　　（2）解碼器與適配器

　　接收山西電視臺和黃河電視臺信號使用的解碼器和適配器，分別是以色列Scopus公司生產的IRD-2900型解碼器和北京環網科技公司生產的TLK1000型適配器。該解碼器能接受符合G.703標準的MPEG-2/DVB傳輸流。具有符合DVB標準的信道解碼糾錯能力。在輸入ASI接口輸入TS流，在輸出端有復合視頻、S端子，音頻輸出2路模擬立體聲平衡輸出，數據輸出接口，使解碼器可進行軟件升級或數據加載。TLK1000是一款MPEG 4:2:0模式適配器，它基于MPE-2及DVB標準，支持PAL、NTSC視頻制式，具有4路E1TS流輸入接口和2路ASI碼流接口輸出。

　　6. 系統電源

　　運城數字微波設備系統使用的是廣州基仕域通訊科技有限公司采用挪威技術生產的POWEC高頻諧振式電源，該電源系統由控制模塊、告警模塊或告警接口版、整流模塊、配電模塊、子機架和機架組合而成的智能化諧振式高頻開關電源。電源系統原理如圖6所示。

　　系統的工作原理是整流模塊把交流輸入變成直流輸出，然后送到由匯流排并聯的直流配電模塊和電池熔絲模塊，經配電模塊內部分路開關或熔絲輸出，向負載供電，同時亦對電池充電。當市電中斷時，由電池向負載供電。控制模塊通過RS485與告警模塊及整流模塊通訊。而數據測量、采集則由告警模塊負責，其對象包括市電、直流配電模塊、電池熔絲模塊和電池等。系統工作時，控制模塊監視系統的各種狀態，調整其參數，自動執行預定的各項任務，系統異常時發出告警信號，經由告警模塊輸出并顯示在控制模塊上。

三 數字設備的維護與保養。

為了保證數字設備的正常使用和可靠性工作，我們首先做了以下兩方面工作：一是對原機房設備的接地系統進行了改造。具體做法是增大接地線引入坑的范圍，且在坑內增添導線特性好的材料，增粗接地導線面積，改由原來的12平方鋁線為16平方銅線為接地導線；二是對機房進行裝潢改造。具體做法是對機房門窗進行密封處理，地面鋪設成木質地板，設備機架后的檢修地面鋪設為防靜電特性的地板材料。另一方面我們對波導管進出口進行密封處理，值班人員保證做好機房環境的日常清理和檢查工作，盡量減少灰塵、雨水等有害物質對數字設備的侵害。由于不同的數字設備工作特性不同，這就要求我們必須分門別類去搞好維護與保養工作。

　　1. SMART-2000型數字微波通信設備的使用與維護

　　要求機房溫度控制在0攝氏度至45攝氏度范圍之中，最佳溫度應保持在15攝氏度至25攝氏度之間，根據機房環境定期清理插件的面板和機箱的上下風道，防止積有灰塵，影響通風。

　　在檢查設備的工作狀態或測試其性能以前，一定要通知監視站的值班人員，做好相應的處理和維護準備工作，在維修正在工作中的設備時，要嚴格執行手動操作程序，在沒有切斷電源盤輸出電源以前，不能插播任何插件和電纜，向外拉出插件時，一定要使用專門的工具，以防插件損壞。在維修結束后，將所有的插件插入掛箱，并正確接好電纜，按通電程序檢查各開關的位置是否正確，接通電源盤（PS）的電源開關，檢查所有的插件告警（紅色）是否熄火，正常時應只有綠色指示燈亮，最后要報告監視站維修完畢。

　　在查尋故障時可按以下步驟進行：

　　察看各插件的告警信號燈，以便確定故障發生所在的部件；

　　檢查電源盤（PS）的輸入和輸出是否正常；

　　用表頭檢查各單元的指示，和出廠記錄作比較，找出有故障的插件；

　　通過標準測試，發現故障，通過分析判斷的找出故障插件。

　　2. 編碼器、解碼器及適配器的使用與維護

　　編碼器、解碼器及適配器在日常使用和檢修后 ，一定要做好以下幾點工作：

　　確保每臺設備要可靠接地，以防止雷擊損害；

　　不要遮擋設備的通風孔，并要時常留心設備風扇工作是否正常，以利設備散熱；

　　由于設備開機需要初始化，所以每次開關機間隔必須大于4秒以上；

　　編碼器輸入的模擬視、音頻信號須為標準的全電視信號，即具有行、場同步，符合廣電標準要求；如果是非標準的視音頻信號，需要在模擬視音頻信號輸入編碼器前，增加一個時基校正器，對輸入信號源進行同步處理；

　　用于回傳電視新聞的編碼器，在空余時間亦要提供視頻信號以防死機現象發生。

　　3. 電原系統的使用與維護

　　系統必須接地可靠，防止危險電壓產生，要將機架地、三相四線地、-48伏地三個分別接地，最后再接到一個接地盤上；

　　每個季度檢查一次輸出電壓值，確保其不超出誤差范圍，檢查結果要存檔，以便發現異常。

四 結束語

　　運城微波傳輸系統數字化改造一年來，廣播電視信號傳輸質量得到了改善，系統可靠性得到了提高，微波對外輻射得到了減少，系統傳輸質量得到了增加，抗干擾能力得到了加強，設備維護工作量得到了降低，但同時也對技術人員提出了新的課題，就是要不斷強化數字微波傳輸知識和數字電視知識的學習，只有不斷學習新知識，掌握新技術，才能真正做到不間斷高質量地傳送廣播電視信號。
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