運城微波傳輸系統(tǒng)數字化改造及應用

運城微波傳輸系統(tǒng)數字化改造及應用

運城微波傳輸系統(tǒng)，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(tǒng)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(fā)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(fā)展要求。在山西省廣播電視局的統(tǒng)一安排與部署下，運城微波傳輸系統(tǒng)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(tǒng)備份。經過一年的系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)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(tǒng)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)。該系統(tǒng)是專為廣播電視傳輸系統(tǒng)數字化改造而研制的集電視、廣播、語音、數據等綜合業(yè)務數字微波傳輸的設備。主要由微波發(fā)信機、QPSK調制解調器，45MB復分接器，勤務、監(jiān)控及電源等部分組成，該系統(tǒng)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(yè)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(fā)信插件、調制解調插件、電源插件、監(jiān)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(jiān)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(jiān)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(tǒng)使用。

　?。?）信道機插件

　　收、發(fā)均采用70MHz中頻接口，其工作原理如下：

　　發(fā)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(guī)定電平，經合路器由天線發(fā)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(jié)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(tǒng)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(yōu)選取，切換輸出。切換依據為信道機的工作狀態(tài)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。

　?。?）監(jiān)控機插件

　　每臺監(jiān)控機最多可管理兩個收信機、兩個發(fā)信機、兩個調制解調機和兩個分復接器（分接器）的告警監(jiān)控數據，并將監(jiān)控信息整理打包成R232數據，通過監(jiān)控信道和數據交換機與中央（太原站）監(jiān)控計算機通信。作為端站，我們不使用數據交換機，所以監(jiān)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(jiān)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(tǒng)一規(guī)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(huán)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(tài)提取，遠程狀態(tài)提取，遠程網路管理，數據傳送等功能。

　?。?）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(huán)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(tǒng)電源

　　運城數字微波設備系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)原理如圖6所示。

　　系統(tǒng)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(lián)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?？刂颇K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(tǒng)工作時，控制模塊監(jiān)視系統(tǒng)的各種狀態(tài)，調整其參數，自動執(zhí)行預定的各項任務，系統(tǒng)異常時發(fā)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(yǎng)。

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(tǒng)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(huán)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(yǎng)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(huán)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(tài)或測試其性能以前，一定要通知監(jiān)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(zhí)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(jiān)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(fā)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(fā)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(fā)生。

　　3. 電原系統(tǒng)的使用與維護

　　系統(tǒng)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(fā)現異常。

四 結束語

　　運城微波傳輸系統(tǒng)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(tǒng)可靠性得到了提高，微波對外輻射得到了減少，系統(tǒng)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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