运城微波传输系统数字化改造及应用

运城微波传输系统数字化改造及应用

运城微波传输系统，承担着山西电视台、黄河电视台、运城电视台、运城人民广播电台及运城新闻等多种信号的传输任务。该系统数字化改造前采用的是西安微波厂上世纪八十年代生产的WSF8-03模拟微波传输设备，随着数字技术的迅速发展，落后的模拟图像与声音广播已不能满足日新月异的电子技术发展要求。在山西省广播电视局的统一安排与部署下，运城微波传输系统分别于2006年12月和2007年5月，完成了数字化改造，并进行了1+1系统备份。经过一年的系统运行，广播电视信号的传输质量得到极大提高；经过一年的使用与维护，也促使我们的技术人员学到了一些数字微波传输知识，并掌握了一些相关设备的维护经验。

一 运城数字微波系统简介

　　运城站是山西省最南部的一个终端站，原站点设在运城市委大楼上，2006年12月，数字化改造时迁至禹都发射台内。该站处于北纬35°03′27.29″，东经111°0′52.49″，站址挂高369米，天线挂高40米，磁偏角3.77，磁通信方位角359.85度，天线仰角1.32度，距上站稷王山36.17千米。运城站与稷王山站点对点的微波传输系统采用PDH传输方式进行相应的数字化改造。PDH数字化微波容量为45MB，可供21个2MB接口。运城站发射频率为7925.60MHz，接收频率为8236.92MHz，同时接收两路数字电视信号，回传两套数字电视信号，两路数字广播信号。运城站信号流程如图1所示。

二 微波数字设备功能及特点

　　1. 45MB PDH数字微波通信设备

　　运城微波传输系统使用的是桂林南方通信设备工程公司引进NEC等国际知名公司设计制造，采用最新集成电路及FPGA技术，推出的SMART-2000型45MB PDH数字微波传输系统。该系统是专为广播电视传输系统数字化改造而研制的集电视、广播、语音、数据等综合业务数字微波传输的设备。主要由微波发信机、QPSK调制解调器，45MB复分接器，勤务、监控及电源等部分组成，该系统综合了广播电视传输的高效率及电信数字传输的灵活性，能同时传输7路数字电视信号和30路2Mbps的接口语音。该设备技术先进，组网灵活，安装、维护方便，传输容量大，为今后传输更多业务提供了一个良好的平台。

　　2. SMART-2000型信道机挂箱

　　SMART-2000型信道机挂箱共包括六个插件部分。即收信插件、发信插件、调制解调插件、电源插件、监控插件和1+1切换插件。它们都装在公共单元内，称为信道挂箱。在一个挂箱内有两套信道机和一个监控插件。在终端站两套信道机为一主一备，当一路信道机有故障时，可自动切换到另一路信道机工作；在中继站两套信道机分别对上下两个方向。信道机的微波口和中频口都在挂箱的前面，而各种数据接口都在挂箱后面的母板上，这些数据包括调制的45M输入，解调的两路45M输出、公务信道的输入输出和两路RS232数据的输入输出（其中第2路为监控信道）。另外，母板上还内置了一个45M二分配器供1+1切换系统使用。

　　（1）信道机插件

　　收、发均采用70MHz中频接口，其工作原理如下：

　　发信端将70MHz已调中频信号与本振信号进行变频，变换成微波信号，经三腔滤波器滤除无用信号，送给功率放大器输入端，并放大到一规定电平，经合路器由天线发送出去。如图2所示。

　　收端将收到的微弱微波信号经分路器分路后送入低噪声放大器放大，放大后的信号与本振信号混频，混频到70MHz中频；又经三腔滤波器滤除镜像信号，70MHz中频信号经时延均衡器进行时延均衡，均衡后的中频信号送给AGC中频放大器进行放大，经AGC自动电平控制，使最后输出电平保持恒定odBm，然后送给解调器解调。如图3所示。

（2）调制解调器插件

　　调制解调器主要的任务是将编码压缩的广播电视节目信号调制到70MHz中频频带上，然后再将中频信号调制到微波上去，45Mbps调制器采用QPSK调制方式，将45MBbps的数字信号进行整形、单双变换、差分编码并调制到70MHz的中频上。调制器原理方框图为4所示。

　　解调器采用相干解调方式，即是利用两个相互正交的参考相位载波进行相干检测（即同步解调），并经过差分译码、双单变换输出45MBbps数据信号。采用QPSK相位调制方式，系统抗噪性能良好，频谱利用率较高，设备构成简单。解调器原理方框图如图5所示。

　　（3）1+1切换插件

　　为提高微波信道的传输可靠性而配置，将各种输入数据分配给主、备调制机；同时将主、备解调机的输出数据（44.736Mbps数据、公务信号、两路RS232数据），择优选取，切换输出。切换依据为信道机的工作状态和误码率等，切换方式为直接切换，切换时间小于5ms。切换机也提供两路45Mbps数据输出。

　　（4）信道电源插件

　　信道电源为-48V输入，向信道机提供+5V、+12V和-12V电源。

　　（5）监控机插件

　　每台监控机最多可管理两个收信机、两个发信机、两个调制解调机和两个分复接器（分接器）的告警监控数据，并将监控信息整理打包成R232数据，通过监控信道和数据交换机与中央（太原站）监控计算机通信。作为端站，我们不使用数据交换机，所以监控机插件的RS232数据接口通过网络线（交叉线）直接连到调制解调插件的辅助数据2接口上。

　　3. 分复接器

　　分复接器将复接、分接两个部分做成一体，完成45Mbps数据到21个2M数据的复接、分接功能，并提供一个监控口，。该设备将国际上使用的DS3数据接口转换成国内通用的E1数据接口，方便我们使用2M口上各种成熟的终端设备，是实现数字化传输与改造的关键设备。

　　4. 公务机

　　具有话路终端和公务信号中继（分支）两个功能。其公务信号与各调制解调机或切换机相连，在1+0的链路中用二十芯排线连接信道挂箱的SC I/O端口，在1+1的链路中用四芯电话线连接切换机的EOW端口。每台公务机最多可汇接四个方向的公务信号

　　山西省各站的公务机都是一样的，可以互换，但电话号码（选呼地址码）是唯一的，是按统一规定而设置的。

　　5. 广播电视终端设备

　　广播电视终端设备是指E1数据以下的数字终端，即广播编码器、广播解码器、电视编码器、电视解码器以及适配器等。

（1）编码器

　　运城站编码器采用的是北京环路数字图像技术有限公司生产的EN2200数字编码器，该编码器可同时对模拟及数字音视频信号进行数字压缩处理，ASI和G.703接口输出TS码流。ASI接口输出码速率为1.5 Mbps~105Mbps（±10ppm）任意可调，符合DVB标准。RS-232接口，可与计算机串口相连，完成编码器参数配置，工作状态提取，远程状态提取，远程网路管理，数据传送等功能。

　　（2）解码器与适配器

　　接收山西电视台和黄河电视台信号使用的解码器和适配器，分别是以色列Scopus公司生产的IRD-2900型解码器和北京环网科技公司生产的TLK1000型适配器。该解码器能接受符合G.703标准的MPEG-2/DVB传输流。具有符合DVB标准的信道解码纠错能力。在输入ASI接口输入TS流，在输出端有复合视频、S端子，音频输出2路模拟立体声平衡输出，数据输出接口，使解码器可进行软件升级或数据加载。TLK1000是一款MPEG 4:2:0模式适配器，它基于MPE-2及DVB标准，支持PAL、NTSC视频制式，具有4路E1TS流输入接口和2路ASI码流接口输出。

　　6. 系统电源

　　运城数字微波设备系统使用的是广州基仕域通讯科技有限公司采用挪威技术生产的POWEC高频谐振式电源，该电源系统由控制模块、告警模块或告警接口版、整流模块、配电模块、子机架和机架组合而成的智能化谐振式高频开关电源。电源系统原理如图6所示。

　　系统的工作原理是整流模块把交流输入变成直流输出，然后送到由汇流排并联的直流配电模块和电池熔丝模块，经配电模块内部分路开关或熔丝输出，向负载供电，同时亦对电池充电。当市电中断时，由电池向负载供电。控制模块通过RS485与告警模块及整流模块通讯。而数据测量、采集则由告警模块负责，其对象包括市电、直流配电模块、电池熔丝模块和电池等。系统工作时，控制模块监视系统的各种状态，调整其参数，自动执行预定的各项任务，系统异常时发出告警信号，经由告警模块输出并显示在控制模块上。

三 数字设备的维护与保养。

为了保证数字设备的正常使用和可靠性工作，我们首先做了以下两方面工作：一是对原机房设备的接地系统进行了改造。具体做法是增大接地线引入坑的范围，且在坑内增添导线特性好的材料，增粗接地导线面积，改由原来的12平方铝线为16平方铜线为接地导线；二是对机房进行装潢改造。具体做法是对机房门窗进行密封处理，地面铺设成木质地板，设备机架后的检修地面铺设为防静电特性的地板材料。另一方面我们对波导管进出口进行密封处理，值班人员保证做好机房环境的日常清理和检查工作，尽量减少灰尘、雨水等有害物质对数字设备的侵害。由于不同的数字设备工作特性不同，这就要求我们必须分门别类去搞好维护与保养工作。

　　1. SMART-2000型数字微波通信设备的使用与维护

　　要求机房温度控制在0摄氏度至45摄氏度范围之中，最佳温度应保持在15摄氏度至25摄氏度之间，根据机房环境定期清理插件的面板和机箱的上下风道，防止积有灰尘，影响通风。

　　在检查设备的工作状态或测试其性能以前，一定要通知监视站的值班人员，做好相应的处理和维护准备工作，在维修正在工作中的设备时，要严格执行手动操作程序，在没有切断电源盘输出电源以前，不能插播任何插件和电缆，向外拉出插件时，一定要使用专门的工具，以防插件损坏。在维修结束后，将所有的插件插入挂箱，并正确接好电缆，按通电程序检查各开关的位置是否正确，接通电源盘（PS）的电源开关，检查所有的插件告警（红色）是否熄火，正常时应只有绿色指示灯亮，最后要报告监视站维修完毕。

　　在查寻故障时可按以下步骤进行：

　　察看各插件的告警信号灯，以便确定故障发生所在的部件；

　　检查电源盘（PS）的输入和输出是否正常；

　　用表头检查各单元的指示，和出厂记录作比较，找出有故障的插件；

　　通过标准测试，发现故障，通过分析判断的找出故障插件。

　　2. 编码器、解码器及适配器的使用与维护

　　编码器、解码器及适配器在日常使用和检修后 ，一定要做好以下几点工作：

　　确保每台设备要可靠接地，以防止雷击损害；

　　不要遮挡设备的通风孔，并要时常留心设备风扇工作是否正常，以利设备散热；

　　由于设备开机需要初始化，所以每次开关机间隔必须大于4秒以上；

　　编码器输入的模拟视、音频信号须为标准的全电视信号，即具有行、场同步，符合广电标准要求；如果是非标准的视音频信号，需要在模拟视音频信号输入编码器前，增加一个时基校正器，对输入信号源进行同步处理；

　　用于回传电视新闻的编码器，在空余时间亦要提供视频信号以防死机现象发生。

　　3. 电原系统的使用与维护

　　系统必须接地可靠，防止危险电压产生，要将机架地、三相四线地、-48伏地三个分别接地，最后再接到一个接地盘上；

　　每个季度检查一次输出电压值，确保其不超出误差范围，检查结果要存档，以便发现异常。

四 结束语

　　运城微波传输系统数字化改造一年来，广播电视信号传输质量得到了改善，系统可靠性得到了提高，微波对外辐射得到了减少，系统传输质量得到了增加，抗干扰能力得到了加强，设备维护工作量得到了降低，但同时也对技术人员提出了新的课题，就是要不断强化数字微波传输知识和数字电视知识的学习，只有不断学习新知识，掌握新技术，才能真正做到不间断高质量地传送广播电视信号。