数字IP微波传输广播电视信号设计方案

李 健，饶 辉

（江西省707电视台，江西 赣州 341000）

0 引言

目前，地面数字电视的建设在全国展开展，在信号传输方面主要是采用卫星信号为主，用光缆信号为备用信号。但各个县、市广播电视台的本地信号都未上星，所以在地面数字电视节目中，一般县、市台只有一路光缆信号，没有备用信号，未通光缆的发射台就没有本地台节目。数字微波传输广播电视信号是无线发射台一种很好的选择。

1 数字微波的特点

（1）数字微波建设速度快。数字微波建设和光缆线路建设相比建设速度快，目前城市内光缆建设需求对市政基础设施进行大规模改动，成本高速度慢。数字微波建设只要十几天时间就能建成，而且建设费用极低。

（2）维护成本低。数字微波日常维护量少、故障率、中断率较低。光缆线路路由长，特别是因城市建设经常需要改动路由，路由通过山区时年年需要砍青，因竹木倒伏造成的故障率也较高。

（3）传输距离较短。微波是直线传播，一般传输距离小于50 km，长距离传输时需中续接力。

（4）传输容量小。相对于光缆传输信号来说数字微波传输容量较小。一般IP数字微波一个频点的传输容量为155 Mb/s，只能传输5个节目包，40多套标清节目。

综合数字IP微波的特点，其特别适合高山无线发射台的节目信号传输。

2 设计方案。

2.1 设计容量需求

为了传输赣州市广播电视台的全部节目。电视节目信号源为SDI信号，广播节目信号源为AES信号。微波需传输4套赣州台电视节目、4套赣州台广播节目，考虑到需传输赣州台两套高清电视节目，这样赣州本地节目就需要2个节目包。同时系统计划传输中央台两个频道地面数字电视信号的备用信号，以及省、市两个频道地面数字电视信号。每个节目包按25 Mb/s算，6个节目包经过计算系统需要带宽150 Mb/s，所以我们选用155 Mb/s传输速率的IP数字微波。

2.2 路由计算

如图1所示，赣州市广播电视台大楼距江西707电视台总共长10.9 km。赣州市广播电视台位于城区广电大楼高度50 m，707台位于赣州峰山主峰，海拔1 016 m，加上铁塔高度接收点的海拔大于1 080 m。因此，系统路由设计传输距离为11 km，由于路由断面落差大于800 m且中间无阻挡，系统计算时可以不用计算余隙。

图1 两台直线距离

2.3 链路计算和设备选择

电磁波由发射天线发射出去以后，能量均匀地向周围空间扩散，达到我们所需的接收仅仅是一小部分，而且距离越远，扩散面越大，这一小部分能量就越小，这就是我们所说的电波在自由空间传播中所产生的损耗。自由空间传播损耗的计算公式为：

式中，D为发信和收信天线之间的距离，单位：km；F为电磁波的频率，单位为GHz。我们计划采用的微波频率为8 GHz，距离为11 km，经过计算路由自由空间衰减为132 dB。

在收信电平链路计算上数字微波与模拟微波相同同，模拟微波链路主要考虑的为链路的载噪比C/N，是否达到设计要求。而数字微波考虑的是误码率，误码率的高低是评判传输质量的标准，是设计中主要考虑的因素。虽然要求不一致但两者之间是有联系的，误码率是归一化信噪比Eb/No（门阀值）的函数。门阀值的高低和我们要求微波传输的比特率成正比，即带宽越大，QAM调制数越大，要求的门阀值越高。当我们选取155 Mb/s 要求的门阀值大于-70 dB。如果我们初步定选最为常用的0.5 W的微波，天线选最小最便于架设的0.6口径的抛物天线。我们来计算接收电平是否高于阀值，是否符合要求。抛物面天线增益计算公式为：

式中，D为天线口径；λ0为微波波长；4.5为天线效率和π计算出的常用系数。天线口径为0.6 m，频率为8 GHz时，通过式（2）计算得出天线增益大约为31 dB。

自由空间传播条件下收信电平的计算公式为：

式中，P发为微波发射机输出功率，单位为dBW；L发为发射系统馈线损耗；L收为接收系统馈线损耗；G发为发射天线增益；G收为接收天线增益；L为自由空间传播损耗。

当我们选用1 W微波时功率即为27 dBm，接收端和发射端的损耗分别取3 dB。通过式（3）计算接收端电平-49 dBm远大于门阀值。最终我台选定用0.5 W的发射机，0.6 m口径天线作为微波发射系统。发射系统的最后配置见表1。

表1 发射系统的最后配置

3 系统构架

系统构架采用IP构架与IP协议作为框架建立的平台，可以在IP局域网内轻松实现是互联互通。系统拓展和信号接入的灵活性是传统的ASI流数字无法相比的。且IP数字微波具有双向传输的能力。目前IP数字微波为数字微波建设的主流。从系统图2、图3可以看出发射和接收端的系统构架都是以交换机为核心，连接微波系统和编码系统。交换机通过vlan设置可以分为管理端口、正向、反向数据端口以及数据交换端口。通过vlan设置将数据分类传输，即可传输信号又可以对远程对设备进行管理。赣州市广播电视台端见图2。

图2 赣州市广播电视台端

江西省707电视台端见图3。

图3 江西省707电视台端

4 结束语

本文以赣州市广播电台到江西省707电视台数字IP微波信号传输规划设计方案为例，讲述数字IP设计建设的原理和步骤，希望能对数字微波建设有所启发，不足和错误之处请指正。