一. 湖北省广播电视模拟微波网现状
我省广播电视微波网共有微波站40座（包括无源站1座），以武汉为中心分为鄂东、鄂西南、鄂西北和鄂南4条干线（其中南线为西南干线的一条支线），电路全长1552Km，形成了覆盖全省的微波传输网。传输容量正、反传均为一路视频和四路伴音，按1+1波道配置。目前电路正传1套电视和1套广播节目，各地级市可分别向武汉回传广播电视节目。这套模拟系统自投入运行以来,一直向全省近30个广播电视发射台站提供广播电视节目信号源,担负全省90%的无线覆盖任务。由于我省地形复杂，人口密度相差很大，而大多发射台建在山上，光纤还无法上山。尽管光纤网和卫星的飞速发展，已解决了部分群众收听收看广播电视节目的需求，然而广大的农村和城镇地区的无线用户仍然依靠我们这些电视发射台站的服务，所以微波传输网仍然起着十分重要的作用。由于现有的模拟微波设备早已停产，所需配件无法购置，维护起来相当困难，因此一旦设备发生较为严重的故障，将会造成全省广播电视传输中断和无线覆盖系统瘫痪的严重后果。而且模拟微波通道少、容量小,无法满足现阶段广播电视大容量、高质量传输的需求。
二. 微波干线数字化改造的必要性和意义
1.微波传输的优越性以及与光纤网的关系
随着卫星信号的上天，湖北有线电视光纤网的建成，人们收听收看广播电视节目有了多种选择。在有线电视光纤网这个“光环”的照耀下，是否微波通信网的作用就日渐减弱了呢？其实不然，每种传输方式都有其自身的特点。光纤网便利经济发展较好的区域，业务发展态势强劲，但建设和维护成本相对较高；而微波网为边远地区及光纤难以铺设区域提供便捷的传输通道，还控制着各区域制高点，而且具有投资、运行成本低，线路建设迅速，长途传输质量稳定，维护方便，抗自然灾害及人为破坏能力强等优越性。微波网在广播电视通信领域大有用武之地，它与光纤网有很强的互补性和对称性，因此，微波可与光纤形成闭合线路，互为备份，有意识地将地形复杂地区设计为微波电路，以增强网络的安全性，使传输网成为一个强大的整体力量，打造成一个安全、稳定、高质量、不间断的网络运行体系。此外，微波网还是极其重要的战略和战备资源。
2.数字微波传输的优点
（1）传输容量大：数字微波由于采用了数字压缩技术，因此提高了频道利用率，每30MHz波道带宽只可传一路模拟视频信号，而同样的波道带宽可传送十几套数字视频节目。
（2）数字微波接收门限电平低、传输距离远。
（3）抗干扰能力强：由于采用了数字滤波、数字存储及再生中继技术，排除了噪声和失真积累的影响，改善了图像的信噪比，彻底消除了亮度干扰，因此数字微波的图像质量好，抗干扰能力强。
（4）保密性强：便于采用加密的方法对电视信号进行加密，密钥可靠，不易解密。
（5）对于多种信息的传输和交换灵活性大：只要将各种信息信号经过数字化处理，并在统一的时钟控制下接入电路，都可以在同一条数字通信电路中传输，进行多种信息的传输和交换。
（6）容易实现对设备的实时监控：数字通信中的二元数字信号与计算机所采用的数字信号完全一致，因此可以很方便地与计算机连接，利用网管系统对整个网络进行实时监控并可实现无人值守。
3.微波数字化改造是战略的要求，是事业发展的需要
从广电总局长远规划考虑，作为全国性的战略部署,不可能将微波这块宝贵的频率资源拱手让给他人，为此总局要求各省（区、市）广电局对微波电路的改造必须给予高度重视，并按照总局整体部署有计划地组织本省微波电路改造工作。随着广播电视数字化的飞速发展，模拟微波已无法满足现代广播电视事业的需要。现在2008年已经过去，为了广播电视综合信息网的建设，为了保护现有的广播电视微波频率资源，微波干线数字化改造势在必行。
三. 微波数字化改造的设计
1.在改造前，我们必须考虑几个方面的实际要求
（1）数字化改造必须要在现有站点基础上进行，充分利用原有路由、频率、机房、市电、铁塔和道路等现有资源，原有天馈线经过测试满足要求的尽量保留。
（2）传输速率要满足总台传输广播电视数字信号的要求，即初步计划传输十套电视和十套广播节目，考虑将来的事业发展还要留有一定余量。
（3）射频波道的频率配置要求与现有模拟微波的频率配置兼容。
（4）通道误码性能指标要满足要求。
（5）应考虑SDH微波通信系统的网络同步。
（6）传输接口符合SDH的国际标准。
（7）建立强大的SDH微波通信网络管理系统。
（8）要考虑各地市电视台的新闻回传。需要进行回传信号的站有：仙桃、天门、潜江园林、荆州、宜昌东山、恩施舞阳坝、荆门、孝感、襄樊虎头山、十堰四方山、鄂州西山、咸宁潜山、黄冈和黄石月亮山，共14个站。四条干线的回传信号汇接到龟山后，经过合并回传到节目中心。
（9）微波站的系统防雷问题。
2.微波数字化改造的技术设计
根据以上的实际要求，此次微波干线数字化改造工程在原模拟电路路由基础上进行，采用STM-1同步数字体系（SDH），正、反传均按1＋1的传输模式进行配置，单机容量为传输速率155Mbit/s，使用的频段仍为原广电专用频段7725-8275MHz。
（1）在利用原有站址和铁塔等设施的基础上增加8GHz、SDH、155Mbit/s数字微波传输设备，SDH复用设备（ADM），电视编解码器以及相应的附属设备（如图1）。
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（2）由于我省原来使用8G的模拟微波设备，波道间隔为29.65MHz，根据国际电信联盟电信委员会（ITU-T）建议，SDH微波通信系统的射频波道配置应该与原有的射频波道方法兼容，又考虑到对传输速率的要求，我省的SDH数字微波选取128QAM调制方式。
（3）我省微波干线最长的一条干线西南线只有540km，可以按照省内500Km假设参考电路数字端—端通道误码指标分配来设计，电路可用性达99.95%。
（4）我省数字微波设备采用分布式多基准钟、等级主从同步的结构。按照时钟的级别分为三级：主基准参考时钟（PRC）为一级基准钟，设在武汉节目中心；机房定时供给系统（BITS）通常设在有大量微波设备的枢纽站，跟踪上级时钟PRC，并输出定时信号给物理节点内的数字设备；同步设备时钟（SEC）规定了同步链上一般同步设备的定时标准，如SDH传输网中大量的网元内部时钟。
（5）所有中继站均采用再生中继方式，以保证电路高质量传输。
（6）电路设计完全按电信方式接口，除传电视、广播节目外，还预留有传输数据、电话等增值业务数据接口并预留有网管接口，可以提供网管。
（7）各站根据要求配备相应数量的编、解码器。对电视编、解码器的要求是采用MPEG-2压缩编、解码方式。每套正传电视信号均按压缩至8Mbit/s传输，采用4:2:0格式，每套广播节目的速码率压缩到64Kbit/s，10套广播节目一起打包到2 Mbit/s。将10套电视节目和10套广播节目以及一部分数据业务压缩至2×45Mbit/s进行传输。
（8）对于回传信号来说，西北、东干线各占用一个45Mbit/s的信道，而西南干线由于需要回传的节目较多，因此需在仙桃至龟山段采用2×45Mbit/s进行回传，当所有回传信号一起汇集到龟山后再通过复用器用2×45Mbit/s回传至节目中心。
（9）根据省内500Km假设参考电路数字端—端通道误码指标分配进行链路计算，无论是增加天线挂高、提高发射功率还是空间分集等都难以达到满意效果，因此无源站建议改为有源中继站。
（10）改造后数字微波网具有数字勤务通道功能，便于业务联系。
（11）工程所需的设备供电电源都为－48V，因此，根据各微波站的不同设备，配置相应的高频机架和蓄电池组。
（12）现在的微波设备是具有高集成度的微电子设备，对防雷要求比较高，原有的防雷系统早已老化，大多已起不到防雷效果，建议全部重新建立防雷系统。
（13）微波传输链路的设备配置指标如发信功率、收信电平、频率、极化方式等基本上按原设计不变。根据误码指标分配对链路初步计算，结果显示有15跳需要采用空间分集技术。具体要根据设计院的计算结果而定。
（14）为了使整个传输网正常、高效地运行，还要有一个强大的智能管理控制系统。这也是为了将来对微波干线实现无人值守、集中控制的关键。数字微波网建成后，利用SDH设备提供1×155Mbit/s信道中的2×45Mbit/s数据通道进行传输10套电视和10套广播节目以及一部分数据业务。信号从武汉节目中心传至龟山，经过分支后分别送入西南、西北、东三个方向的主干线。
四. 数字化改造采用了许多抗衰落的技术措施
由于地面和大气效应的影响，尤其是多径衰落，可能会使接收端收到的信号功率大幅度下降，特别是在SDH数字微波通信系统中为了扩大容量，普遍采用了高调制状态的128QAM调制方式，而其带来的副作用是对各种恶化因素更敏感，尤其是多径传输引起的频率选择性衰落对其的影响更为突出，成为引起通信系统瞬断的重要原因。对此我们必须采用一些抗衰落的补偿技术措施：
（1）利用地形和天线高差降低衰落影响。这在模拟微波路由设计过程中就已经考虑到了，比如利用障碍物阻挡反射波，将反射点移至粗糙反射面，利用天线高低技术使反射点靠近路径一端等。在再设计、安装天线和调试过程中仍然要考虑，找到最佳路径。
（2）分集接收技术是一种非常重要的抗多径衰落的措施。分集接收大体上包括频率分集、空间分集和混合分集3种。频率分集接收是信号在具有一定频率间隔的两个频率同时传输，在接收端进行选择或合成，由于频率不同，因此同时发生深衰落的概率减小，从而起到分集改善效果。所以各微波站均采用（1+1）频率分集系统（如图2）。
空间分集接收是接收端在相隔一定的空间距离上设置两个以上的天线，并同时接收1个发送天线的信号，然后选择或合成出1个更强的信号，由于电磁波到达每个接收天线的行程不同，因此它们同时发生深衰落的概率减小，从而起到分集改善效果。我们在衰落比较大的路径采用了垂直空间分集接收方式，垂直空间分集接收天线的间距一般取为10m左右（如图3）。
混合分集接收是把空间分集和频率分集组合起来，即发端用两个不同的频率发送同一信息，收端用垂直分隔的两副天线各自接收不同频率的信号，并进行适当的合并。事实上我们采用的空间分集也带有频率分集，也就是混合分集接收（如图4）。
（3）波道备份不仅是提高微波系统可靠性的手段，而且也是一种对抗多径衰落的有效途径，因此我们采用了1+1的传输模式其实就是波道备份方式。
（4）另外，我们还在设备中采用了自适应均衡（包括频域自适应均衡和时域自适应均衡）、前向纠错编码等常用的抗多径衰落措施。
五. 微波数字化改造后达到的效果及前景
数字微波网建成后，可以高质量地传输多套广播电视节目和数据业务；各地市台可以同时向湖北广播电视总台传送新闻和电视节目；可以开展电视会议业务；微波和有线光纤网互联互通，互为备份，组成保护环网；建立了强大的网管系统，能方便地实时监测、控制；留有扩容升级余地。数字微波传输网建成后，可以很方便地发展数字广播电视、高清晰度电视、数据广播、加扰电视等广播电视新业务；可以为社会各界提供高效快捷的传输线路，开发数据增值业务；可以充分利用各微波站已有的高山、铁塔等优势，开展MMDS无线覆盖和机顶盒接收业务。[Page]
结束语
对现有的模拟微波进行数字化改造是大势所趋。可喜的是在省广播电视总台的正确领导下，我省广播电视微波通信网数字化改造工程已经正式启动。在改造过程中一定会遇到许多困难和挑战，我们会不辱使命，迎难而上， 把广电微波通信网建成一个科学完善的、并与有线光纤网互联互通，优势互补的数字化的广播电视网络传输系统。B&P
【参考文献】
1.姚冬苹、黄清、赵红礼 编著《数字微波通信》清华大学出版社 北京交通大学出版社。
2.傅海阳 赵品勇 编著 《SDH微波通信系统》人民邮电出版社 2003年8月。
3.郑莉丽.关于大容量数字微波抗衰落措施的研究.西部广播电视.2006年第9期。
4.程庸铨 编著 《数字微波通信设备》人民邮电出版社.第四章第三节。