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PF-503數(shù)字移動微波在馬拉松直播中的應用

作者: 時間:2012-10-12 來源:網(wǎng)絡 收藏
  廈門國際馬拉松賽在每年三月的最后一個星期六上午八時舉行,是廈門有史以來關注度最高的體育賽事。賽道全長42.195公里,堪稱世界上最美麗的賽道,它從金門島隔海相望的廈門國際會展中心出發(fā),沿途既有依山傍海、風景如畫的環(huán)島路,更有廈門二十名景中的八大景點綴其間,可盡覽廈門的天風海韻。廈門地處亞熱帶,四季如春,年平均氣溫攝氏20度,空氣質量優(yōu)良,近五年來三月份的氣溫都在攝氏15-20度之間,而且風和日麗,非常適合舉辦春季馬拉松賽。每年的馬拉松賽都要吸引了30多個國家和地區(qū)的近2萬名運動員參賽,其中不乏國際頂尖的專業(yè)選手,每年的馬拉松賽都得到數(shù)十萬熱情廈門市民的積極參與,他們都帶著快樂的心情在賽道沿線為運動員們加油,各項市民馬拉松、大學生馬拉松等配套賽也同時如火如荼的展開,馬拉松已經(jīng)成為廈門一年一度盛大的節(jié)日!馬拉松為廈門增添了一張精美的燙金名片,是廈門與其它省市、世界交流的平臺,成為增進海峽兩岸交流往來的絕好媒介,為廈門這座外向型城市的對外開放注入了新的活力和精神內涵!因此高效、高質量、完整地直播本賽事,就成了我部門一項非常重要的,必須完成的任務!
  在馬拉松比賽中,微波傳輸一直是一個技術難題。在2003年進行第一屆廈門馬拉松賽轉播時,在比賽線路沿途設立了7個移動信號接收點,但仍有部分路段信號無法覆蓋,只能以單機點信號作為補充。由于廈門馬拉松比賽賽道分布于環(huán)島路和市區(qū),環(huán)島路部分路段地形復雜,市區(qū)內高樓大廈林立,對微波信號傳輸影響很大。移動轉播車發(fā)送的信號經(jīng)過反射、散射等傳播路徑后,到達接收端的信號往往是多個幅度和相位各不相同的信號的疊加,形成多徑干擾,進而引起信號的頻率選擇性衰減,導致信號畸變。針對這種情況,我臺于2005年第3屆馬拉松直播前購買了日本池上公司的(800M )便攜式移動數(shù)字微波收發(fā)系統(tǒng)。并成功地在第3屆和第4屆廈門國際馬拉松賽的直播中圓滿完成了移動信號的收發(fā)任務!
  系統(tǒng)使用多載波調制方式。(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 即:正交頻分復用。它是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術,其主導思想就是在頻域內將給定信道分成許多正交子信道,在每個子信道上使用一個子載波進行調制,并且各子載波并行傳輸。這樣,盡管總的信道是非平坦的,具有頻率選擇性,但是每個子信道是相對平坦的,在每個子信道上進行的是窄帶傳輸,信號帶寬小于信道的相應帶寬,因此可以大大消除信號波形間的干擾。由于在OFDM系統(tǒng)中各個子信道的載波相互正交,于是它們的頻譜是相互重疊的,這樣不但減小了子載波間的相互干擾,同時又提高了頻譜利用率。在OFDM系統(tǒng)中,任何瞬間都傳送多個數(shù)據(jù),單個數(shù)據(jù)只占用可用頻帶的一小部分。這樣可以將頻率選擇性衰減擴展到多個符號上,可以有效地將由于衰減和脈沖干擾引起的突發(fā)錯誤隨機化,用許多符號受到的較小干擾代替少數(shù)相鄰符號受到的嚴重干擾。
  在傳統(tǒng)的多載波并行傳輸系統(tǒng)中,整個帶寬經(jīng)分割后被送到子信道,并且頻帶沒有重疊,所以其最大的缺點是頻譜利用率很低,造成頻譜浪費。而OFDM技術是在頻域內將所給信道分成許多正交子信道,在每一個子信道上使用一個子載波進行調制,各子載波并行傳輸。子載波相互重疊,但又相互正交,因此在接收端容易分離各子載波,頻譜利用率高??梢詽M足SDTV數(shù)字信號的傳輸需求。該系統(tǒng)具有較高的頻率利用率,抗干擾能力強,使用適合移動信號接收的800MHz頻帶與多徑衰落強的OFDM調制方式的組合,使其在移動信號傳輸方面具有其他系統(tǒng)難以比擬的優(yōu)勢。(800M OFDM)有四路頻率,分別為774.5MHz,783.5MHz,792.5MHz,801.5MHz。頻段為固定業(yè)務使用,管理嚴格,干擾情況可控制。而且頻率低,波長長,繞射能力也強。一般來說,接收的電波分量包括穿透分量和繞射分量,其中繞射分量占絕大部分。針對相同功率下1800MHz和900MHz的頻率實驗,1800MHz和900MHz的穿透損耗分別為13.4dB和14.2dB,繞射損耗分別為9.6dB和4.3dB。因此對于2GHz OFDM信號,雖然其波長比800MHz短,穿透損耗小,但繞射損耗大,總體上說2GHz信號穿透建筑物的損耗比800MHz的OFDM信號大。因此使用該套800M,較以往使用的微波頻率更低,繞射性能更好。

PF-503(800M)數(shù)字微波提供了多種的數(shù)字傳輸模式:

OFDM-64QAM/32QAM/16QAM/DQPSK/QPSK/DBPSK/BPSK,在馬拉松轉播中我們使用的是DQPSK調制模式,其對應的碼率是7.243Mbps。DQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying)即:差分四進制相移鍵控。采用四相相位鍵控調制方式可獲得較高的頻譜利用率,強的抗干擾性和較高的性價比。采用差分相干解調時不需要相干載波,而且在抗頻漂能力、抗多徑效應及抗相位慢抖動能力方面均優(yōu)于采用相干解調的絕對調相。理論上是最適合進行馬拉松電視轉播所采用的調制形式,而實際操作中也證明了這點。發(fā)端控制單元把輸入的PAL制視音頻信號送入SDTV編碼器編碼,而后將輸出的TS流進行外碼糾錯編碼,這里使用的是(204,188)RS碼;而后經(jīng)外交織后再使用卷積碼進行內碼糾錯編碼,之后是內交織,在DQPSK調制后進行IFFT(快速傅立葉反變換)。通過IFFT,將頻率軸上的輸入數(shù)據(jù)變換成時間軸上的調制信號數(shù)據(jù),再將這些數(shù)據(jù)的一部分循環(huán)的相加,形成保護間隔;最后再加上同步符號進行正交調制,輸出中頻信號。(附下圖:發(fā)端控制單元內部結構圖)



  PF-503(800M)微波在發(fā)端采用的是全向天線。轉播車信號由發(fā)端控制單元,到RF單元,經(jīng)過一個10W的增益器,將OFDM 1W的輸出功率增大到10W,然后再由全向天線發(fā)射出去。將全向天線架設在轉播車車頂上,這樣就不再需要人工操作,同時,信號的輸出也將更加可靠。(附下圖:發(fā)端系統(tǒng)圖)




  這套PF-503(800M)數(shù)字微波在收端采用了YAGI天線和全向天線,兩者進入一個二選一的信號自動切換器,信號經(jīng)自動比較選擇后才進入收端的RF單元和控制單元,但經(jīng)過多次試驗發(fā)現(xiàn),經(jīng)過二選一信號自動切換器后,信號大約有2DB的損耗。鑒于接收天線都是架在賽道沿途的高樓頂,全向接受天線基本無法被利用,所以在實際直播中去掉了全向天線和二選一設備,提高信號強度。(附下圖:天線裝配圖)


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