数字高清微波PF-504的原理及应用
2009年湖南广播电视台引进了两套池上PF-504数字高清,与高清转播车配套使用。两套池上PF-504数字微波在中央电视台2009年《宜春月中华情》中秋晚会、湖南2010跨年演唱会、湖南卫视春节晚会、元宵喜乐会、湖南经视2010年长沙环湘江自行车邀请赛等重大节目和活动中得到充分应用。
一,池上PF-504数字高清微波的传输原理和方式
在介绍PF-504数字高清微波之前,我们先对数字信号常用的两种调制方式进行了解:
QAM(QuadratureAmplitudeModulation)正交振幅调制是用两个独立的基带数字信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制,利用这种已调信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输,QAM调制是一种单载波调制方式。池上PF-504数字高清微波设定有64QAM/32QAM/16QAM/QPSK等多种QAM调制方式可供传输时选择使用。
池上数字高清微波PF-504应用了先进的-T双载波技术(DualCarriers),采用13.35403MHZ的采样频率,获得15.5MHZ频率占有带宽,整个QAM调制中可以得到很高的信息比特率
PF-504数字微波MQAM调制码率表
比特率
TS+RS(Mbps)调制方式
(编码效率)
59.64864QAM(rate5/6)
44.73632QAM(rate4/5)
29.82416QAM(rate3/4)
13.131QPSK(rate1/2)
OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)正交频分复用技术,是多载波调制的一种。其主要思想是:将信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开,这样可以减少子信道之间的相互干扰。OFDM特别适合于存在多径传播和多普勒频移的无线移动信道中传输高速数据。能有效对抗多径效应,对抗频率选择性衰落,信道利用率高,能够满足的移动发送接收的需要。PF-504数字高清微波OFDM调制有全模式和半模式两种模式可以选择设置,对各载波有64QAM/32QAM/16QAM/DQSK/QPSK/DBPSK/BPSK多种调制方式可供选择。
池上高清数字微波采用先进的DVB-T双载波方式,全模式(2048)下采用20.4507MHZ的时钟频率,通道带宽可以达到17.5MHZ;半模式(1024)的带宽为8.5MHZ。
PF-504数字高清微波OFDM调制下码率表
认识了解数字信号的QAM、OFDM调制方式后,再看看池上PF-504的发射接收控制方框图。
发射控制原理方框图如下:
发射控制原理
接收控制原理方框图如下:
接收控制原理
我们可以了解到池上高清数字微波PF-504具有QAM,OFDM,FM三种调制方式。模拟视音频信号直接通过FM方式调制成中频信号;SDI(HD/SD)信号则通过编码生成DVB-ASI信号,ASI码流再经过QAM或OFDM两种调制方式调制成中频信号。中频信号再进行上变频(7G)调制,功率发射,接收端接收RF(7G)信号,经下变频变换成中频信号再进行解调,这就是池上PF-504数字微波整个信号处理传输的全过程。
二,池上PF-504数字微波具体应用
从池上PF-504数字高清微波的原理方框图上还可以看出,数字微波发射控制器还是一款很不错的编码器,SDI(SD/HD)数字信号可以通过发射控制器压缩编码生成DVB-ASI信号,把数字微波专门用作编码器也是一种应用方式,当然我们不提倡这种应用方式。
平时的电视节目微波传输常见有固定的点与点数字信号的传输、数字电视的移动传输两种方式,现在我就数字信号的微波传送结合池上PF-504数字高清微波谈谈自己的使用经验:
在数字节目固定点与点传送时,我们采用数字信号的单载波调制方式(MQAM)。
节目传输时我们可以根据电视节目传输码率的大小,选择QAM调制中码率适合的调制方式,使得我们数字节目传送时灵活性和针对性加强。2010年5月1日,长沙环湘江自行车邀请赛活动的转播中,我们需要从岳麓山传送一套HDSDI信号到省广电中心,我们知道高清数字信号最大码率在19.39Mbps,池上数字高清微波16QAM(rate3/4)最大码率为29.8Mbps,这样将QAM设置为16QAM(rate3/4)就可以完全满足节目对码率的要求。利用池上PF-504MQAM中的64QAM(rate5/6)最高码率可达59.648Mbps,我们还可以采用数字信号编码复用方式对多路数字节目进行复用,在MQAM最高传输码率要求下实现多路节目的微波点对点传输。根据池上PF-504数字微波MQAM中的64QAM(rate5/6)最高码率可达59.648Mbps,我们采用数字复用方式实现了3套数字高清节目的同时传送,也尝试多套标清节目的复用传输,传输效果让人满意。
数字电视移动传输时我们充分利用OFDM抗多径干扰的能力,从而保证快速移动拍摄节目的微波传送。具体信号传送时,大家同样要先了解传送信号的码率,根据节目的实际码率选择恰当的调制方式。
多路复用原理方框图
为配合PF-504的OFDM传输模式,池上还有PP-57型便携微波发送端专门与PF-504接收端配套使用。这里我也简要介绍PF-57便携微波使用时两种使用的操作模式:
A,和便携微波PF-57直接组合成单人模式(如下图A)。
(A)(B)
B,摄像机和PF-57以及微波组成双人模式(如上图B)。
便携数字高清微波PF-57还专门配备有直升机专门天线,我们在2010年5月1日的环湘江自行车邀请赛上很方便的安装在直升机上,使用效果满意。这里需要指出的,由于PF-57是摄像机便携微波,功率较低,理论上直线无遮挡传输范围是5公里,我们实际使用时得到经验,直线无遮挡传输时最好在3公里以下距离,如果距离超过3公里,信号难以稳定。
三,使用上出现过的问题和解决方案
我们在节目传输中也碰到一些问题,经过努力得到解决。2009年中央电视台的中秋晚会节目准备过程中,我们发现传输画面经常静帧,发射端接收端都出现编码报警,经过检查我们发现是高清摄像机的SDI输出口BNC头有点松动,更换摄像机以后故障排除。池上PF-504数字微波对SDI信号要求很高,如果出现编码报警大家一定得注意摄像机的输出,以及摄像机与微波的连接线。再者大家在使用PF-504型数字微波时,多关注微波发射控制端和接收控制端的报警信息提示,PF-504数字微波有强大的报警显示功能,可以时刻提醒你关注信号传输中多个细节,有利于你完成信号的传输。
结束语
数字高清微波作为一种高清数字信号传输设备在节目转播和中应用十分广泛,我们应该多了解传输原理,多分析信号结构组成,熟练掌握设备的使用技能,我们才能保证信号传输的可靠性,才能为节目转播与制作提供有力支持。
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