摘 要：通過簡述PF-503（800M OFDM）在廈門國際馬拉松直播中的使用過程和使用經驗，讓大家對這種微波設備的特點和優、缺點有一些詳細了解！

        關鍵詞：OFDM；移動數字微波；多徑干擾；解碼、編碼器

　　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，沿途既有依山傍海、風景如畫的環島路，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多個國家和地區的近2萬名運動員參賽，其中不乏國際頂尖的專業選手，每年的馬拉松賽都得到數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，馬拉松已經成為廈門一年一度盛大的節日！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島路和市區，環島路部分路段地形復雜，市區內高樓大廈林立，對微波信號傳輸影響很大。移動轉播車發送的信號經過反射、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PF-503（800M OFDM）便攜式移動數字微波收發系統。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任務！

　　PF-503系統使用OFDM多載波調制方式。OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 即：正交頻分復用。它是一種無線環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系統中，任何瞬間都傳送多個數據，單個數據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錯誤隨機化，用許多符號受到的較小干擾代替少數相鄰符號受到的嚴重干擾。

　　在傳統的多載波并行傳輸系統中,整個帶寬經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。可以滿足SDTV數字信號的傳輸需求。該系統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難以比擬的優勢。PF-503（800M OFDM）數字移動微波有四路頻率，分別為774.5MHz，783.5MHz，792.5MHz，801.5MHz。頻段為固定業務使用，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數字移動微波，較以往使用的微波頻率更低，繞射性能更好。

        PF-503(800M)數字微波提供了多種的數字傳輸模式：

       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據變換成時間軸上的調制信號數據，再將這些數據的一部分循環的相加，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：發端控制單元內部結構圖） 

                   

　　PF-503（800M）微波在發端采用的是全向天線。轉播車信號由發端控制單元，到RF單元，經過一個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：發端系統圖） 

                       


　　這套PF-503（800M）數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，信號經自動比較選擇后才進入收端的RF單元和控制單元，但經過多次試驗發現，經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） 

                      


　　經過多次測試和演練，整個42公里的賽道上只需要布置4個接收點，就能夠進行無盲
區的信號接收，但其中很關鍵的是馬車上信號發射端，必須用對講適時報出馬車當前位置，
讓各信號接收點能掌握天線大致方向，并根據演練經驗進行人工微調。馬拉松轉播中，我臺采用的是以數字調制模式傳輸模擬PAL制信號，再將接收到的模擬PAL制信號由光纖傳回電視臺，在臺內進行A/D轉換的傳輸方式，這樣減少了信號的損耗。采用了這套PF-503（800M）數字微波進行馬拉松電視轉播，大大的削減了參與轉播的設備和人員的數量，更重要的是，不管拐角或是上下坡，電視信號都不會有中斷或者閃爍，即使是連續遇到樓宇、樹枝等各種障礙物時，信號也不會受到影響，從而把馬拉松賽事優質完整的轉播信號展現給廣大電視觀眾。

　　當然，我臺的這套PF-503，在使用過程中也總結了一些注意事項，在今后的轉播過程中也是值得注意的：
　　一個是：由于各個接收點是輪流工作的，所以不是賽事一開始大家就都能收到信號，而是輪流類似接力棒的交接，如果提早把接收系統打開，而長時間沒有移動YAGI天線時，他會自動尋找空間中頻率最靠近的、最強的電磁波，并嘗試作解碼動作，由于信號的不穩定和相對較弱，有時將導致接收機的解碼器死機，而我們此時在表頭上也無法判斷出是否死機，一旦真正的信號來了，表頭的指示也上來的時候，才會發現解碼器報警燈依然亮著，信號并沒有被解碼，也就無法傳回總控了。所以我們想出解決方法：在馬車即將到達某點接收范圍之前約1分鐘左右，將接收控制單元重新啟動，避免解碼器的死機。（附下圖：收端控制單元內部結構圖） 

                  


　　其次：由于接收點一般都是在高層建筑頂端，而廈門又是海濱城市，往往有遇到很大的海風，而PF-503的YAGI天線是鋁合金制品，非常脆弱，一旦三腳架倒地，天線必然會折斷或變形，所以非常有必要將整個三腳架做固定處理，或加大墜重。（附下圖：天線實拍）

　　再有：PF-503還配備室內室外對講系統，控制單元和射頻單元可以非常方便地溝通，尤其在馬拉松直播過程中，由于室內同時配備了移動數字電視接收機，我們甚至可以方便地知道比賽的電視畫面，室內工作人員在了解馬車的方位的同時，可通過對講系統與把持天線的人員分享。通過兩屆的馬拉松直播，發現這個對講系統是相當適用的，應盡量使用。

　　PF-503數字微波系統在馬拉松比賽轉播活動中充分顯示了其技術上的先進性，不僅填補了我臺以往在移動信號接收方面的空白，而且在該領域已經處于國內的領先水平。本文通過對該系統的原理的一些初淺分析，使更多的人了解、熟悉并掌握這套系統。由于作者水平有限，且時間倉促，難免有錯誤和疏漏之處，還望讀者不吝賜教。