数字与MMDS系统设计

各NeTy「workI ransmit与专数字MMDS系统设计616-陕西省广播电视信息网络股份有限公司李光高剑青段义军一摘要技术人们可以在反射天线周围50公里范围内将100多路介绍了MMDS数字电视系统的整体架构MMDS的发射数字电视信号直接传送至用户。一个发射塔的服务区就可与接收、MMDS系统的技术。MMDS的特点、MMDS与LMDS以覆盖一座中型城市.同时控制上行和下行的数据流。现的比较，MMDS的现状与发展趋势，洋细地介绍了MMDS宽在MMDS使用了传统的调制技术.但是未来的技术将是带无线通信技术#着重分析了数字发射系统和数字电视接收基于VOFDM (Vector Orthogonal Frequency Division系统，以及技术规格和性能要求。Multiplexing)的，接收端与反射的信号相结合.生成一个更强的信号。这种技术成本低廉.常用于远离服务中心一关键词的小型企业接入网，它有时被称为WDSL或通称为宽带MMDS LMDS MMDS 接收与发射距离测算无线技术。无线接入技术如雨后春笋般繁多，GPRS 技术，- . MMDS系统概念CDMA技术. DS-CDMA技术. EDGE技术. LMDS技术.EPON技术等等.这些技术都能为用户提供高速无线通信MMDS (Microwave Multichannel Ditribution System)也服务:随着通信人数的不增增长以及人们对通信能力要求称为微波多路分配系统或多频道微波分配系统。它是- -种利的不断提高，全世界上的通信需求量几乎以每年20%的用微波传输多路电视节目的分配系统。MMDS系统是-一个区速度不断递增着,而且迄今没有减缓的迹象,用户终端的域性的广播电视系统.可将当地接收到的开路电视节目、卫速率也在突飞猛进.个人用户和单位用户的无线接入正向星电视节目和自办电视节目以及调频立体声节目.经技术处宽带快速汇聚。显然.接入网的宽带化将成为未来接入网理后形成载有多路电视节目的微波信号由无方向性的微波天发展的主要技术趋向。而MMDS技术作为一种新兴的宽线发射出去.供具有接收能力的用户收视:或者由定向天线带技术..正以其自身的特点成为人们一种切实可行的宽带发往特定方向，由特定用户接收。选择: MMDS技术其实也是一种无线通信技术.这种技术随着我国有线电视的迅猛发展. MMDS传输系统以传输的英文全名为Microwave Multipoint Distribution距离远.图像质量高.投资费用少.建设工程短等优点,已Systems.中文含义叫无线微波多点分布式系统技术。这成为我国地.市级和县级市有线电视代替光缆和电缆的超干种技术是最近才发展起来的通过无线微波传送有线电视信线.干线.实现有线电视联网.向乡。镇.村广大山区.农号的一种新型传送技术,这种技术不但方便安装调试.而村覆盖的重要手段。国家无线电管理委员会规定: MMDS的且由这种技术组成的系统重量轻、体积小.占地面积少,工作频段为25355 MHz-2599MHz.仅有64MHz带宽,传送8个很适合中小城市或郊区有线电视覆蓋不到的地方。这种技频道中国煤化工与国际接轨. GY/术是一种通过视距传输为基础的图像分配传输技术,它的T12YHC NM H G频段扩展为2500正常工作频段一般为2.5GHz~3.5GHz.这种技术不需要MHz~2700MHz频段.200MHz 带宽，也仅能传送24-30个安装太多的屋顶设备就能覆盖-大片区域.因此利用这种8M频道节目.频道容量能满足实际数字电视需求。一些省.现代电视技术962008.3网络与传输市级有线台已用光缆/电缆混合网(HFC)覆盖大.中城市.射机.成本造价较高.发射机置于室内.维护方便:宽带发但对广大乡、镇.村.尤其是地形复杂的山区及边远贫困地射机特点,简单.使用方便.覆盖范围较小.一般在30公区.采用HFC网是不现实的. MMDS仍是CATV联网覆盖里半径以内成本低，很受经济不太发达地区用户欢迎.它非常有效的方式.因此MMDS系统采用数字压缩技术,扩大可置于室外天线后部.免去建机房及购买馈管和波导的费频道容量，已势在必行。用。由于MMDS系统是将前端的电视信号通过无线电波向空中发射，在覆盖范围内.用户借助廉价接收设备便可接二MMDS设计原理收.如何杜绝非法用户就成了一个令人困扰的问题。但也并不是没有解决办法.就这种问题有以下几种解决方案在1. MMDS单频发射系统前端加上可寻址加扰系统，对信号进行加扰及对用户进行如图1所示。授权。在接收端通过解扰器将信号还原为可收看信号,这样即使盗接信号者有解扰器.由于其未被授权.也只能收17/1到加扰后被扰乱的信号:在MMDS发射前端加扰(编码).发花聘下):接收用户可向加扰单位购买解码器，安装在接收端的前端就可收到信号。串工会电器目前加扰有三种方法:●视频加扰:m5单次道发射系统“●音频加扰:●音视频全部加扰.MMDS系统作为一级供电发射系统.应有两个独立电源2.宽带系统发射或自备发电机.并备有交流稳压电源。输出电压电力供给要如图2所示。没有短暂的脉冲电压.或采用铁磁稳压器.可抑制各种浪涌电压和雷击时从电源进入的感应电压。MMDS系统微波站必省干出下须可靠接地.按国际通信标准要求:收发天线系统接地电阻发信号不应大于40:技术用房接地电阻不应大于40:设备系统AS:接地电阻应小于40;设置在铁塔(或高层建筑)上的设备接地电阻应小于4 Q: MMDS系统的工作接地系统.保护接地系统和防霄接地系统应分设接地体,再将三个接地体汇接2MMDS宽带发射系统成一个总接地系统。MMDS系统必须有良好的防雷设施，供电线路和通讯线路也必须有防雷措施;雷击放电时产生巨大的能量.除直接通到地面外.还可通过长传输线产生感应电3. MMDS接收系统的信号流程进入电子设备。所以MMDS系统的发射机房主发射天线的传如图3所示。输线要每隔1~2米安装不锈钢接地夹子.上.下端应与铁塔金属结构连接.然后在塔底接至接地系统。MMDS系统的发1DE3 e. MMIDS射机与频道合成器之间的传输线应尽量短.频道合成器波导输出口鉅离墙面至少0.6米。为保护发射机系统正常运行(尤3其是大功率发射机).应保证机房内通风和室温的条件.机房MMDS原理设计如下: MMDS的传输发射方式分单频的温度应保证在0~45" C之间。有条件的最好采用空调设点发射机和宽带发射机两种:单频点发射机特点,可靠性备.以保持机房内的温度为+20* C-+27* C的理想温度.因比较高。如某- -路发射机发生故障中断了发射.不会影响为频中国煤化工向发射频率稳定度及其他路信号的传输:传输距离较大。覆盖范围最大可达50发射机YHc N M H G动保护而暂时停机.公里以上。通常传输12路电视信号的农村有线电视网要覆直到温度恢复为止。另外，低温会引I起设备内部的冷凝.会盖30公里以上距离都使用此类发射机.由于它采用独立发影响电气性能。此外MMDS系统的房屋与天线铁塔应尽量靠2003网络NeTworkI ransmit与专渝近. MMDS机房最好设在楼顶上,以缩短馈线长度:拐弯要少.表2自由空间损耗链路计算并要有馈线架。MMDS系统的机房通往室外的走线沟槽、孔洞及公式计算: L-924+204g IF x D)穿墙处，应加以密封.防止雨水、风.雪.霜.雾进入系统机房。序号传输距离(Km)中心频丰(GH2)固定值固定值计算结果Ld=dB122.6124.22在使用MMDS系统来接受信号时.大家需要注意的是接收点的选择.面对发射台方向不能有遮挡,要避开通讯.雷达等干扰源。QPSK调制方式: -种是用64QAM调制方式.工程上采用的在对MMDS信号接受系统调试时，只要使用场强仪，用连接线DVB-C卫星专用接收解码器,设备具有较低的接收门限电平与下变频器、馈电器连接起来。先把场强仪或电视机调到欲收的和极强的纠错能力. QPSK调制方式要求接收门限载噪比为:频道上,然后调节天线的方向角与仰角找到主信号后再微调场强CN=28dB (理想值).但考虑到无线信号的干扰等因素,取仪的频率.反复调整使信号最强MMDS系统的接收天线高度尽CN=34dB。量安装在高层建筑物顶上。考虑到周围树木的影响在冬天安装●接收机噪波功率N: N=KTBr.式中: K- -波兹曼常数.时.信号电平调整得高些,留有余量.因为夏季由于森林树木影K=1.38x 102WHz.K: Br-接收机带宽. Br=5.75 x 10Hz;响信号电平要弱些。MMDS系统的下变频器输出，可对个体信号T- -综合温度系数.取T=293K:则算出: N=- 136.4dBW=进行接收.也能集体接收进入CATV (有线电视)分配网:倘若-.106.4dBm.要集体接收信号时,有的系统直接进CATV分配网.有的系统在●最小接收功率Pr: Pr=CN+N+NF。式中: CN-载噪MMDS接收后，再与本地卫星接收信号及地面电视广播信号在比. 主发射台按CN-22dB设计: NF- -下变频器噪声系数.CATV分前端中混合进入分配网。另外在混合接受信号时,一定取NF=2.4dB:则: Pr=22+ (-106.4) +2.4=-82dBm.要注意考虑频道的分配、交互调干扰.电平均衡等问题。●自由空间传输衰减Ld: Ld=92.4+20lgf+20IgD。 式中:D-为传输距离km; f-为工作频率GHz可按f=2.6GHz代三MMDS距离测算设计入:对于最大传输距离15km.可算出Ld=124.22dB.自由空间链路损耗计算表如表2所示。1.传输视距●发射天线采用360°缝隙天线.发射天线增益Gt =如表1所示。13dB.收.发天线之间无阻挡的最大传输距离为视距.按下公●接收天线采用18dB. 21dB. 24dB (0.6m. 0.8m. 1m)矩形抛物面天线及1.2m. 1.5m. L.8m. 2.4m:圆形网状抛物表1传输视距与发射天线高度的设计面天线.增益为28dB. 29dB. 30.SdB. 33dB.根据传输距离固定值发射塔高(M)发射塔高的12接收天线高的接收天线12视距(Km)长度而定。最远端用户可选1.2m圆形网状抛物面天线.取Gr4.12305.481.4130.81= 28 dB;103.16217.149●馈线.接收头及其他损耗Lf。发射端馈线损耗为ldB;连接器及跳线损耗，接收端馈线与接头损耗损耗2dB.共计式计算:当K=4/3情况时. D=4.12 (Htl/2+HrI/2)总损耗约3dB.系统储备余量为8dB。公式中: HI. Hr为发射.接收天线高度.单位m; D为●发射机功率Pr: Pr=PrCGI-Gr+L+Lf+DL。 式中:P, -视距，单位km。发射功率,C,- -发射天线增益:Pn- -降频器入口电平: G,-考虑到非涅尔区对有效服务半径的影响,视距会略有降接收天线增益:Ls,一空中损耗: AL+Lf-储备.跳线+合成低FI=10.7 (DI*D2DI+D2) ^0.5器损耗。单频道发射机功率的确定如表3所示。单频道MMDS发射机功率=0.1W:共7个频点宽频带. Pr' =Nx20x Pr.2. MMDS宽带发射机选择及链路计算=4x 20x0.1. =18.6W; N-频道数为7。数字电视传输调制方式有两种一种类同卫星DVB-S的由于MMDS覆盖服务区的辐射场形受多种因素影响，微表3发射功率的设计中国煤化工公式计算PuLP-G1-Gr+Ld+L+Of序号接收功事发射天线增接收天线增馈线长虞懊线视耗合成器损I接头及其:1HCNMHG取地面修正系数-05P (dBm)益(dB)m)(dB]耗(8)损耗(dB)(d8)Pl (dBm)P (w)(约ldB-3dB)-722410 1.0021.220186.6现代电视技术982008.3网络与传输波电波在传输路径上受地形.树木.高层建筑等的多径反射和折射影响比较大.在影响较严重时可能使电波的深度衰落加剧.此外,应在距离较远的地方应增加接收天线的高度来保证场强.信噪比等指标。同时,在系统验收时.测试端测试的方360 1水年报化1180 1曲直板蛇)式和方法应遵循相应的行业标准。因此.通过上述理论计算得到的场形分布数据会与实际工程实测数据之间存在- -定差异。3. MMDS收、发射天线1西责程化)花电形(水平组化1(1)全向发射天线发射天线可以根据实际覆盖要求选择不同辐射场形.不同方位角.不同的极化方式.不同天线增益.发射天线产品风速200km/h.适用于各种气候环境:所有金属件直接接和场形如图4所示。地。防雷电感应。缝隙发射天线技术特点:提供水平或垂直极化全向或(2) FT05HV系列抛物盒式天线不同方位角.不同辐射场形.不同天线增益的各种MMDS产品特点:抛物线式天线是利用柱形抛物面的一部分作发射天线，与波导或同轴电缆连接有两种接口方式.有加为反射器.因此具有主辨方向性强,旁辨低.增益高等特点,压密封.顶端安装或侧面安装等各种形式.可根据各种广泛应用于MMDS系统发射台及中继站作为定向或扇区发射MMDS系统要求选择.以求最佳覆盖:并具有0.5度~1.5天线。有水平/垂直极化两种方式.可改变抛物线反射器的度波束下倾及零点填充增强效果，以解决高大发射塔同周口径，尺寸和曲率.组成不同方向性.不同天线增益的各种围近区场的盲区覆盖问题。全封闭在玻璃钢天线罩中,防抛物线式天线.以满足不同覆盖区场形需要:结构紧凑.采水.防尘.防大气污染侵蚀;结构坚固.安装简便。抗最大用空板组件.重量轻.风载小，天线安装方便,可靠;所有资料索引号: EC018AXON廿年读而不会努力铸就行业全牌地位欢迎莅临NAB 2008展台: SU11620信号处理产品欧洲著名品牌CTVA电中国煤化工荷兰艾崧数字设计有限公司北京代表处Axon DigitalYHC N M H Gntative ffie地址:北京市海淀区阜成路115号《北京印象)1号楼2单元804室邮端: 10电话: +68-10- 8144999传真: +8-10-8814 6202 Emalt int cn@axon.vhtp:/ww.axon.v99Atvanced Teirion20083 *网NeT:Twork络ransmit与传输金属结构件接地良好.防雷电。统，并且已经投入使用。不仅传送多套电视节目，同时还将传送高速数据，成为我国数字MMDS应用的先驱。数字四MMDS技术可以提供的业务MMDS不应该单纯为了多传电视节目,而应该充分发挥数字系统的功能，同时传送高速数据.开展增值业务。高速数据MMDS技术可以为用户提供多种业务功能.这包括点对业务能促进地区经济的发展，同时也为MMDS经营者带来更点面向连接的数据业务.点对多点业务、点对点无连接型网大的经济效益。络业务。点对点面向连接的数据业务是为两个用户或者多个MMDS (Multichannel Microwave Distribution System)多用户之间发送多分组的业务.该业务要求有建立连接.数据:路微波分配系统.也称无线1有线电视系统，80年代初使用传送以及连接释放等工作程序.点对多点业务可以根据某个于美国, 90年代初传入中国。已成为有线电视系统的重要组业务请求者的要求,把单-信息传送给多个用户，该业务又成部分 .随着数字图像/声音技术和对高速数据的社会需求的可以分为点对多点多信道广播业务.点对多点群呼业务等，出现，模拟MMDS正在向数字MMDS过渡。美国的数字点对点无连接型网络业务中的各个数据分组彼此互相独立，MMDS由于有31个频点.可以传送MPBG-2压缩的上百套电用户之间的信息传输不需要端到端的呼叫建立程序，分组的视节目和声音广播节目。它还可以在此基础上增加单向或双传送没有逻辑连接.分组的交付没有确认保护.除了提供点向的高速英特网业务。对点、点对多点的数据业务外, MMDS还能支持用户终端业在美国的WorldCom公司将把MMDS服务拓展到美国新务.补充业务、GSM短消息业务和各种GPRS电信业务。的市场，该服务可以将固定无线的连接速度从384kbps提高到IMbps.每月服务费也由200美元涨到600美元。据不完五MMDS与LMDS的比较全统计.到目前为止.选择美国MMDS服务的个人用户数量和家庭用户数量已经超过10万户.其中3.2万户是美国MMDS的频率是2.5 GHz~2.7GHz。它的优点是:雨衰WorldCom公司的用户。WorldCom 公司目前除了向各位用可以忽略不计:器件成熟:设备成本低。它的不足是带宽有户提供384Kbps的对称MMDS服务外,还提供每月收费400限.仅200MHz。许多通信公司看中用LMDS技术来作为数美元的服务，此服务为用户提供768Kbps的下载速度及据.话音和视频的双向无线高速接入网。但由于MMDS的512Kbps的上传速度服务:每月收费600美元的服务，则为成本远低于LMDS.技术也更成熟，因而通信公司愿意从用户提供了512Kbps的上传服务和1Mbps的下载服务。服务MMDS入手。它们正在通过数字MMDS开展无线双向高速供应商对于每一个MMDS产品的一次性安装费用为1万美数据业务,主要是双向无线高速英特网业务。与点对多点的元。现在最新推出的MMDS技术装置并没有视行需求,可以LMDS相比. MMDS适于用户相对分散.容量较小的地区.在大型的建筑也有可能在厚重的木质结构建筑中使用:现在从成本上来讲, MMDS低于LMDS。MMDS所能提供的数购买MMDS服务不是一件容易的事.因为许多通信服务供应据带宽同样与可利用的频段、采用的调制方式(QPSK.商正在等待新-代的设备投放到市场上。网16QAM或64QAM)和扇区数量有关。粗略估算.能够提供的容量大约为所占频率带宽的3~4倍,即100MHz的频率带参考文献宽能提供300Mbps ~ 400Mbps的数据带宽.供-一个基站覆盖([1]韩斌杰. GSM原理及其网络优化[M].北京:机械工业出版社，2004,0范围内的用户共享。从对产品的提供情况来看. MMDS比(2]于海斌 曾鹏等.智能无线传感器网络系统M]. 北京;机械工业出版社，LMDS要弱-些,但目前已经有一些厂家。MMDS同样能够2006.作为IP. TDM和帧中继等接入骨干网络的宽带无线接入解| (3]邓雯.数字电视原理、传输与接收[M].北京:人民邮电出版社，2006.决方案。用户通过它可以实现Internet接入.本地用户大容[41明光金乃晖周东有线电视宽带HIFC网络技术[M].北京:人民邮电量数据交换.话音. VoIP, VOD.数据播和标准清晰度或出版社，2007.高清晰度电视信号等多种业务。| (5](美)弗洛伊德数字电子技术(第九版) (M].北就北京电子出版社, 20086Il芬 I中国煤化工Matin P多媒体子系统六MMDS的现状与发展趋势| DMYH.CNMHG虎工业出版社，2000[7]阎题开EruN新一代见而无理入仅不与担用M].北京北京电子出最近，我国有的大城市已经成功地建成了数字MMDS系Il 版社，2008现代电视技术1002008.3