試論數(shù)字電視MMDS無(wú)線傳輸網(wǎng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

陳宇

[摘 要]多路微波分配系統(tǒng)(MMDS)是一種點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)信道分布、提供寬帶業(yè)務(wù)的無(wú)線技術(shù)。本文就數(shù)字電視MMDS無(wú)線傳輸網(wǎng)的設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討,在分析數(shù)字電視廣播MMDS無(wú)線傳輸網(wǎng)主要特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對(duì)于數(shù)字電視MMDS無(wú)線傳輸網(wǎng)組成進(jìn)行分析。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字電視 多路微波分配系統(tǒng) 無(wú)線傳播網(wǎng)

一、引言

數(shù)字無(wú)線傳輸MMDS與HFC網(wǎng)絡(luò)一樣可進(jìn)行數(shù)字普通清晰度和數(shù)字高清晰度的傳輸和廣播,也可進(jìn)行高速因特網(wǎng)等寬帶信息服務(wù)。數(shù)字無(wú)線覆蓋MMDS系統(tǒng)傳輸距離遠(yuǎn)、并可多次中繼、發(fā)射功率低、節(jié)省頻率資源、抗干擾強(qiáng)、易于加解擾。可迅速實(shí)現(xiàn)對(duì)廣大的農(nóng)村電視用戶的多套電視節(jié)目有效覆蓋,投入少,建網(wǎng)快,維護(hù)成本低,用戶接收設(shè)備使用簡(jiǎn)單方便基本免去上門服務(wù),同時(shí)前端采用條件接收(CA)授權(quán),對(duì)用戶收費(fèi)進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)管理,用戶管理透明量化,實(shí)現(xiàn)電視信號(hào)授權(quán)管理,并可開展個(gè)性化收費(fèi)電視等多項(xiàng)業(yè)務(wù)[1,2]。

二、數(shù)字電視廣播MMDS無(wú)線傳輸網(wǎng)主要特點(diǎn)

數(shù)字MMDS技術(shù)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微波通訊技術(shù)為一體的綜合性技術(shù)。數(shù)字電視廣播MMDS無(wú)線傳輸網(wǎng)其傳輸主要特點(diǎn)是:

(一)提高了功率與頻譜的綜合利用。數(shù)字MMDS技術(shù)使用最新的數(shù)字信號(hào)的信源編碼、信道編碼及數(shù)字調(diào)制技術(shù),使數(shù)字信號(hào)的頻譜壓縮,可以在與模擬電視同樣射頻帶寬內(nèi)傳輸?shù)碾娨暪?jié)目多幾倍,頻道資源利用率高,提高了功率與頻譜的綜合利用。以廣播電視網(wǎng)對(duì)編碼器入網(wǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)之一為例:在碼率SMb/s時(shí),包括高速運(yùn)動(dòng)的圖像在內(nèi),主觀評(píng)價(jià)應(yīng)達(dá)到S分,這樣在使用64QAM調(diào)制時(shí),在一個(gè)8MHz射頻通道內(nèi)可得到凈碼率38Mb/s,則在一個(gè)8MHz射頻通道帶寬內(nèi)可以傳送7套高質(zhì)量SDTV節(jié)目。

(二)可獲得穩(wěn)定的高質(zhì)量電視廣播節(jié)目。數(shù)字信號(hào)傳輸具有“峭壁效應(yīng)”,使其接收端數(shù)字信號(hào)門限電平的Cordially,N值比模擬信號(hào)門限電平C/N要求低,各種不同調(diào)制方式門限電平比較。這就是說(shuō),在相同有效覆蓋范圍內(nèi),同樣傳輸狀況下,數(shù)字信號(hào)接收?qǐng)鰪?qiáng)可降低,即是說(shuō)數(shù)字發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率比模擬發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率低也能得到穩(wěn)定的高質(zhì)量電視節(jié)目。數(shù)字調(diào)制信號(hào)它本身因相位和幅度變換相當(dāng)復(fù)雜,所以網(wǎng)絡(luò)中使用所有設(shè)備的幅度非線性失真,相位非線性失真,相位噪聲和傳輸中多徑效應(yīng)產(chǎn)生的色散衰落等諸多因素都將引起接收信號(hào)質(zhì)量惡化。要保證數(shù)字電視廣播無(wú)線MMDS傳輸網(wǎng)的最大有效覆蓋范圍,首先,得保證數(shù)字發(fā)射機(jī)輸出必須按照標(biāo)準(zhǔn)具有高調(diào)制誤差率(MER)的數(shù)字射頻功率信號(hào),這點(diǎn)十分重要。其次,接收端應(yīng)具有足夠的接收?qǐng)鰪?qiáng)的同時(shí)應(yīng)具有高的信號(hào)質(zhì)量,使其接收端具有適當(dāng)接收?qǐng)鰪?qiáng)和比較高的信號(hào)質(zhì)量來(lái)保證數(shù)字MMDS廣播電視網(wǎng)所需的有效覆蓋范圍內(nèi)得到穩(wěn)定的高質(zhì)量電視廣播節(jié)目。

(三)可以發(fā)展多功能寬頻帶綜合信息業(yè)務(wù)。數(shù)字調(diào)制信號(hào)的頻譜類似于白噪聲頻譜,所以嚴(yán)格地說(shuō),用載噪比來(lái)描述數(shù)字調(diào)制信號(hào)不太確切。因此,數(shù)字信號(hào)電平定義為在有效帶寬內(nèi)所送射頻或中頻信號(hào)的均方根值(RMS)功率。對(duì)于寬頻廣播電視網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō),多功能寬頻帶綜合信息業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)是可持續(xù)發(fā)展的項(xiàng)目。由數(shù)字電視衍生出來(lái)的增值業(yè)務(wù),綜合信息業(yè)務(wù),可實(shí)現(xiàn)圖文電視、交互式電視(NVOD)、視頻點(diǎn)播(VOD)、信息點(diǎn)播(IOD)、按次付費(fèi)(PPV),數(shù)據(jù)傳輸,電視購(gòu)物等新業(yè)務(wù)增長(zhǎng)。為確保這些新業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn),新建數(shù)字電視廣播無(wú)線傳輸網(wǎng)時(shí),應(yīng)對(duì)新業(yè)務(wù)發(fā)展留有足夠的冗余度,同時(shí)應(yīng)具有一個(gè)安全可控的綜合業(yè)務(wù)管理平臺(tái)。

三、數(shù)字電視MMDS無(wú)線傳輸網(wǎng)組成

(一)數(shù)字MMDS無(wú)線單向傳輸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

MMDS數(shù)字電視廣播無(wú)線傳輸網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成由四子系統(tǒng)組成:前端系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、用戶終端系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)組成。因?yàn)閭鬏斚到y(tǒng)中接入網(wǎng)是采用無(wú)線傳輸媒介(軟媒介),所以傳輸系統(tǒng)部分與有線數(shù)字電視廣播傳輸網(wǎng)的傳輸系統(tǒng)部分差異較大外,其余三個(gè)子系統(tǒng)與有線數(shù)字電視廣播傳輸網(wǎng)系統(tǒng)雷同。

前端系統(tǒng)是數(shù)字電視廣播無(wú)線CDs傳輸網(wǎng)的心臟和信號(hào)源頭。前端系統(tǒng)其主要功能是將MMDS傳輸系統(tǒng)來(lái)自不同信源的所運(yùn)營(yíng)的各種業(yè)務(wù),各種信號(hào)重新組合,構(gòu)成新的本系統(tǒng)信源節(jié)目傳輸包通過(guò)傳輸系統(tǒng)傳送到用戶終端系統(tǒng)。隨著無(wú)線電視廣播網(wǎng)迅速普及,由數(shù)字電視衍生出來(lái)的一系列嶄新的增值業(yè)務(wù)也呈現(xiàn)出迅猛的增長(zhǎng)趨勢(shì)。對(duì)無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō),為了確保這些新業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn),一個(gè)安全可控的網(wǎng)絡(luò)綜合管理業(yè)務(wù)平臺(tái)就尤為重要,不僅用于控制用戶的授權(quán),并為用戶提供一個(gè)安全保密的通道,使非授權(quán)者不可能竊取或篡改他人傳輸?shù)男畔?用戶終端系統(tǒng)只能接收廣播電視臺(tái)網(wǎng)絡(luò)送來(lái)的合法信息,保證信息安全。

(二)數(shù)字電視MMDS無(wú)線傳輸?shù)男畔?lái)源

廣播電視臺(tái)確定數(shù)字電視廣播MMDS無(wú)線傳輸網(wǎng)功能,一般信息來(lái)源有以下幾種:(1)外來(lái)信源。衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)、微波通訊系統(tǒng)、有線電視廣播系統(tǒng)、模擬無(wú)線電視廣播系統(tǒng)、Internet網(wǎng)等信源來(lái)的各種業(yè)務(wù)信息。這些信源能提供多節(jié)目傳輸流(MPTS)、單節(jié)目傳輸流(SPTS) , PDH/SDH , Internet網(wǎng)等各種數(shù)字信號(hào)和模擬A/V信號(hào)。(2)自辦信源。由廣播電視臺(tái)自辦各種當(dāng)?shù)匦畔⒒瘡?qiáng)的電視廣播節(jié)目及其他業(yè)務(wù)的信息作為信號(hào)源使用。(3)對(duì)于各種不同信號(hào)進(jìn)行重新組合對(duì)多節(jié)目傳輸流(MPTS)整包統(tǒng)計(jì)復(fù)用后加擾,對(duì)單節(jié)目傳輸流(SPTS)統(tǒng)計(jì)復(fù)用將多個(gè)單節(jié)目傳輸流(SPTS)復(fù)用成為一個(gè)整包的傳輸流后加擾,對(duì)模擬A/V信號(hào)按廣電總局有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行音視頻信號(hào)壓縮、編碼,復(fù)用后加擾等進(jìn)行各種不同的處置,形成所需的傳輸流。

(三)數(shù)字電視MMDS無(wú)線傳輸系統(tǒng)基本參數(shù)

經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的條件接收(CA)系統(tǒng)對(duì)整包的傳輸流后加擾,形成加擾后的DVB-ASLTS數(shù)據(jù)傳輸流對(duì)QAM調(diào)制器進(jìn)行數(shù)字調(diào)制,QAM調(diào)制器應(yīng)符合GY/T 198-2003標(biāo)準(zhǔn)“有線數(shù)字電視廣播QAM調(diào)制器技術(shù)要求和測(cè)量方法”。

根據(jù)DVB標(biāo)準(zhǔn)建議和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,建議無(wú)線QAM調(diào)制器工作調(diào)制狀態(tài)最好采用n= 16, 32, 64可調(diào)。使用狀態(tài)不要超過(guò)64QAM o QAM調(diào)制器輸出頻率一般有兩種:一種與窄帶發(fā)射設(shè)備配時(shí),使用中頻輸出,另一種與寬帶發(fā)射設(shè)備配時(shí),使用增補(bǔ)頻段或分米波頻段的頻率。

特別要注意一般情況下調(diào)制器在64QAM符號(hào)率在6.875Mb/s工作模式下中頻輸出時(shí)調(diào)制誤差率(MER}42dB,射頻輸出時(shí)調(diào)制誤差率(MER)> 40dB。但是調(diào)制誤差率(MER)應(yīng)根據(jù)數(shù)字電視廣播MMDS傳輸網(wǎng)規(guī)模酌情考慮的核心。

隨著數(shù)字電視廣播系統(tǒng)日益擴(kuò)大,信息處理越復(fù)雜,前端設(shè)備的來(lái)源、種類、數(shù)量成倍增加,并且實(shí)際無(wú)線傳輸網(wǎng)的傳輸系統(tǒng)機(jī)房很可能與前端系統(tǒng)機(jī)房不在一起,所以對(duì)無(wú)線數(shù)字電視廣播網(wǎng)中所用的所有設(shè)備管理提出了更新更高的要求。 對(duì)無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō),為了確保這些新業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn),一個(gè)安全可控的網(wǎng)絡(luò)綜合管理業(yè)務(wù)平臺(tái)就尤為重要,不僅用于控制用戶的授權(quán),并為用戶提供一個(gè)安全保密的通道,使非授權(quán)者不可能竊取或篡改他人傳輸?shù)男畔?用戶終端系統(tǒng)只能接收廣播電視臺(tái)網(wǎng)絡(luò)送來(lái)的合法信息,保證信息安全。

參考文獻(xiàn)

[1]丁立波, 江小華, 張河。基于無(wú)線數(shù)字傳輸技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]半導(dǎo)體技術(shù), 2003,02

[2]古偉, 周華清, 姚作華。海島MMDS系統(tǒng)調(diào)試及維護(hù)[J]有線電視技術(shù), 2009,09