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太原数字多路微波系统(MMDS)传输覆盖方案

2010-06-03 王晓涛 太原有线电视网络有限公司 依马狮广电网



【摘要】 MMDS(Multichannel Microwave Distribution System)是指通过多路微波传输方式,将电视信号调制到微波频段(2.5G-2.7Ghz),用全向或定向天线发射到所要覆盖的地区,用户通过接收天线接收后收看。
【关键词】 MMDS  调制  覆盖

  一. 概述

  数字MMDS与模拟MMDS相比,增加了传输节目数量、提高了接收信号质量。与有线电视传输方式相比,MMDS具有投资少、覆盖广、施工周期短、维护方便的优点。与直播卫星相比,MMDS增加了本地节目,满足了用户收看本地节目的要求。

  太原市位于山西省北中部,北纬37°
27′~38°25′、东经111°30′~113°09′之间,西、北、东三面环山,南部为开阔的河谷盆地,地形复杂多样,位于山区的郊县农村地广人稀,交通、通讯等设施十分落后。从2005年开始,太原市正式开始有线电视数字化平移工作,截止到2009年末,城区60万有线电视用户已能收看到150多套有线数字节目频道,而偏远山区因有线线路施工困难、成本巨大等因素影响,有线电视信号一直未能覆盖,用户收看电视节目还处在困难的境地。

  为扩大有线电视覆盖范围,实现广大山区用户长期、稳定收看到更多、更好、更清晰的电视节目,同时有效地解决有线电视收费难问题,降低有线电视线路维护运营成本,按照广电总局推进数字电视村村通的发展战略和相关技术标准,太原有线电视网络有限公司制定并实施了以低成本的MMDS-QPSK微波传输方式,使数字电视覆盖太原市周边40KM视距范围的山区农村地区。

  二. 系统组成

  MMDS数字电视前端与有线数字电视前端一样,包括节目源生成、复用加扰、调制、混合及用户管理系统等,MMDS数字前端位于太原有线电视前端机房,节目信号源采自卫星接收机和本地信号源,经过复用加扰、混合后的信号经高频调制后,以点对点微波传输方式发射到MMDS发射台,后者接收后,经过解调、调制后以MMDS方式全向发射,40KM范围内用户通过天线、下变频器、机顶盒等装置接收。MMDS发射天线位于市区西南的庙前山228台,海拔1865.6米,距太原有线前端机房直线距离23KM。下面分别叙述。

  1. 前端节目源处理

  太原MMDS前端目前传输4个频点(516Mhz、554Mhz、592Mhz、630Mhz),每个频点38Mhz带宽,可传6-8套节目,目前共传送40套节目,包括中央台、部分卫视和本省市台电视节目。同有线数字电视前端一样,节目TS流经复用加扰后,被调制到相应频点上(相对于QAM调制方式,QPSK调制具有抗干扰能力强的特点,更适于在复杂、干扰多的空间里传播,因此现在的数字MMDS传输大多采用QPSK调制的方式)。调制后的信号传至点对点微波发射机,以2.3-2.5Ghz的频率发送至228台接收。
MMDS前端信号处理框图如下:

太原数字多路微波系统(MMDS)传输覆盖方案

  2. 上行传输部分

  根据地形特点和发射台距离,我们制定了通过点对点微波传输方式,将调制混合后的数字信号通过2.3-2.5Ghz的微波传送至23KM外的228发射台接收。 

  前端点对点发射部分由10W数字微波发射机和定向发射天线组成,发射机上变频本振频率为1820Mhz,这样将信号调制到2.3G-2.5Ghz的频率上,传至23KM外的228台接收。

  228台接收处理部分由点对点接收天线、下变频器、解调器、QPSK调制器、混合器及监控系统组成。

  上行传输部分的框图如下:

太原数字多路微波系统(MMDS)传输覆盖方案

  3. MMDS发射部分

  MMDS发射天线采用全向天线,安装在45米高铁塔平台,(主要覆盖东部、南部地区的用户),MMDS发射机安装在铁塔下机房,馈线60米,发射频率2.5G-2.7Ghz,极化方式为垂直。

  三. 链路损耗及发射功率计算

  我们下面根据用户接收机的要求以及对空间链路损耗的计算,来算出发射机所需功率。

  根据计算公式:

  Pt= Pr-Gt-Gr+Ld+Lf
  其中Pt:发射机功率
  Pr:最小接收功率
  Gt:发射天线增益
  Gr:接收天线增益
  Ld:自由空间损耗
  Lf:馈线、接头及其它损耗
  接收机应具有较低的接收门限电平和极强的纠错能力,我们设接收机载噪比为
  C/N=18dB(理想值),考虑到天线信号干扰等因素,取C/N =22dB

  ① 按 Pr = C/N + N + Nf
  N为接收机噪声功率
  Nf为下变频器噪声系数,取Nf=2.4dB
  N= KTBr
  K为波兹曼常数,K=1.38×10-23

  W/HZ·K
  Br为接收机带宽,Br=5.75×106 HZ
  T为综合温度系数,T=293K
  则N=1.38×10-23×293×5.75×106=-106.4dBm
  Pr=C/N+N+Nf
  =22+(-106.4)+2.4
  =-82dBm

  ②Gt发射天线增益
  发射天线采用全向天线,增益Gt=10dB

  ③Gr接收天线增益
  用户接收天线可以采用0.6米、0.8米、1米矩形抛物面天线(增益分别为18dB、21dB、24dB)及1.2米、1.5米、1.8米、2.4米网状抛物面天线(增益分别为28dB、29dB、30.5dB、33dB),根据实际使用情况,我们取Gr = 21dB

  ④Ld自由空间损耗
  根据自由空间传播损耗的定义
  Ld = 发射功率/ 接收功率
  = 92.4+20f + 20D
  取频率f=2.6Ghz(中心频率)
  覆盖距离D=40GM
  Ld =132.74dB

  ⑤Lf馈线、接头及其它损耗
  取Lf=2.5 dB

  ⑥考虑到电平储备,取3 dB
  我们计算出发射机功率电平
  Pt=25.24 dB

  最后根据经验公式取修正值后,得出数字宽带发射机功率规划为27.3W。考虑到传输空间雨雪等气候影响,最终采用30W数字宽带发射机。

  四. 安装及调试

  228台MMDS设备连接图及其频率如下

  调试过程中设立监测点,对需要覆盖的区域进行测试,根据测试情况对发射系统进行修正,使系统达到最佳运行状态,确保用户接收。最终测试情况表明,14个监测点4个频点的接收情况良好,其中最远的石岭关(65KM)4个频点的强度为别为70、73、75、74(XG922-01-S机顶盒数据)。B&P

太原数字多路微波系统(MMDS)传输覆盖方案

  参考文献
   1、金国钧 《数字MMDS网路技术》
   2、太原有线电视网络有限公司 《太原有线数字微波传输方案》

 

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