迈克数字MMDS无线覆盖系统设计方案

一、数字MMDS无线覆盖系统方案显著特点     ·QPSK调制方式，系统载噪比、相位噪声等指标要求很低，接收灵敏度高、抗干扰能力强，接收端安装极其简单而稳定可靠，非常利于整个工程实施及运行；接收天线和降频器采用普通模拟微波的接收天线和降频器，无需特别要求。
    ·开放的CA系统，可嵌入用户指定的机顶盒，可与任何SMS接口；标准的CA系统，可嵌入符合DVB标准的机顶盒；
    广播局可选择任何厂家的数字电视设备，这些设备均为DVB标准设备，可用于有线电视、微波数字电视、MUDS数字电视系统。
    ·本CA系统支持同密运行。我公司CA系统可与任何符合DVB标准的CA系统同密运行，这样运营商可选择多种CA系统，用户也可以选择不同档次的机顶盒。避免CA系统供应商对产品的垄断式供货。
    ·机顶盒由专业卫星接收机厂家制造（如九洲、二菱、通达、长虹等），保证产品的品质及极高的性价比。广播局可指定机顶盒的制造商，解决了广播局对CA系统与机顶盒捆绑在一起的担心。
    ·系统所有产品均为符合DVB标准的产品，产品与其它任何厂家符合DVB标准的产品兼容，我公司的设备、CA系统、机顶盒可与任何其它厂家符合DVB标准的产品配套使用（如汇视源的加扰机，与同方CA同密运行等），没有对用户选择产品的限制。
二、系统总体概述
    1、传输3个频道，每个频道复用12-15套数字电视节目，每个频道占用40MHz带宽，可传输42套高品质（相当于DVD效果）数字电视节目；有线电视和无线覆盖同时运行。
    2、所有节目全部加密，用户经运营商授权后通过数字机顶盒解密收看电视；
    3、数字设备安装在原有线电视前端机房，数字信号混入HFC网络，在发射点附近取出数字信号发射。有线电视用户，MUDS/MMDS网络用户可通过数字机顶盒收看数字电视节目；
    4、信号源可采用视音频信号通过MPEG-2压缩编码器编码输入复用器；也可通过卫星解调器输出TS流到复用器；
    5、复用器将12-15套节目的TS流复合为1路高码流的TS流；
    6、复用器输出TS流到独立加扰机，加扰机在CA系统控制下对节目流加扰，并将ECM、EMM信息混入TS流形成加扰的TS流。
    7、加扰TS流采用QPSK调制方式，送入有线电视网络传输至MMDS/MUDS发射点，发射机工作在线性工作区，可满足数字电视信号传输技术要求；
    8、MMDS用户购买嵌入CA模块的机顶盒，经智能卡授权解扰数字电视信号，解压缩后形成模拟的音视频信号（AV信号）输出到电视机。
本系统建设的目的：
    近几年市到各乡镇以及部分村庄开通了有线电视。但离城镇较远的分散农村，仍存在收看不到电视广播的盲点村，对这些村若采用光缆进行联网，存在投资大、施工困难等问题，一时难以实施光缆联网。为了较快解决偏远、分散农村用户收看电视的问题，拟采用无线覆盖方式作为光缆联网的辅助手段，用较少的投资，较快的速度解决这些盲点村农民收看到丰富多彩的电视节目的问题。
    本系统覆盖农村光纤网不能覆盖的用户，并能加密以实施有效的收费管理。系统应有足够的安全性、先进性、可行性、实用而又可持续发展。因此，本方案根据有线电视网络公司的总体规划原则，提出利用现有网络和设备的资源，因地制宜，采用微波数字化发射方式。数字电视微波建成后，系统能实现：
   ·覆盖大部分地区，解决农村电视收看问题

    充分利用现有资源，分步实施：
    本方案采用一套宽带的MMDS数字微波，传输45套高品质的数字电视节目，覆盖农村用户并实现智能化收费管理，逐步升级开展多功能增值业务。
    一期工程首先建立单向数字电视微波传输系统，通过智能卡实现授权管理、收费等功能；二期开发以电话为回传路径的双向系统，与SDH数字电视光纤环网融合，增加视频服务器和网管系统，实现VOD等功能；三期工程与国家有线电视骨干网联接，共享各种资源。
    数字CA系统的兼容与升级：
    我公司开发的CA系统，采用符合DVB标准的加密算法，具有自主知识产权，掌握了核心技术，能与符合DVB-C标准的国内外厂家的设备兼容。加扰机采用通用的进口独立加扰机，能适应符合DVB-C标准的国内外各种CA系统。机顶盒程序可完全升级更新，并能提供第三方的软硬件兼容接口。
    在系统组建中，不仅应考虑到微波网目前各种业务实际要求，还应充分考虑将来业务种类增长的需求。从实用性、经济性出发，着眼于近期目标和长远的发展，选用先进设备，进行最佳性能组合，构造一个性能最佳的实用性系统。因此，我们不建议采用非标的数据扰乱式加扰（安全性差，无法升级和兼容），也不建议采用象中央台那样的功能齐全、价格昂贵、系统复杂的CA系统。因为数字电视技术发展迅猛，软硬件价格呈几何下降，因此我们建议采用可升级、能兼容的硬件设备，具有操作简单、方便实用的CA系统和管理系统，并提供第三方软件兼容。
    ·GY/T170-2001    《有线数字电视广播信道编码与调制规范》
    ·GY/Z 174-2001   《数字电视广播业务信息规范》
    ·GY/Z 175-2001   《数字电视广播条件接收系统规范》
    ·GY/T 161-2000　 《数字电视附属数据空间内数字音频和辅助数据的传输规范》
    ·GY/T 163-2000   《数字电视附属数据空间内时间码和控制码的传输格式》
    ·GB/T 17975.1-2000《信息技术 运动图像及其伴音信号的通用编码 第1部分 系统》
    ·GB/T 17975.2-2000《信息技术 运动图像及其伴音信号的通用编码 第2部分 视频》
    ·GB/T 17975.3-2001《信息技术 运动图像及其伴音信号的通用编码 第3部分 音频》
    ·ISO/IEC 13818  《MPEG-2运动图像及其伴音信号的通用编码》
    ·TR 101 200     《DVB技术规范和标准使用指南（DVB-COOK）》
    ·TR 101 288     《电视系统中电子节目指南的实际编码（DVB-EPG）》
使用以上规范，以保证系统的开放性，能够与符合标准的第三方厂家设备进行互联、互通，支持多种接口协议，支持广泛的节目信源。

    数字设备的实用性和兼容性：
    本系统采用成熟的国产化的数字卫星接收、复用、QAM调制等设备，加扰机采用独立加扰机以完成符合DVB标准的CA，并可实现与符合DVB标准的第三方CA兼容。这些设备在以后的本系统升级或在有线电视数字化建设中均可正常使用。
    系统的标准化和开放性：
    系统设计中采用的系统、设备、应用软件等都符合中华人民共和国国标及广电总局制定的相关行业标准，如无相应国标，则遵循相关国际标准。系统设计遵循的部分标准如下：
  ·GY/T198-2003   《有线数字电视广播QAM调制器技术要求和测量方法》

二、数字MMDS无线覆盖系统组成
    在数字MMDS无线覆盖系统新建及原模拟系统的改造中，我们特别推荐QPSK调制方式，即MMDS-S方案。它由四个部分组成：数字前端系统、数字发射和传输系统、用户接收系统和有条件接收、用户管理系统。
各部分功能
    1、数字前端系统：
    （1）利用TS流卫星接收机直接将卫星传输的电视节目还原成MEPG-II TS流传送到复用器；
    （2）对于模拟节目（如自办节目），需经过MEPG-II编码器，再送到复用器。
    （3）复用器将输入的多路数字信号进行复用和再复用。
    （4）复用器输出的数字流，经过加扰机进行信号的加密处理，以实现节目源管理。
    （5）QPSK调制器实现信号调制，将TS流数字信号调制到射频信号上。
    2、数字发射和传输系统：
    多台QPSK调制器的射频信号，经数字混合器混合后送入宽带数字MMDS发射机（或经光发射机后，通过光缆送入宽带数字MMDS发射机），微波数字信号经过发射天线发送出去。
    3、用户端接收系统：
    接收端需使用MMDS接收天线和符合数字要求的MMDS下变频器，送入数字机顶盒。数字机顶盒将数字信号还原成音视信号，用普通电视机接收收看。是字机顶盒同时实现针对用户和节目的有条件接收。
    4、用户管理系统：
    用户管理系统主要是指有条件接收系统（CAS）。该系统实现对节目源和用户的授权管理。
    5、数字MMDS-S系统图示

三、数字MMDS无线覆盖系统设计

数字MMDS无线覆盖系统设计

1、设计步骤：
    （1）确定信号来源：卫星节目采用TS流卫星接收机，本地及其他模拟节目需采用MEPG-II编码器。
    （2）确定发射功率：根据发射点位置和远端用户距离，推算发射机功率。
    （3）确定发射频率：选定频率要符合国家要求。
2、数字前端调制方式的选择：
    考虑到无线传输实际应用所面临的问题，一般地调制方式首选QPSK方式，采用QPSK具有较好的抗干扰特性，更适宜于无线传输，是国际权威标准化组织DVB推荐的数字电视无线传输的主流调制方式。
    PT ：发射机功率dBm      GT ：发射天线增益     
    L：Ld=92.4+20lgf+20lgD  当f=2600MHz频率时，Ld=100.7+20lgD
    LA ：天馈系统损耗        GR ：接收天线增益         
    N：下变频器入口噪波功率 取-97.4 dBm(功率带宽45MHz)
    NF：下变频器噪声系数
    发射机功率100W/22*3=31.8dBm（3个频道）
    频率2.6GHz               视频等效带宽5.75MHz
    跳线损耗0.6dB            合成器损耗0.75 dB
    馈线长150m                馈线(椭圆波导)损耗2.12
    发射天线增益14dBi
    下变频器噪声系数4dB
    C/N=31.8+14-（100.7+20lgD）-（0.6+0.75+2.12）+18-（-97.4）-4=53-20lgD
20lgD=53-19=34   lgD=34/20=1.7  D=50km

3、发射天线和天馈系统设计：
    MMDS的视线距离设计：
    D=3.56(ht1/2+hr1/2)km   ht：发射天线高度, hr：接收天线高度

发射天线高度ht	接收天线高度hr
	3 m	24 m
60 m	34km	45 km
80 m	38 km	49 km
100 m	42 km	53km
130 m	48 km	59 km
200 m	57km	67 km
500 m	86 km	97 km

    因此发射天线应距离地面至少100m以上才能覆盖40km的半径地区。
4、微波干线传输系统的指标计算：
    载噪比C/N=PT+GT-L-LA+GR-N-NF

    采用100W宽带发射,发射3个频道，使用18dB全向天线可覆盖50km以上（若天线高度满足要求）。
    数字MMDS发射机主要技术指标

项目	性能要求
输出数字功率	100W
输出频率	2500～2700MHz
输出阻抗	50Ω/N型
输出端反射损耗	≥19dB
频率稳定度	≤±1Hz
相位噪声	≤－110dBc( 距载波频率10khz处)
载波频率稳定度	±500Hz
频率响应	±0.25 dB
群时延	40 ns(峰-峰)
误码率	1x10-9
带内杂散物	－60dBc
带外杂散物	－60dBc
输入频率	2500～2700MHz
输入阻抗	50Ω/L16型
输入电平	0dBm

5、用户接收系统：
    微波信号覆盖区域的用户，天线接收信号经下变频器转换到机顶盒输入频率直接送入机顶盒，机顶盒经智能卡授权解扰数字电视信号。

个体用户接收系统

6、加扰授权及管理系统(CA&SMS)

    为保障运营商利益，必须对节目进行加密操作，这就需要有相应的CA接口设备以及CA系统的协同配合。复用器输出的信号，进入CA接口设备后（独立加扰器），该设备将与CA系统协调工作，将节目码流进行解复用、加扰、插入相应的解密信息（ECM）、授权信息（EMM），然后重新将码流复用产生加扰TS，通过ASI接口输出。供调制设备使用。
    每台复用器信号分别送入加扰机加扰，共3台加扰机。
    ·传输42套高品质（相当于DVD效果）的电视节目
    ·实现收费智能化，彻底解决收费难题
    ·按节目收费，实现分级增值业务
    ·系统可平滑升级，完成多功能业务（如IP、VOD等）

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