DVB－S在地面传输中的应用

广播电视事业经过多年的发展，在人口密度较大的城镇里，有线电视的普及率已达到甚至超过了50%，传送的节目数多达几十套，且随着光纤传输的普及，节目传输质量也越来越高，有条件的地方还逐步转换为数字有线电视。有线电视的最大优点是传输频带宽、传输节目多，能为今后的宽带综合应用打下基础。但使用电缆和光缆来进行有线电视的覆盖也存在着工程投资较大，施工周期较长的不利因素，尤其在边远山区、河套水网、沙原荒漠等地带更是难以施工，从而导致许多处于老、少、边穷地区的农村观众常常只能以无线方式观看一两套电视节目，接收质量往往得不到保证，甚至还有完全看不到电视节目的地方。如何使广大农村用户收看到质量稳定、套数较多的电视节目，到目前为止已出现了多种技术方案，基本的思路就是采用无线覆盖方式。比如利用模拟MMDS方式进行电视节目的传输已在很多地方得到应用。MMDS系统具有安装调试方便、系统简洁、传播范围广、投资比较少、施工周期短等优点。但由于模拟MMDS传输系统的频率资源非常贫乏，虽然目前已按GY/T123-98行业标准规定扩展到200MHz带宽，但也只能传输二十几套节目，而且在地理条件较复杂的地区还无法大范围的应用。还有利用DVB－S方式即使用卫星传输电视节目的方式，一家一户使用一面接收天线和机顶盒收看，或是几家共用一面接收天线来收看。但由于卫星数字节目分散在多颗卫星上，一面卫星天线最多只能接收十几套普通电视节目，且这些节目都是各省级台的上星节目，没有本地电视台的自办节目。再者卫星接收管理起来较难，无法确定用户接收天线是对着国内卫星还是对着境外的星。为使广大的农村用户能够看到尽可能多的电视节目而且能看到当地的自办节目，广播电视的科研和技术人员结合新技术的应用设计出了不少的方案。比如开通数字的MMDS作为有线电视的联网覆盖手段等。　　与模拟的MMDS相比，数字MMDS实际上采用了MPEG-2压缩编码作为信源编码，信道编码则采用DVB－C传输标准，将速率高达200Mbps的数字视频基带信号压缩到1.5～15Mbps，并通过传输适配得到传输码流，而且多路传输码流可根据需要进一步复接起来。如果对传输码流采用64QAM调制方式，则在每个8MHz带宽的模拟电视频道内能传送的码率为38Mbps，可传送达到广播级质量的电视节目6到8套。利用原来模拟MMDS的带宽可传送一百余套电视节目。可见采用数字压缩技术，扩大频道容量的效果是很可观的。数字MMDS实现了多路微波相邻频道的数字化。在接收节目的信噪比相同的条件下，数字传输所要求的载噪要比门限值约比模拟电视低大约20dB，所以数字MMDS发射机比模拟发射机的功率小，定向的传输距离要远一些，非定向的覆盖半径要大一些，选用较大功率的发射机，可实现用户的直接接收。数字MMDS使用了S波段进行传输，山峦以及楼房等建筑物对该波段的吸收较大，反射较弱，多径传播干扰较小。由于采用了数字信号传输，抗干扰性强、图像质量好，无噪声和失真的累积影响，还能较好地解决相邻发射台的同频干扰问题。数字MMDS发射机是工作在平均功率上，末级功率放大器处于AB类工作状态，因此功放发射管的功率利用率较高。由于采用了数字方式，可利用CA和SMS系统进行用户的授权管理，通过对信号的加解扰，实现可寻址的收费管理，同时可避免非法接收。数字方式的采用还便于传输处理宽带综合数字业务。如此看来，数字MMDS实际上是DVB－C标准在变通工作频段后的应用，大大拓展了其传输空间。或许是应了那句老话“人的创造力是无限的”。为了进一步改善数字MMDS直接入户的传输质量，有关技术人员尝试将数字MMDS再次加以变通，将信道编码以DVB－S方式取代DVB－C方式。这实际上是将DVB－S方式用在地面无线传输中。与标准的数字MMDS相比，主要的改变表现在以下三个方面。首先是改变了信道调制方式，由64QAM变为QPSK，这样可以降低用户接收的门限。如果是64QAM调制方式，则当载噪比C/N≥28dB可得到稳定的、高质量的图像；而采用QPSK调制方式，则只需C/N≥16dB就可以得到同样质量的图像。其次是展宽了每个频道的带宽。当采用64QAM调制方式时，每个频道的带宽为8MHz，此时可传输的信息速率为38Mbps；而采用QPSK调制方式（卷积速率为3/4）时，要想传输相同的信息，所需带宽为36MHz，这就与DVB－S传输方式相吻合了。第三是接收机接收频段的变化。采用64QAM调制方式，用户用的是变换了频段的DVB－C接收机；而采用QPSK调制方式，用户需要使用变换了频段的DVB－S接收机。由于指配给MMDS的频段只有200兆赫的总带宽，所以每个频道带宽的加宽，意味着可传输节目的减少。尽管如此，采用QPSK方式仍可传送至少40套电视节目，这对农村地区来说，应该不算少了。
MMDS使用了S波段中的2500至2700MHz频段，为了满足用户的直接接收，需对DVB－S接收机的调谐器进行改造，将原来的950至2150MHz的工作频段改为2500至2700MHz，或是在标准的DVB－S接收机之前增加一个下变频器。笔者曾观摩过一个山区县进行的MMDS无线覆盖试验。其前端机房位于县城中心，已进行了数字化改造，为今后有线电视从模拟向数字平移打下了基础。不久以后，县城及其周围平原地区便可看到数字有线的电视节目了。为了解决山区看电视的问题，该县在山区的几个制高点上与移动通信部门共同设立了基站，将前端调制好的QPSK中频信号通过光缆线路传至各个基站，经过上变频和功率放大，使用全向缝隙天线向外发射。每个基站的数字发射功率只有几瓦到十几瓦，但多个基站的共同作用，可满足约两千平方千米的山区中个体用户的直接接收。通过这样的一个MMDS传输系统，该县顺利实现了数字有线电视的全县联网。实际的设备配置大致如附图所示。　　由图可见，在这个系统中，有线网络和无线覆盖传送的是相同的节目内容，只是服务的区域不同而已。在对用户的授权管理方面，则使用了统一的加扰设备。用户接收使用特制的QPSK接收机，使用普通的鞭状天线，如果信号较弱的话还可以架设室外定向接收天线。