微波数字电视系统

第一章：绪论 （一）微波数字电视系统组成简介 1、 数字电视概念 所谓数字电视，是将各种格式的音视频信号经过量化或编码转换成由二进制数构成的数字信号，然后对数字信号进行各种功能的处理，再调制到载波频率上通过有线或者无线网络传输，用户端机顶盒接收并处理信号，在普通电视机或者数字电视机上收看收听高清晰图像、声音和其它数字信息的服务系统。 2、 数字电视系统与模拟电视系统的区别 模拟电视与数字电视都有前端控制系统，网络传输系统，终端接收系统，其本质的区别在于数字电视的前端系统处理的是数字压缩信号，用户需要机顶盒接收，模拟电视的前端系统处理模拟信号，后端直接用电视机接收。主要区别如下： ??数字电视采用了先进的图像压缩编码技术，因而每套节目占用的频带窄，可以充分利用频道资源。（QAM 调制方式8M 带宽可以传输6－8套节目，MMDS系统中QPSK 调制可以传输8－12 套节目，模拟电视一套节目要8M 带宽）图像清晰度高，音频效果好，抗干扰能力强，只要能够正常接收，用户端收视效果与前端的效果一致。模拟电视最大的缺点是传输过程中多级放大容易产生噪声，通过长距离传输后信噪比恶化，图像清晰度受到严重损伤，图像对比度产生较大的畸变，相位失真也造成色彩失真。 ??伴音质量大幅度提高。目前的模拟电视，伴音是单声道的，只有个别电视台有双声道的丽音，而数字电视甚至可以提供5.1 的环绕立体声。 ??由于前端是数字信号，能够实现精确控制，方便使用数字加/解扰（CAS）技术，不易破解，轻松解决收费问题；模拟电视也有加解扰系统，但是不能实现精确控制，容易破解。可传输处理综合数字业务，如数据广播等。数字电视的推广，无论是对于消费者，还是对于设备生产企业，甚至是对于整个电子产业、广播行业，都意味着一场巨大的变革。对于消费者而言，数字电视不只是图像更清晰、声音更逼真、频道更多，而是集电视、电脑、电信的功能于一体，使电视的用途由单一性向多元化发展；对于设备生产厂家、电视台、电视制作和传播媒体而言，数字电视的发展给该行业带来数千亿的产值，利用数字电视的交互特点，开展各项增值业务，将推动多种行业的发展 （二）数字MMDS的特点 1、由于电波直接传输，绕射能力低，比8GHz、12GHzK频段雨衰小及空间损耗小，因此可用于远距离传输。一般无中继可传输50~60km。而光纤传输受到光端机功率的限制，无中继仅能传输30km。 　　2、MMDS信号传输方式，沿用了地面电视广播残留边带调幅（VSB-AM）方式，因此接收端可直接下变频到VHF/UHF频段与CATV网接口，用普通的TV机收视。 　　3、因采用VSB-AM制式，占用频带窄，便于实现多频道邻频传输。与光纤传输一样，可采用加/解扰寻址技术，实现付费电视。可实现与立体声FM广播兼容共网，及交互式数据、通讯等业务。 　　4、MMDS传输的图象质量好，可与光纤传输的质量相当。因为MMDS传输链路中，没有许多中间设备，因而不存在引入的噪声、非线性失真和干扰等。而且，MMDS的同轴电缆用户分配网仅为几十到几百户，较光缆干线传输的用户分配网小的多，因此MMDS网的收视质量比HFC光纤/电缆混合网还要高。 　　5、由于MMDS是空中电波传输，不存在中间环节引起的失效或损伤，可靠性高。受自然和人为灾害及局部地区停电的影响也小。 　　6、MMDS工作频段与地面电视广播VHF、UHF频段相比，其绕射能力弱，建筑物对其吸收大，反射波弱，不会产生重影。因此MMDS也适用于大、中城市个体或集体接收，不需敷设光缆耗费大量的财力物力及影响城市美观。 　　7、MMDS传输工作频段比AML、FM微波传输方式工作频段相对要低，其设备技术性能可做的好，设备价格也低。尤其是MMDS下变频器更是小型化、集成化、大批量生产，更显示其性能/价格比优的独特魅力。 　　8、MMDS施工简单，建网快，资金回收快。一般发射台安装、调试数天，系统即可开通。接收天线及下变频器安装也简单。 　　9、MMDS传输网所需工程费用最少，一般为光缆/电缆混合网投资的十分之一，维护费也极低。 （三）数字MMDS系统原理 MMDS（Multichannel Microwave Distribution System）是多路微波分配系统的英文缩写，它是九十年代初期进入中国，九十年代中后期迅速发展。据不完全统计，在我国仅单频道发射系统就有600多套，若再加上宽带小系统，估计有1000多套系统，为我国农村有线电视的发展奠定了基础。但是经十年的发展，国内目前还在使用的MMDS系统，恐怕不到四分之一，而且这些系统大都残缺不齐、带病工作。 数字MMDS系统的核心首先在信源编码和信道调制上采用DVB-C的数字电视标准，调制后的信号进入发射和天馈系统通过空间电磁场直接覆盖用户。图像按照MPEG—2标准压缩，每8MHz带宽压缩6套电视节目，节目数量增加了几倍，图像质量接近DVD效果，所占用的带宽降低了2/3，通过数字CA系统也使历史上遗留的收费难问题得到了解决，而且便于用户管理。相同功率的数字发射机比模拟发射机覆盖半径大大提高数字MMDS系统的核心首先在信源编码和信道调制上采用DVB-C的数字电视标准，调制后的信号进入发射和天馈系统通过空间电磁场直接覆盖用户。图像按照MPEG—2标准压缩，每8MHz带宽压缩6套电视节目，节目数量增加了几倍，图像质量接近DVD效果，所占用的带宽降低了2/3，通过数字CA系统也使历史上遗留的收费难问题得到了解决，而且便于用户管理。相同功率的数字发射机比模拟发射机覆盖半径大大提高。 （四）数字MMDS系统的关键指标： 1 .? 数字MMDS系统设计是一个综合技术指标平衡的过程，只有合理配置，并保证相关设备的整体技术指标，才有可能保证MMDS系统的成功。 2 .? 数字前端设备关键技术指标数字前端设备和DVB-C在有线网络中一样，但考虑到信号需经过无线发射和接收设备。因此，对设备指标，尤其是QAM调制器指标有一定要求。QAM调制器的信号带内特性、频率精确度和稳定度、相位噪声是最为关键的技术指标。QAM调制器有两种输出：中频输出(IF)和射频(RF)输出。一般地，IF指标要优于RF输出指标。因此，建议使用IF输出。 3 .? 数字MMDS发射设备关键技术指标数字MMDS发射机的关键技术指标是相位噪声系数、频率精度和稳定度、互调特性和功放线性。相位噪声系数的最低要求为-90dBc/10kHz，考虑到系统整体冗余，发射机相位噪声达到-100dBc/10kHz较为理想。频率精度的要求为10－8，本振源应精密锁相，保证稳定度在500Hz以内。互调特性要求采用超线性技术(数字预失真或前馈)，保证互调指标。功放线性可以用三阶互调指标衡量，要求小于-50dBc，达到-60dBc较为理想。 4 .? 数字MMDS接收设备关键技术指标数字MMDS接收的关键设备是数字MMDS下变频器和数字机顶盒。同数字发射机一样，数字下变频器同样要求高频率稳定度和低相位噪声。数字机顶盒的要求主要体现在机顶盒内部调谐 （五）微波数字电视系统流程 微波数字电视是一个完备的系统，包括前端控制系统，网络传输系统，终端接收系统。系统具体信号流程如下：卫星码流转发器接收各省未加密的数字卫星节目，输出TS流。加密卫星节目使用带TS流输出的专用解码器输出TS流到复用器。模拟音视频信号使用MPEG-2编码器编码后输出TS流。本地节目的视音频信号经MPEG-2编码器编码后输出的TS流。对于上级网络的有线数字节目，经过适配或解调后输出TS流。以上节目TS流按每6－8套节目为一节目包，将多路TS流复用成多个TS流节目包。TS流节目包进入独立加扰机加扰，由此实现CA系统对用户权限的管理。加扰后的TS流进入QAM调制器，将TS流调制到RF频道，进入发射和天馈系统，最终完成对服务区的无线覆盖。