无线覆盖(DVB-S)解决方案.doc

前言一、当前现状目前，我国大部分城市郊区与农村电视用户占到总的电视用户70%以上，但绝大多数只能收看到本地及邻地定时发射的几个不大清晰的模拟电视节目，而且用彩电不如用黑白电视收看得清楚，广大城市郊区与农村电视用户迫切需要看到如城市有线电视网一样的3040套清晰的电视节目。在不同地域的农村自然环境、地形地貌、经济情况等千差万别的情况下，设立一个有效、合理、优化的解决方案将是一个非常重要的工作。怎么解决农村用户的收看丰富电视节目问题，到现在提出了多种的解决方案，其中有利用模拟MMDS方式进行电视节目的传输，这种方式在很多地方都有应用，但由于MMDS传输的频率资源非常贫乏，虽然后来扩展到200MHz带宽，但也只能传输23套节目，而且由于采用模拟方式传输，运营管理等问题一直使这种方式无法大范围的应用。同时也有利用DVB-S方式，应用卫星传输电视节目，个人用户应用接收天线和机顶盒收看，但这种方式无法对各个用户、单位进行管理，同时卫星信号也经常收到不法分子的攻击，使用户不能正常收看节目，而且用户一般只能购买一个天线，这样就只能接收一个卫星的电视节目，收看节目具有很大的局限性。二、系统概述那么究竟应用什么方式才能解决城郊和农村用户收看电视问题？目前CATV传输分配媒介主要为同轴电缆、卫星、光纤和微波几大媒介。有线电缆和光纤资金花费与用户密度无关，维护费用低，人为破坏、自然灾害影响小，复杂程度低。但在城市郊区和农村地区用电缆和光缆来进行有线电视的覆盖显然在经济上是不合算的，同时有某些特殊地区如海岛、有河流或山川阻隔的地区，架设电缆和光缆也比较困难，因此，在农村地区采用无线方式进行电视节目覆盖将是主要实现方式。在覆盖方式上，可以采用模拟方式和数字方式进行节目覆盖，而数字电视具有信号清晰、稳定、可靠，抗干扰能力强等特点。同时采用数字传输，便于实现高安全性、高质量加解扰、加解密，是电视网络收费及增值创收的根本解决方案。模拟加解扰收费管理总是存在这样或那样的问题，只有数字化才能从根本上解决，为广播电视网络带来赢利模式。在一个模拟电视频点中，应用数字方式能传输68套标清数字电视，而且可以实现数据广播、远程教育、电视商务、VOD视频点播、双向互联网等增值业务。我国现有的模拟广播电视网已基本完成了其历史任务，所以必将采用数字方式进行电视节目的覆盖建设。通过上面的分析，确定了采用无线数字方式进行建设是合理的、可行的。目前，在无线数字电视覆盖方式上，主要采用数字MMDS方式进行数字电视节目的覆盖。采用数字MMDS覆盖，数字前端设备有接收卫星节目的卫星接收机；有接收上级通过SDH网络传送的节目，通过网络适配器来接收；有本地自办一些节目通过编码器来编码；不同节目通过处理成TS流，同EPG服务器发出EPG信息一同送入复用器进行复用，经过加扰器，通过CAS系统的加密，输出加扰加密的节目，再通过调制器进行调制，然后接入数字MMDS发射设备。MMDS英文全名为Multichannel Microwave Distribution System，中文含义叫多路微波分配系统。这种技术是通过无线微波传送有线电视信号的一种传送技术，这种技术不但方便安装调试，而且由这种技术组成的系统重量轻、体积小、占地面积少，很适合城市郊区或农村有线电视覆盖。这种技术是一种通过视距传输为基础的图像分配传输技术，它的正常工作频段为2.5GHz2.7GHz。这种技术不需要安装太多的屋顶设备就能覆盖一大片区域，利用这种技术可以在发射天线周围2080公里范围内将几十上百套多路数字电视信号直接传送至用户。数字MMDS无线覆盖系统新建或原有模拟MMDS改造中，特别推荐QPSK数字卫星调制技术，同比QAM其优点如下： 抗干扰能力强：能很好的解决相邻MMDS发射台的同频干扰问题。 组网更加容易：具有更低的接收门限电平和超强的纠错能力，降低用户接收难度。 更低成本接收：用户采用低成本接收天线和DVB-S数字机顶盒，更加有利于农村数字电视的推广。 性价比更高：FM微波的价格，数字MMDS的效果。平原、浅丘地区宽带数字MMDS发射可覆盖2080公里。 覆盖方式灵活：山地、河谷地区采用光纤联网及小功率数字微波基站发射。 收视效果更好：覆盖范围内的用户都能收看到同比DVD的效果。 数字MMDS系统组成数字MMDS无线覆盖系统由四个部分组成：数字前端系统、数字发射和传输系统、用户接收系统和用户管理系统。一、 数字前端系统目前卫星电视节目基本上都已经实现了数字化，而MMDS的节目源大多来自卫星接收，利用TS流卫星接收机可以直接将数字流传送到复用器；部分模拟节目和自办节目，需经过MPEG-编码器转换成TS流，再送入复用器；而通过SDH发送来的数字节目，由网络适配器将DS3数据流还原成MPEG-TS流。复用器将输入的多路数字节目进行复用和再复用。复用器输出的数字流，经过独立加扰机实现信号加密处理，以实现节目源管理。独立加扰输出的数字流经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。1、TS流卫星接收机DVB-S卫星接收机接收和解码卫星数字电视节目，从ASI接口直接输出一路或多路TS流信号送入复用器再复用。2、TS流复用器复用器将多路TS流进行复用或再复用，以实现在一个模拟通道中，传输多套数字节目。3、独立加扰机加扰机对输入的TS码流进行数字加密，向TS流中插入用户管理信息，以实现条件接收。4、MPEG-编码器编码器对模拟音视频信号进行实时编码以实现数字化，符合MPEG-标准，压缩码率为215Mbps连续可调。5、网络适配器适配器是DVB和SDH前端的接口设备。发送节目时用于DS3发送器，将MPEG-格式的TS流转为DS3数据流进行传输；接收节目时用于DS3接收器，将接收的DS3数据流还原成MPEG-格式的TS流。6、码流分配器ASI码流分配器能将TS流信号进行数据处理并多路分配，以实现数字电视前端设备间的联接。7、QPSK调制器将TS码流调制到射频载波上，完全符合DVB-S标准。接收端可直接用数字卫星接收机进行接收。二、 数字发射和传输系统一种方式是将多台QPSK调制器输出的射频信号经数字混合器混合以后送入宽带数字MMDS发射机；另一种方式是将射频信号经数字混合器混合以后送入数字光发射机，再经光缆送入宽带数字MMDS发射机，然后数字微波信号经过天线发送出去。1、数字混合器 对已调制过的多路射频输入信号进行合成，然后送入宽带数字MMDS发射机。2、数字光发射机 将数字信号混合器送来的多路数字信号转换为光信号，经光缆送入数字MMDS发射机。3、数字MMDS发射机数字MMDS发射机包括单频道发射机和宽带发射机，完成多路数字射频信号或数字光信号，经变频、滤波、AGC控制、激励、功率放大，然后送入到微波发射天线。4、数字MMDS中继发射机 数字MMDS中继发射机将接收到的数字MMDS信号直接同频中继发射到主信号不能覆盖到的区域。5、MMDS发射天线采用水平极化或垂直极化的方式将数字MMDS发射机送来的微波信号发送出去。三、 用户接收系统用户接收端使用MMDS接收天线和数字MMDS下变频器，接收下来的数字信号送入DVB-S数字机顶盒。数字机顶盒将数字信号还原为音视频信号或经调制成电视射频信号，这样普通电视机就可以收看了。同时数字机顶盒可实现针对用户和节目的有条件接收管理。1、MMDS接收天线将微波信号接收下来，送入到数字下变频器。2、数字下变频器数字MMDS下变频器用于将2.5GHz2.7GHz频段的信号变为数字机顶盒能接收的频段。3、数字机顶盒 数字机顶盒将下变频器送入的数字射频信号进行解复用和解码，变成音视频信号或调制成射频信号送入电视机。四、 用户管理系统用户管理系统-SMS主要是指有条件接收系统-CAS，系统实现对节目源和用户的授权管理。1、CAS系统TS数据流经过复用器复用之后传到独立加扰器对数据流进行加扰，加扰之后的数据流再经过调制器发送到用户端，在整个前端过程中起重要作用的是独立加扰器。CA前端主要由独立加扰器CWG（Control Word Generator）控制字发生器、EMMG (Entitlement Management Message Generator）授权管理信息发生器、ECMG（Entitlement Control Message Generator）授权控制信息发生器三大主要部件构成。CA的核心是CW的加密与传输的控制。在采用MPEG-2标准的数字电视系统中，与节目流CAS相关的两个数据流：授权管理信息EMM和授权控制信息ECM。由业务密匙SK加密处理后的CW在ECM中传送，ECM中还包括节目来源、时间、内容分类和节目报价等节目信息。对CW加密的SK在EMM中传送，SK在传送前要经过用户个人的智能卡分配的PDK的加密处理，EMM中还包括地址、用户授权信息。2、SMS系统SMS通过CAS的用户管理接口向CAS发送授权请求，响应请求后产生一个EMM，复用器把接收到的EMM信息复用到TS流。3、STB管理STB(用户机顶盒)在接收到EMM(用户授权管理信息)后产生授权，正确解开ECM(用户控制信息)中加密了的CW(控制字)。STB把CW写入DVB标准的解码芯片，这样就可以还原音视频信号或数据了。数字MMDS系统设计一、设计要点1、信号源首先要确定本数字MMDS传输系统要传送多少套节目，信号源来自卫星节目的使用TS流卫星接收机，其它模拟电视节目及本地区的模拟自办节目，采用MPEG-编码器。2、发射位置根据发射点到接收位置的传播方式和途径，来确定数字前端发射位置。3、发射频率按照国家相关规定要求和实地情况来选定发射频率。4、发射功率通过最远端用户接收距离、覆盖场型和接收信号电平，来推算选用适合的数字MMDS发射机功率。5、调制方式考虑到无线传输实际应用所面临的问题，调制方式首选国际权威标准化组织DVB推荐的数字电视无线固定覆盖的主流调制方式QPSK，具有更好的抗干扰性，更适合数字电视无线传输。6、发射机型从系统的经济性和可靠性来考虑，一般选用数字宽带发射机。但根据用户情况和要求，也可选用单频道发射机。7、天馈系统馈线选用低损耗的波导或同轴电缆，发射机距离发射天线超过50m的宜采用波导，距离近的可用同轴电缆。采用数字光发射机发送信号到数字MMDS发射机的，则选用光缆传输到发射机。发射天线则根据覆盖区域发射场型，选用角度发射或全向天线。二、链路设计主要设计依据是用户端的接收电平或接收端所需要达到的载噪比(C/N)。1、相关参数 发射机功率(P：1dB)Pt：如5W、10W、30W、50W、100W、200W等，可根据传输距离合理选择。 发射天线增益Gt：全向发射天线的增益一般大于10dB，1800角度天线的增益一般大于14dB。 传输线损耗Lw：不同类型传输线的损耗各不相同，尽可能使用低损耗传输线。 接收天线增益Gr：根据接收点信号强度合理选择，一般可选用10dB、14dB、18dB、21dB。 空间传输损耗Ls：Ls=32.4+20Lg(D)+20 Lg(F) 其中：D-空间距离(km) F-发射频率(MHz) 场因子Lf：2dB 下变频器最低门限电平Pr：约-87dBm(20dBuv) 下变频器噪声Nf：约