MMDS数字电视发射系统的应用和改进

1MMDS数字电视发射系统的应用和改进刘宏学（宁夏广电总台六盘山电视调频转播台宁夏固原756000）【摘要】本文简介了作为宁夏“村村通”工程主站的六盘山台数字MMDS系统基本原理、组成部分及其功能、核心指标；总结了数字MMDS发射系统中设备稳定性差引起故障的改进经验。【关键词】数字MMDS系统；原理和组成；核心指标；应用和改进一、引言数字MMDS系统（即多频道微波分配系统）由于具有传输距离远、发射功率低、节省频率资源、易于加解扰和组网等优点，是投资少、见效快、维护成本低的广播电视传输手段，它非常符合西部贫困地区的客观现实。在数字直播卫星节目不能完全满足广大的电视观众喜欢收看中央台、本地和各专业频道的节目收看需求时，作为宁夏广电局规划的数字MMDS覆盖主站，我台对“村村通”工程和普及农村数字电视发挥着重要作用。但在近几年的使用中，经常受到系统中部分设备稳定性差的困扰而引起节目停传。为此我台技术人员在维护中分析总结经验，对稳定性差、经常出故障的设备部分进行改进，极大地提高了发射系统的稳定性，降低了停播率。二、数字MMDS系统原理与组成工作在2.5-2.7GHz的数字MMDS系统，它的主要原理是：由卫星接收天线接收经高频头和卫星信号功分器后，送到数字卫星接收机。光纤传输的部分电视信号与当地自办节目的A/V信号需经图像压缩编码后送入再复接器合并成一路数据流，而数字卫星接收机输出的电视数据信号可直接进入再复接器。加扰后的TS流进入QAM调制器，将TS流调制到RF频道，进入MMDS宽带发射机和天馈系统，将数字宽带无线信号发射出去，向空中辐射微波，在微波覆盖范围内的用户，只需用一副接收天线和一个下变频器，就能把接收到的微波变换成电视机能接收的电视信号，供用户收视，最终完成对服务区的无线覆盖。数字MMDS发射系统由条件接收(CA)网管系统、模拟设备(如DVD)、MPEG-2数字编码器、数字卫星接收机、数字多路复用器、QAM数字调制器、DSP上变频器、分米波MMDS发射机和发射天线等组成。它的结构框图如图所示。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，所占用的带宽降低了2/3。数字多路复用器主要是接受2-8路MPEG-2单路或多路节目传输流将其复用成一个多节目的传输流，并且过滤掉空包或不需要的数据包，为后续处理提取相关的节目信息。QAM调制部分：由多路复用器输出的Ts流经CA系统处理后必须经过QAM调制器调制后才能进入MMDS发射机发射出去。QAM调制又称正交幅度调制，它将输入的DVB-C标准数据流调制为射频信号后输入发射机。一般用8MHz的64QAM调制器，这样一个频道内可有效传输38MbpsALVLAnVnMPEG-2编码器MPEG-2编码器MPEG-2复用器数据CA管理系统加扰器QAM调制器MMDS发射机2码流，即可传输8～l0套压缩的数字电视节目。数字MMDS发射机有单频道和宽带两种类型。单频道发射机包括中频数字调制器、上变频器、功放、电源、控制单元等，只要将复用后的TS流接到中频数字调制器，即可通过MMDS发射机、多工器、波导、天线发射出去。宽带发射机包括数字射频调制器、混合器、上变频器、功放、电源、控制单元等，将复用后的TS流分别接到数字射频调制器，经混合器混合后接到宽带发射机，通过波导、天线发射出去。三、数字MMDS系统的核心指标数字MMDS系统的指标可分为数字系统指标和微波系统指标。除传统的模拟技术指标外，数字系统的MER,BER等数字指标是核心指标，在发射和天馈系统中也有相关要求。调制误差比（MER）是对叠加在数字调制信号上失真的对数测量结果（dB），它是测量数字电视的主要指标，反映了数字接收机还原二进制数码的能力。它的测量可被认为是信噪比（S/N）测量的一种形式，且MER的值越大代表系统越好，如果系统MER值越小，信号受到的损伤变大，误码率增加，图像将出现乱码现象，严重时会出现黑屏。比特误码率（BER）是指发生传输错误的比特数与传输信息总比特数之比。比特误码率是数字传输系统中特有的指标，也是衡量数字MMDS系统有效行和可靠性优劣程度的重要指标,用户对系统的要求实际上最终就是误码率。数字MMDS系统输出端BER要求小于1×10－4。数字前端设备关键技术指标尤其是QAM调制器指标也有一定要求。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：中频输出和射频输出。一般使用中频输出。数字MMDS发射机的关键技术指标是输出功率、本振频率精度、本振相位噪声、互调特性和功放线性。数字MMDS发射机以平均功率为额定输出功率。目前发射机的频率精度指标为±500Hz。相位噪声指标可到的最低要求为-105dBc～-110dBc。互调特性要求采用超线性技术来保证互调指标。功放线性应介于-50dBc～-60dBc之间。四、数字MMDS发射系统的改进我台在高山顶上，海拔约2934m,工作环境恶劣，年温差、昼夜温差大，风沙大，冬季有裹冰。在自由空间传播条件下，模拟节目和数字节目的传输距离要达到50㎞以上，发射系统设备如何选型是一个综合考虑的结果。初装的MMDS系统是四川视达公司设备中标的，软硬件平台由北京算通公司承建。发射系统中设备情况是：发射机应用单频道数模兼容发射机（RM-160N型），每频道功率为50W，模式为8+3（即8台模拟通道调制器和发射机加3台数字通道调制器和发射机，数字信号调制方式为64QAM）。频道合成器全部采用国产邻频道合成器。MMDS发射天线采用国产缝隙天线，为取得较好的覆盖效果，采用了13dB全向发射天线，天线顶端带有避雷装置。同时为保证发射机的可靠运行，还配了捷变频模拟调制器和数模兼容宽带发射机各1台为备份。MMDS发射机末级功放工作于AB类状态，功放管功率利用率高，而又处于高功率工作状态，从技术角度看故障率相对高些。在近年的使用中，有一台发射机是LDMOS功率管损坏，其余则由于24小时运行受工作环境影响很大，发射机经常自动保护。为此按照原机电源参数加冗余更换了具有过压、过流和系统超温时等多种自动保护功能，具有多重防雷措施、稳定性高的电源开关稳压电源。编码器、复用器都处于弱电工作状态，再加上其电路集成度比较高，具有相当高的稳定性和可靠性。初装系统中的调制器在使用中经常出现故障，有时重新开关后又可正常工作。为此将它更换成非线性失真小、采用中频调制方式、固定频道输出，性能稳定可靠的PBI-3000MC广播级邻频调制器。经过改进和对机房温度的严格控制后整个MMDS系统的工作稳定性得到了有效保障。3五、结束语MMDS数字电视无线传输技术是集计算机技术、信息技术、网络技术、和无线通讯技术为一体的综合性“无线数字覆盖技术”。农民通过该网不仅能免费收看8套电视节目，还可以有偿收看包括中央台3、5、6、8频道的18套数字电视节目，建设这个系统是全面解决农村广播电视覆盖的有效办法。该系统不但能将HDTV/SDTV数字电视信号传输或广播到千家万户，也能提供数据广播、因特网接入等其它增值服务。宁夏MMDS覆盖网成为发展数字电视的一个良好的范例。参考文献：李永忠.MMDS数字电视系统的设计与实现[D].湖南大学，2006年.金国钧.数字MMDS网络技术[M].中国广播出版社，2006年.作者简介：刘宏学（1972-），高级工程师，主要从事广播电视发射技术维护工作。通信地址：宁夏固原市西关北路北海粮库家属楼南楼2-401室邮政编码：756000联系电话：138953481190954-2085197电子邮箱:[e-mail]