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案例名称: 三明市无线数字电视案例
 
案例说明:
  

三明市属中低山地区,地形、地貌、坡向、植被错综复杂,其中丘陵与盆谷占43.34%,山地占56.33%,千米以上山峰有454座。现有电视微波站12座,微波线路达七百多公里,这给全地区的无线数字电视覆盖带来了有利的条件。如下图所示:

1、数字载波调制方式的比较

  QPSK和64QAM都是数字信号的载波调制方式。基本的数字 载波调制方式有3种,即振幅键控(ASK)、频率键控(FSK)和相位键控(PSK)。QPSK属于相移键控,也叫正交移相键控或4相调制。64QAM属于振幅相位联合键控,也叫多电平正交振幅调制。经理论分析证明:
  在抗噪声性能上,PSK最好,FSK次之,ASK最差。在占据频谱宽度上,ASK和PSK相同,FSK是 ASK的几倍。
  经过比较,得出这样的结论:从抗噪声性能和提高信道带宽利用率的角度来看,相移键控 是数字载波调制方式中最优越的一种,在省干线上,多跳调频模拟微波的改造用QPSK移相键控调制方式最合适。
  64QAM是振幅相位联合键控,频带利用率最高,是一种高效率的数字微波方式,但它的抗干 扰能力比QPSK差,这可从两种调制下C/N与BER的关系曲线上看出。64QAM特别适用于数字微波传输跳数不多的模拟微波改造上,如各县的用户覆盖。

2、根据三明地区的地理状况,锣钹顶机房到各县的高山机房采用QPSK的方式传送,主要是利用目前正在使用的7.7-8.3G的频点,不再申请其他的频点;在锣钹机房采用小功率定点,运用同频发射能节约频点和利用原有的天线。各县的高山机房则采用采用频率下变后解出TS流再调制成QAM形式用MMDS/MUDS开路发射到用户家。

 

各种传输制式的比较

例如,宁化县的传输方式,是利用原有的定向卡塞格伦天线,3.2米天线增益45.2dB,馈线长23m,传输距离d=108km,BJ-70 波导。接收天线采用2 米卡塞格伦天线,天线增益Gr=41.5dB,馈线及接头损耗总计约Lf=10dB。

自由空间损耗Ld=152dB。

   模拟信号传输:接收端载噪比按C/N=46dB 设计(设计计算公式从略)降频器。

最小输入功率Pr=C/N+NF+N=-48dBm。

   所需模拟信号传输的发射功率 Pt=Pr-Gt-Gr+Ld+Lf+△L

式中:△L-设计储备量,因传输距离远,频率高(8G)取△L=20dB

则算出:Pt=-48-45.2-41.5+152+10+20=48dBm=68W 

单频道发射机数字信号传输采用64QAM 调制方式,载噪比门限值C/N=28dB,按C/N=30dB

设计(已考虑了6dB 的设计储备量),则降频器上输入功率r=C/N+N+NF=-54 则所需数字信号传输的发射功率。

Pt=-54-45.2-41.5+152+10+20=41。3dBm=12W

因此,64QAM数字 发射机的平均功率只要大于12W,即可获得68W 模拟发射机同样的覆盖距离。

  数字信号传输采用QPSK调制方式,载噪比门限值C/N=18dB,则降频器上输入功率Pr=C/N+N+NF=-72 则所需数字信号传输的发射功率

Pt=-72-45.2-41.5+152+10+20=23.3dBm=0.2W

因此,我们选择了QPSK作为微波的传输链路,在各县高山点,将QPSK转换成64QAM 、MMDS/MUDS发射,主要是考虑到64QAM的频道带宽小于QPSK,频率利用率高。

 

3、MMDS/MUDS多路分配系统的系统设计

 

按国标要求,只要达到4 级图像质量水平就可。因此设计村级宽带MUDS 系

统时,载噪比按C/N=28dB(或30dB)进行设计。

3.1、MMDS多路分配系统的系统设计

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个信道)
     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
3.2、MUDS多路分配系统的系统设计

接收端低噪声放大器接收功率:

PR=C/N+N+NF  式中: N--噪声功率系数(106.4dBm);NF---噪声系数;(2.4)

则可算出:PR=-80.8dBm。

发射天线若采用一体化板状发射天线,天线增益Gt=16dB。

接收天线采用十八单元高增益引向天线,Gr=12dB。

自由空间损耗: Ld=92.4+20lgf+20lgD 当f=860MHz 最高频率时,

Ld=91.1+20lgD。

采用室外型宽带MUDS 发射机,收、发两端馈线与接头损耗取Lf=1。因传输距离近,不用考虑设计余量,△L=0。

则每频道所需发射功率为:Pt1= Pr- GT+Gr+Ld+L

4、系统结构图:

 

此图中前端的数字电视信号通过QPSK调制器调制,由8GHz的微波传送到各个县,各县的机房通过卫星工程接收机解调带TS流输出,然后送到QAM调制器调制后用MMDSMUDS直接发射覆盖整个县,各个村直接接收或用小功率的MUDS直放站进行小范围覆盖。

数字电视前端机房

 

微波机房

 

MMDS转发覆盖:用定向高增益天线接收MMDS信号,通过下变频器变频至UHF频段(470850MHZ),经数字电视转发站放大后由高处的定向或全向天线发射至待覆盖区域。各村民利用家中的室外天线即可收看数字电视。

MUDS转发覆盖:MUDS因为工作频段为UHF段,因此不需要接下变频器,直接用定向高增益天线接收MUDS信号,经同频或差频数字电视转发站变频、放大后由高处的定向或全向天线发射至待覆盖区域。

直放站

 

5、用户接收

    MUDS微波信号覆盖区域的用户,天线接收信号直接送入机顶盒,机顶盒经智能卡授权解扰数字电视信号。

 

 

 


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