Наименование Артикул Цена Скидка К-во Стоимость
{$description} {$articul} {$price} {$sum} 1
Всего: ${quantity} ${sum}
Корзина заказов:
Ваша корзина пуста



Беспроводные телерадиоинформационные системы

на главную Статьи ЧАО «Рокс» Беспроводные телерадиоинформационные системы

Беспроводные телерадиоинформационные системы

1.Понятие “телерадиоинформационная система”

В самом названии “телерадиоинформационная система” подразумевается, что такая система должна содержать две компоненты: вещательную и собственно информационную. Вещательная составляющая предполагает передачу сигналов теле- и радиовещания от центральной станции (ЦС) системы к множеству абонентских станций (АС), которые работают только на прием точно так, как это происходит в системах спутникового телерадиовещания.

Информационная же составляющая предполагает обмен информацией между ЦС и множеством АС. В основном это связано с передачей Интернет-сообщений и тех цифровых сервисов, которые с ним связаны (таких как IP -телефония и т.д.).

Как и при разработке любой системы, работающая на коммерческой основе, разработчик в том числе и беспроводной телерадиоинформационной системы стремится к увеличению количества подписчиков (абонентов). Для вещательной системы такое увеличение числа подписчиков напрямую связано с расширением зоны обслуживания.

Для информационной составляющей существует еще одно ограничение количества абонентов, которое связано с возможностью разделения сообщений, поступающих от абонентов к центральной станции. Потоки данных информации, распространяемые от абонентов к центральной станции, называют “восходящими”, а в обратном направлении “нисходящими”. Отметим, что в беспроводных сетях связи и передачи информации, в отличие от кабельных локальных сетей, взаимодействие между отдельными абонентами возможно только через ЦС. Это непреложный закон беспроводных локальных сетей.

Вполне естественным представляется тот факт, что первоначально телерадиоинформационные системы развивались только как вещательные. Для них, как уже отмечалось выше, увеличение числа абонентов при определенной для данной местности плотности населения (потенциальных подписчиков) пропорционально площади зоны обслуживания.

Радиус зоны обслуживания определяется такими факторами:

- мощностью передатчика ЦС и коэффициентом усиления передающей антенны

(т.е. эквивалентной изотропноизлучаемой мощностью передающей станции- ЭИИМ);

- чувствительностью абонентских приемников;

- условиями распространения радиосигналов в зоне обслуживания.

Самая большая плотность населения свойственна большим городам. Именно поэтому на первом этапе вещательные системы развивались в основном в крупных городах. Здесь они часто использовались во взаимодействии с кабельными сетями.

Преимущество, связанное с большой плотностью размещения абонентов в крупных городах, уравновешивается не очень благоприятными условиями распространения сигналов. Они обусловлены наличием большого количества отражающих поверхностей, которыми для радиосигналов сверхвысоких частот (СВЧ) могут служить стены и крыши зданий, различные вышки, башни строительных кранов, трубы и т.д. Вследствие этого на антенну абонентской станции, кроме основного луча, соединяющего антенну абонента с антенной ЦС воздействует, по крайней мере еще один, отраженный от какой-либо поверхности, который имеет произвольную задержку относительно главного. отах сильнее сказываются потери в гидрометеорах (в дожде). По этой же причине Такой режим распространения называют “многолучевым”. Абонент может находиться также в области “радиотени”, т.е. направление на передающую антенну полностью перекрыто препятствием.

Можно оценить, как эти явления сказываются в различных диапазонах частот. Самые сильные и многократные отражения свойственны сигналам дециметрового и нижней части сантиметрового диапазона. Благодаря некоторому огибанию препятствий и наличию большого количества отражений, области глубокой “тени” здесь менее выражены. И, наоборот, в верхней части сантиметрового диапазона и в примыкающей к нему части миллиметрового диапазона отражения менее выражены, зато зоны “тени” резко ощутимы. Кроме того, на высоких частна высоких частотах размеры зоны обслуживания не могут быть большими, так как потребуется очень большой запас на замирание .

Несколько слов о таком факторе как чувствительность абонентских приемников. Современные транзисторы и микросхемы позволяют практически во всем СВЧ-диапазоне реализовывать малошумящие усилители с коэффициентом шума на уровне 2 дБ и менее. Снижать коэффициент шума дальше не имеет смысла, поскольку направленные практически параллельно поверхности земли антенны “шумят” больше. Не имеет смысла также увеличивать диаметр антенн и их коэффициент усиления, поскольку это увеличивает уровень сигнала, но не дает улучшения отношения сигнал/шум. По этим причинам увеличение диаметра приемных антенн не приводит к ощутимому расширению зоны обслуживания.

С условиями распространения радиосигнала также напрямую связан выбор типа модуляции несущих в многоканальном вещательном сигнале. Наиболее выгодными с точки зрения энергетического потенциала (они позволяют при заданной мощности передатчика получить наибольший радиус зоны обслуживания) являются FSK , GMSK и QPSK , т.е. простейшие виды частотной и фазовой манипуляции. По причине потери актуальности не будем брать в рассмотрение аналоговую частотную модуляцию, соответствующую стандарту DBS , которая применялась на первом этапе в аналоговых системах МИТРИС, и амплитудную модуляцию несущей изображения, которая также применялась вначале в системах MMDS .

При переходе к цифровому формату вещания актуальными стали такие типы модуляции как QPSK (четырехпозиционная фазовая манипуляция), QAM (квадратурно-амплитудная манипуляция) и COFDM (кодированное мультиплексирование с ортогональным частотным разделением).

Как было сказано выше, QPSK является наиболее энергетически выгодным типом модуляции. Приемники, принимающие QPSK -сигналы, могут успешно работать при отношении сигнал/шум только 8-10 дБ. Недостатком данного типа модуляции является относительно низкая спектральная эффективность, хотя и она не менее, чем в четыре раза больше, чем для аналоговой частотной модуляции .

Многоуровневая QAM (64 QAM , 256 QAM ) и COFDM обладают гораздо более высокой спектральной эффективностью, но требуют намного большего отношения сигнал/шум (30 дБ для 256 QAM ), или большого отношения пиковой мощности к средней ( PAR ) для передатчиков с COFDM . Это потребует значительно большей мощности передатчиков для покрытия той же зоны обслуживания. Кроме того, типы модуляции QPSK и QAM сильно подвержены влиянию “многолучевого” режима распространения.

Сигналы же, модулированные COFDM , обладают высокой устойчивостью против “многолучевости”. Этот тип модуляции специально придуман для наземного телевизионного вещания (соответственно стандарту DVB - T ).

Метод модуляции QAM хорошо подходит для кабельных сетей, т.к. в них легко достигается необходимое отношение сигнал/шум, и они не подвержены “многолучевости” (стандарт DVB -С).

В зависимости от режима распространения, характерного для зоны обслуживания, и размеров зоны обслуживания, выбираем соответствующий тип модуляции. Так для получения большого радиуса зоны обслуживания при соблюдении режима “прямой видимости” (“многолучевостью” можно пренебречь) следует применить QPSK (стандарт DVB - S ). Если система работает гарантированно без отражений, размер зоны обслуживания относительно невелик, а требования к спектральной эффективности высокие, то необходимо применить многоуровневую QAM .

Если избежать “многолучевого” режима невозможно, следует применить модуляции COFDM (по стандарту DVB - T ).

2.Практические типы телерадиоинформационных систем

В настоящее время в Украине есть предпосылки для развития двух типов телерадиоинформационных систем:

1. На основе MMDS .

2. На основе МИТРИС.

Система вещания MMDS ( Multicha nn el Multipoint Disribution Service ) была создана в США как беспроводный аналог кабельных сетей и получила название “кабельное ТВ без кабеля”. В данной вещательной системе сигналы изображения и звука передавались так же, как это делается в обычном эфирном телевидении, т.е. сигнал изображения на своей несущей с амплитудной модуляцией, а сигнал звукового сопровождения также на своей несущей с частотной модуляцией. Каждый канал занимал полосу до 6 МГц. Это давало возможность в полосе 2,5-2,7 ГГц организовать передачу до 30-ти телевизионных каналов. Абонентская станция представляет собой антенну и понижающий конвертор, который переносит спектр многоканального сигнала в диапазон ДМВ для приема на обычный телевизионный приемник. Безусловное достоинство MMDS - простота и невысокая стоимость абонентской станции. Недостаток же состоит в том, что для передачи сигнала изображения с амплитудной модуляцией требуется большое отношение сигнал/шум, что влечет за собой заметное возрастание мощности передатчика. Кроме того, этот передатчик должен обеспечивать высокую линейность амплитудной характеристики и, по этой причине, работает с низким КПД.

При переходе к цифровому вещанию высокая линейность, свойственная передатчикам MMDS оказалась очень полезной, т.к. позволила без всяких переделок передавать сигналы с модуляцией типа многоуровневой QAM и COFDM . Таким образом, путем замены только каналообразующего оборудования можно преобразовать аналоговую систему MMDS в цифровую. Эту трансформацию можно проследить по структурным схемам (рис. 1, рис. 2 и рис. 3).

рис 1

На рис. 1 показана упрощенная структурная схема аналоговой системы MMDS .Усилитель мощности должен работать в режиме класса А с низким КПД (~10 % для оконечных каскадов). Несколько повысить КПД можно путем внесения предыскажений. Предыскажения направлены на предкоррекцию огибающей, а также компенсацию дифференциальной фазы и дифференциального усиления. Для примера, в системе может быть объединено до 25 шт. передатчиков MMDS мощностью 15-20 Вт для передачи 25 каналов аналогового ТВ. При использовании на приемной стороне антенн с большим коэффициентом усиления радиус зоны обслуживания такой системы до 50 км . Наиболее популярным является диапазон промежуточных частот 662-848 МГц для размещения 25 каналов с шагом 8 МГц. Полоса частот, занимаемая в микроволновом диапазоне MMDS от 2500 до 2680 МГц, составляет 186 МГц. Наиболее распространенной для абонентских приемников является частота гетеродина 1838 МГЦ, которая позволяет получить желаемые промежуточные частоты.

3.Построение передающих станций цифровых систем MMDS

При построении цифровых вещательных систем MMDS можно воспользоваться каналообразующим оборудованием, формирующим групповые многоканальные сигналы стандарта DVB -С.

Сигналы стандарта DVB -С могут быть получены следующим образом (см. рис.2). С выходов восьмиканальных DVB -серверов производства ООО “Криптон” сигналы в диапазоне L (900-1700 МГц), имеющие формат DVB - S поступают на базовый блок трансмодуляторов. В этом блоке производится трансмодуляция (изменение типа модуляции и частоты несущей) сигналов из стандарта DVB - S ( QPSK ) в сигналы стандарта DVB -С ( QAM ), а также регулировка уровней отдельных каналов и их суммирование в групповой многоканальный сигнал.

рис 2

Этот сигнал уже готов для передачи в кабельную сеть вещания. Операторы кабельных сетей могут использовать такой комплект оборудования без каких-либо изменений в своих целях.

Для передачи данного группового сигнала системой MMDS необходимо перенести его спектр, вверх по частоте в диапазон 2,5-2,7 ГГц. Операции по преобразованию частоты и усилению по мощности осуществляются в блоке передатчика, который располагается вблизи передающей антенны.

Тот факт, что сигналы, используемые в кабельных сетях и в передающей системе MMDS , имеют один и тот же формат, существенно облегчают взаимодействие этих систем между собой. Так сигнал системы MMDS , принятый абонентским конвертором, может быть без дополнительной обработки введен в любую кабельную сеть. При этом система адресного кодирования может быть сквозной, то есть сигналы, скремблированные передающей системой MMDS , сохраняют адресное кодирование и при их трансляции в кабельных сетях, если они приняты абонентскими конверторами MMDS и введены в кабельные сети без обработки. Для того, чтобы подать сигнал, принятый из эфирной системы, в кабельную сеть, достаточно принятый сигнал усилить и просуммировать с существующими сигналами КТВ. Для просмотра каналов абонентам сетей КТВ достаточно иметь тюнер DVB -С.

Недостаток данной цифровой системы MMDS состоит в том, что для уверенного приема требуется жесткое соблюдение режима “прямой видимости” между каждым из абонентских приемных комплектов и центральной станцией. Это не всегда возможно. Для тех случаев, когда полностью избежать отражений невозможно, предлагается второй вариант цифровой вещательной системы MMDS .

4.Построение передающей станции цифровой системы MMDS на основе модуляторов DVB -Т

При построении цифровых систем MMDS или модернизации аналоговых систем MMDS необходимо использовать некоторое количество модуляторов, которые из мультиплексированных и скремблированных потоков MPEG -2, формируемых восьмиканальными DVB серверами-ремультиплексорами COD 980 RMS , генерируют сигналы в полосе частот 2,3-2,7 ГГц в соответствии со стандартом DVB -Т. Согласно спецификации DVB -Т используется модуляция типа COFDM . Главное ее преимущество над другими типами цифровой модуляции (как, например, QAM ) состоит в том, что при построении системы нет необходимости в строгом соблюдении режима “прямой видимости” между передатчиком и абонентскими приемниками при сохранении всех других преимуществ той же QAM , таких как, в первую очередь, экономия полосы частот. Способность работать при заметных отраженных сигналах является особенно важным преимуществом в городах при плотной многоэтажной застройке.

Структурная схема модулятора DVB -Т показана на рис. 3. Он состоит из двух главных частей – собственно модулятора COFDM , который генерирует сигнал на промежуточной частоте 36,125 МГц и конвертора, который переносит спектр модулированного сигнала на одну из частот в полосе 2,35-2,7 ГГц.

Сигналы от отдельных модуляторов поступают на многоканальный сумматор, с помощью которого достигается формирование многоканального группового сигнала и регулирование уровней отдельных каналов. Цифровые сигналы на каждый из модуляторов поступают в формате ASI .

DVB сервер-ремультиплексор COD 980 RMS представляет собой DVB ремультиплексор с функциями DVB скремблера и сервера абонентской службы системы условного доступа Crypton . Устройство имеет восемь ASI входов, на которые подаются транспортные потоки выбранных для мультиплексирования цифровых телевизионных программ, которые в произвольном порядке могут быть скремблированы. Система пользовательских сообщений рассчитана на поддержку 16 миллионов абонентов.

рис 3

Общая структурная схема цифровой передающей станции MMDS показана на рис. 4. Важнейшей частью станции является групповой усилитель мощности. Это высоколинейный усилитель с выходной мощностью в одноканальном режиме 20 Вт и более. Усилитель должен быть схвачен петлей АРМ. Очень желательным является применение какого-либо из методов линеаризации его выходных каскадов с целью повышения КПД при работе в многоканальном режиме. Усилитель должен иметь большое значение PAR (отношения пиковой мощности к средней), что является обязательным требованием для усилителей COFDM сигналов.

Антенна с круговой диаграммой направленности должна обладать достаточным коэффициентом усиления (12-16 дБ) для обеспечения необходимой ЭИИМ.

Абонентский комплект цифровой системы MMDS очень похож на комплект, применяемый для аналоговых систем MMDS . Отличие состоит в том, что в его состав вводится тюнер DVB -Т. Он необходим во всех случаях, когда телевизионный приемник абонента не имеет входа DVB -Т.

рис 4

5.Вещательные системы МИТРИС

Из вышеизложенного видно, что в системах MMDS , ввиду малой полосы используемых частот, приходится использовать только те виды цифровой модуляции, которые обеспечивают высокую спектральную эффективность. Для применения типов модуляции с оптимальными энергетическими параметрами необходимы большие полосы частот. Так для аналоговой частотной модуляции (по стандарту DBS ) для передачи одного ТВ канала требуется минимальная ширина полосы около 20 МГц, а шаг сетки частот между соседними каналами 28МГц. В соответствии со стандартом DV В- S (метод цифровой манипуляции QPSK ) для передачи до 8-ми телевизионных каналов на одной несущей требуется полоса частот примерно 35 МГц.

Если принять за исходные данные параметры сигналов, то естественным будет и использование близких к используемых в спутниковом вещании диапазонов частот (С, X , Ku ). Наиболее подходящим оказался диапазон Ku , так как абонентские станции на основе выпускаемых в массовом количестве антенн, конверторов и тюнеров получаются относительно недорогими.

В Украине была предложена система, получившая название МИТРИС (Микроволновая Интегрированная ТелеРидиоИнформационная Система). Характерной особенностью данной системы является использование более высокого по сравнению с MMDS диапазона частот, и, что особенно важно, более широкой полосы частот. Наиболее популярным является диапазон 11,7-12,5 ГГц с полезной полосой 800 МГц. Эволюцию МИТРИС можно проследить по патентам:

1. Патент Украины № 30000, бюл. № 2, 2002 г .

2. Патент Украины № 45504, бюл. № 4, 2002 г .

3. Патент Украины № 55566, бюл. № 4, 2003 г .

4. Патент Украины № 44933, бюл. № 3, 2002 г .

В данных разновидностях системы МИТРИС передающий тракт СВЧ выполнен по одному принципу – принципу сложения сигналов одноканальных передатчиков, выполненных как повышающие конверторы, при помощи мультиплексора, образованного канальными фильтрами, которые установлены на выходе каждого из передатчиков, и системой ферритовых волноводных циркуляторов. На частоте 12 ГГц канальные фильтры с требуемыми характеристиками могут быть выполнены на структурах с высокой добротностью, например, в виде волноводных фильтров, многомодовых фильтров на объемных резонаторах или фильтров на ДР (диэлектрических резонаторах). Такие фильтры дороги и сложны в настройке (тем более, что каждый из канальных фильтров требует индивидуальной настройки).

Второй существенный недостаток – количество передатчиков равно количеству радиоканалов, а количество кабелей, соединяющих передатчики с блоком модуляторов равно количеству передатчиков. В результате система получается достаточно громоздкой.

Третий момент – громоздкий и дорогостоящий блок СВЧ-передатчиков должен быть расположен вблизи передающей антенны, что потребует больших капитальных затрат при монтаже оборудования.

При инсталляции системы изменение ее конфигурации (изменение частот радиоканалов) весьма затруднительно.

Все эти недостатки поглощают бесспорное преимущество такого построения – более высокий КПД одноканальных передатчиков, которые при аналоговой частотной модуляции могут работать в насыщении, а при модуляции QPSK – на 3 дБ ниже точки Р1 дБ.

Специалистами АОЗТ “РОКС” изначально было определено направление на построение системы с одним групповым передатчиком (повышающим преобразователем).

Система с одним групповым передатчиком обладает следующими преимуществами:

1. Тот факт, что передатчик выполнен как мощный повышающий преобразователь, позволяет все операции с многоканальным радиосигналом производить на промежуточной частоте (в полосе промежуточных частот спутникового телевидения 900-2150 МГц). После всех необходимых манипуляций с групповым сигналом (суммирования каналов, деления мощности группового сигнала, выравнивания уровней и т.д.) групповой сигнал подается на групповой передатчик и в антенну.

Использование относительно низких промежуточных частот позволяет значительно упростить и разнообразить оборудование для обработки сигнала. Например, для сложения отдельных радиоканалов, вместо мультиплексора, состоящего из фильтров СВЧ и волноводных циркуляторов, можно применить бинарный сумматор на основе мостов Вилкинсона на МПЛ или копланарных линиях, а потери в нем легко компенсировать с помощью широкополосных усилителей.

2. В данной системе параметры отдельных каналов и частотный план их взаимного расположения может быть легко изменен, поскольку никаких жестко настроенных на определенные частоты элементов в системе нет.

При такой конфигурации система может быть разделена на такие основные части:

1. Каналообразующее оборудование (модуляторы).

2. Оборудование формирования группового сигнала (сумматоры-эквалайзеры, делители).

3. Групповой передатчик (мощный повышающий преобразователь).

4. Антенна.

Нельзя не указать на самое существенное преимущество систем МИТРИС над MMDS , которое является следствием применения модуляции с постоянной огибающей ( QPSK ), имеющей высокие энергетические параметры. Это преимущество усиливается благодаря большому коэффициенту усиления и высокой степени направленности антенн абонентских станций. Оно состоит в крайне низкой излучаемой мощности на один канал (не более 5 мВт!).

Такая система экологически безвредна и может быть установлена в любом месте густонаселенного региона (города, поселка и т.д.). Во многих случаях использования системы это преимущество может оказаться решающим .

Основные составляющие системы были отработаны на вариантах аналоговой системы МИТРИС. Модуляторы были выполнены в виде шестиканальных блоков, состоящих из шести предварительно настроенных на необходимые частоты в L -диапазоне частотных модуляторов с регулировкой уровня сигнала на входе и шестиканальных сумматоров, а также инжекторов для подачи напряжения питания на передатчик по радиочастотному кабелю. Дальнейшее суммирование осуществлялось внешними пассивными сумматорами. При шаге между соседними каналами 35 МГц в полосе 800 МГц размещалось более 20-ти каналов. Система была очень компактной и потребляла очень мало электроэнергии (около 300 Вт).

Переход к цифровому формату позволил увеличить количество передаваемых программ в 8 раз!

6.Состав комплекса оборудования цифровой вещательной системы МИТРИС, которая основывается на блоках, производимых АОЗТ “РОКС” и ООО “Криптон”.

В состав комплекса оборудования входят Головная станция (ГС), радиорелейные станции (РЛС) и абонентские станции (АС).

Базовый вариант Головной станции показан на рис. 5. Он состоит из антенны с круговой диаграммой направленности, излучающей многоканальный вещательный сигнал, и нескольких антенн (на рисунке условно двух) в единых моноблоках с передатчиками, образующих передающие РРС. Сигналы на вещательный передатчик и передатчики РРС поступают с требуемыми уровнями и вместе с питающими напряжениями от многоканального делителя мощности.

Многоканальный делитель мощности делит в требуемой пропорции мощность многочастотного группового сигнала, который образуется блоком сумматора восьмиканального путем сложения сигналов с различными частотами (шаг сетки частот 35 МГц), генерируемых DV В-серверами.

О назначении передающих РРС речь пойдет выше.

Телевизионные сигналы, предназначенные для формирования новых пакетов телепрограмм, поступают на восьмиканальные серверы COD 881 MS в виде множества композитных или S -видео сигналов и аудио-сигналов.

Зона покрытия для базового варианта системы имеет радиус около 20 км . Если используется антенная система, образованная несколькими секторными антеннами со своим передатчиком каждая, то этот радиус может быть увеличен до 30 км . Количество выходов делителя мощности при этом необходимо увеличить на количество секторов антенной системы. Количество передаваемой такой системой телепрограмм составляет 64 и путем незначительного усложнения системы может быть удвоено. Количество же абонентов сети платного ТВ определяется только возможностями системы адресного кодирования и очень велико.

6.1Краткое описание основных составляющих системы

1. DVB сервер COD881MS

DVB сервер состоит из следующих узлов (см. рис. 6):

Кодер MPEG . Данный модуль преобразует аналоговые сигналы изображения и звука в цифровой поток согласно спецификации DVB .

Мультиплексор. Восемь сформированных цифровых каналов мультиплексируются в один общий поток в модуле 8-канального мультиплексора.

DVB скремблер. Используемый в устройстве скремблер является DVB - совместимым и соответствует спецификации DVB -С AS ETR -289. Он производит выборочное скремблирование цифровых телевизионных программ. Главная цель скремблирования - исключить несанкционированный просмотр телевизионных программ.

Генератор служебной информации. Генератор служебной информации выполняет операции вставки управляющих сообщений, по которым абонентский ресивер может решать, что делать с выбранным телеканалом.

Управляющий модуль. Управляющий модуль используется для выполнения операций управления оборудованием подписчиков, сбора статусной информации, управления кодерами для решения других задач.

Модулятор. Устройство генерирует модулированный сигнал в формате либо QPSK L - band , либо QPSK – 70 МГц, который пригоден для систем эфирного вещания МИТРИС, а также QAM - для кабельного ТВ и систем MMDS . Для переноса частоты модулятора из L -диапазона в диапазон кабельного телевидения и преобразования типа модуляции QPSK в QAM служит QPSK / QAM трансмодулятор.

7.Передающий комплекс центральной и базовых станций телерадиоинформационной системы, имеющей сотовую структуру .

Как уже отмечалось выше, увеличение радиуса зоны обслуживания вещательной системы МИТРИС, в которой передача ведется из одной точки – места расположения Головной станции (ГС), может быть достигнуто при прочих равных условиях только за счет увеличения мощности передатчика и коэффициента усиления передающей антенны.

Применение микроволновых вещательных систем в условиях плотной и многоэтажной застройки, свойственной большим городам, имеет некоторые особенности. Для данных условий каналы связи не всегда могут быть описаны при помощи Гауссовской модели. Чаще приходится применять Рэлеевскую модель канала связи, учитывающую так называемый “многолучевой” режим распространения. Если для Гауссовского канала плотность потока мощности при удалении от передатчика падает пропорционально квадрату расстояния, то для Рэлеевского канала – пропорционально четвертой степени. Кроме того, некоторые абоненты, находящиеся внутри зоны обслуживания, могут попасть в зону “радиотени”, что делает невозможным их обслуживание. Переход к построению системы в виде сотовой структуры дает возможность преодолеть многие из этих трудностей. Обращаем внимание на то, что обсуждаемая здесь система является сотовой системой фиксированной связи, а не мобильной, и поэтому ей свойственны существенные отличия от привычных уже мобильных систем.

Сотовая структура состоит из отдельных взаимоперекрывающихся ячеек, в центре которых располагаются базовые станции (БС). Одна из базовых станций является центральной (ЦС). В ЦС сосредоточено управление всей системой. Связь между ЦС и множеством БС осуществляется посредством РРС, входящих в составы как ЦС, так и БС (см. рис. 10). Из рисунка 10 понятно, каким образом абонент, попавший в зону радиотени для ЦС, может обслуживаться передатчиком БС. Построение системы в виде сотовой структуры снимает ограничения, связанные с размерами зоны обслуживания отдельной станции. Площадь зоны обслуживания такой системы ничем не ограничена.

Главным отличием такого построения системы от сотовой структуры, применяемой в мобильной связи, является отсутствие явления роуминга. Второе важнейшее отличие – высокая направленность и большой коэффициент усиления антенн абонентских станций, работающих в диапазоне СВЧ. На практике это означает, что главные вещательные передатчики ЦС и БС, могут работать в одной полосе частот, не мешая друг другу. Приемники абонентских станций будут принимать сигналы только той станции, на которую они нацелены.

Узконаправленные антенны РРС обладают значительно большим (примерно на 30 дБ) коэффициентом усиления по отношению к антеннам с круговой диаграммой направленности, посредством которых осуществляется вещание. Расстояние между ЦС и БС более чем в 1,5 раза, превышает радиус зоны обслуживания. Для надежного приема сигналов с модуляцией QPSK отношение сигнал/шум для приемника РРС БС может быть более 12-15 дБ. При этом чувствительность приемника может быть выбрана таким образом, чтобы вещательный сигнал ЦС оказался для приемной РРС БС ниже уровня ее собственного шума и не мешал приему сигнала от РРС ЦС. Таким образом, и радиорелейная линия может работать в том же диапазоне частот, что и ЦС и БС!

К сожалению, на практике не все так хорошо.

Во-первых, если абонентский приемник находится на прямой линии, соединяющей ЦС и БС, или на ее продолжении, прием будет затруднен.

Во-вторых, наличие дополнительных отражателей в зонах обслуживания ЦС и БС может также затруднить прием сигналов абонентским приемником.

И все же при грамотном проектировании системы можно неприятностей избежать. Зато в награду можно получить большую экономию частотного ресурса (все работает в одной полосе частот!), а также упрощение многих БС, которые могут лишь ретранслировать сигналы ЦС, для чего приемник РРС и передатчик БС соединяются по промежуточной частоте. Каналообразующиее оборудование при этом не используется. Иногда полезным может быть использование разделения сигналов ЦС и БС с сигналами, передаваемыми по радиорелейной линии, по поляризации. Это позволит получить дополнительную развязку на уровне 20-25 дБ без смещения по диапазону частот.

Все сказанное выше в большей мере относится к системам на основе технологии МИТРИС, т.к. в этой системе используется более высокий диапазон частот.

В США и Европе проходит длительный процесс внедрения еще одного типа телерадиоинформационной системы, названной LMDS ( Local Multipoint Distribution Service ). Для нее выделены частоты 27,5 и 31,3 ГГц , и она занимает полосу до 1,3 ГГц. Сеть LMDS обеспечивает двухстороннюю передачу видео, высокоскоростного Интернета, телефонии и т.д. Сеть LMDS может быть разбита на ячейки сотовой структуры с радиусом около 5 км . Сведений о развитии таких систем в Украине пока нет. Тем не менее, многие технические решения, присущие LMDS и ее вещательному варианту – LVDS ( Local Video Distribution Service ) могут быть использованы применительно к системам МИТРИС.

Заключение к первой части.

В первой части мы рассмотрели общие проблемы, возникающие при проектировании и построении телерадиоинформационных систем , а также ,более конкретно, возможности практических решений, в том числе и по выбору оборудования, для перспективных вещательных систем. Во второй части будет отражен переход к собственно телерадиоинформационным системам, имеющим выраженную информационную составляющую, а также методы подготовки и обработки цифровых информационных потоков.



 




search_ch

mediasat



вверх
Рокс © 2007—2020. Спутниковое телевидение. Все права защищены