Системы MMDS (Microwave Multipoint Distribution Service) получили в последние годы широкое распространение как альтернатива классическим кабельным сетям, в которых распределительная сеть строится за счет прокладки коаксиальных или оптических кабелей. Уже несколько лет система MMDS работает в Воронеже. Антенна воронежского MMDS передатчика установлена телевизионной мачте ОРТПЦ. Сигнал с приемлемым качеством принимается на расстоянии до 10 километров (при условиях прямой видимости). Передаются 24 телеканала. Для их трансляции используется групповой MMDS передатчик мощностью около 100 Вт.
Применение MMDS имеет ряд неоспоримых преимуществ перед кабельными сетями.
- Не требуется дорогостоящая прокладка подземных или воздушных кабельных линий.
- Система MMDS по сравнению с кабельной сетью более компактна и мобильна, не требует содержания большого штата сотрудников для эксплуатации и ремонта сети.
- Сеть на основе MMDS разворачивается всего за несколько дней.
- Для расширения сети в пределах зоны обслуживания передатчика MMDS не требуется перепроектирование или переделка передающего оборудования.
- При необходимости расширения зоны обслуживания достаточно либо увеличить мощность передатчика, либо увеличить высоту подвески антенны.
- При возникновении технической или коммерческой необходимости система может быть в короткие сроки демонтирована и установлена в другом месте или продана.
Как видно из блок схемы, система состоит в простейшем случае из группы модуляторов (по числу каналов), сумматора и конвертора-передатчика. На вход системы могут быть поданы сигналы с приемных телевизионных антенн метрового или дециметрового диапазона, со спутниковой приемной системы или сигнал местной телевизионной студии. Каждая из программ, поданных на вход системы, конвертируется таким образом, чтобы можно было сформировать групповой сигнал с шириной полосы до 200 МГц, что позволяет в общем случае передавать до 25 телепрограмм. Далее групповой сигнал фильтруется и конвертируется в диапазон 2500 — 2700 МГц, усиливается и подается на передающую антенну. Поскольку прием сигнала на этих частотах возможен только в пределах прямой видимости, очень важно разместить передающую антенну на достаточной высоте для качественного обслуживания требуемой территории.
Приемная часть оборудования выполнена очень компактно. Она состоит из небольшой приемной антенны и понижающего конвертера, который переносит групповой сигнал из диапазона 2,5-2,7 ГГц в требуемый диапазон метровых или дециметровых волн (наиболее часто используются конверторы конвертирующие в начало или конец ДМВ — диапазона). Так как при передаче применяется амплитудная модуляция, принятая в эфирном телевидении, на выходе приемного конвертера выделяются сигналы телевизионных программ в обычном виде. Выход конвертера можно подключить непосредственно к телевизору абонента (при индивидуальном приеме), к домовой распределительной сети (при многоэтажной застройке) или ко входу головной станции локальной кабельной сети, если установить приемную антенну на каждый дом невозможно).
Радиус зоны обслуживания передатчика MMDS
Радиус зоны обслуживания системы MMDS определяется высотой подвеса передающей антенны, мощностью передатчика, количеством передаваемых каналов, потерями в антенно-фидерном тракте и коэффициентами усиления передающей и приемной антенн. Технически можно реализовать зону обслуживания в радиусе 50 — 60 км. Передатчики MMDS бывают групповые и одноканальные. Групповые передатчики делают обычно мощностью от 50 до 200 Вт. При этом можно добиться гарантированной зоны обслуживания до 20 км.
Групповые передатчики MMDS
Для обслуживания зоны радиусом до 10 км целесообразно применение одного многоканального (группового) передатчика. Для возбуждения такого передатчика используется набор телевизионных модуляторов, формирующих сигнал в диапазоне МВ (222-350 МГц). Сигналы модуляторов складываются обычным комбайнером (сумматором) и подаются на вход многоканального передатчика, в котором групповой сигнал конвертируется в диапазон 2,5 — 5,7 ГГц и усиливается. Такие системы имеют малые вес и габариты, стоят гораздо дешевле, чем канальные, и позволяют получить выходную мощность до 4 Вт на канал.
В качестве возбудителей могут быть использованы любые телевизионные модуляторы, формирующие АМ сигнал с частично подавленной нижней боковой полосой. Вместо модуляторов и комбайнера можно подключить ко входу многоканального передатчика кабельную головную станцию, настроив ее линейки на нужные каналы. Однако для того, чтобы полностью исключить перекрестные помехи, особенно в случае использования соседних ТВ каналов, модуляторы должны быть синхронизированы единым опорным сигналом.
Многоканальные передатчики не рекомендуется использовать для трансляции цифровых телевизионных программ в MPEG-2 или передачи данных (например, Internet). Для передачи больших потоков данных в полосе стандартного телевизионного канала используется многоуровневая квадратурно-амплитудная модуляция (QAM), очень чувствительная к нелинейным искажениям тракта. Достигнуть приемлемого уровня нелинейных искажений при работе в широкой полосе на нескольких каналах крайне сложно и не всегда удается.
Одноканальные передатчики MMDS
Для получения большой выходной мощности (более 5 Вт на канал), а также для организации цифровых видов сервиса (Internet, трансляция цифровых программ телевидения и радио) необходимо использовать системы с канальными передатчиками. В таких системах сигнал каждого телевизионного канала конвертируется в диапазон 2,5 — 2,7 ГГц и усиливается до номинальной мощности отдельным передатчиком. Выходные сигналы канальных передатчиков складываются волноводным комбайнером непосредственно на входе антенно-фидерного тракта. Такие системы стоят довольно дорого, но именно они нашли наибольшее применение в Европе и Соединенных штатах благодаря лучшим качественным показателям (по сравнению с групповыми системами), пригодности для передачи сигналов с QAM и высокой надежности. Для возбуждения канальных передатчиков нет необходимости формировать телевизионный сигнал в диапазоне МВ, с выхода модуляторов снимается сигнал промежуточной частоты 38,9 МГц. Который затем конвертируется непосредственно в диапазон MMDS (2500 – 2700)МГц.
Передающие антенны
Передающая антенна диапазона 2,5 ГГц представляет собой вертикальную фазированную антенную решетку. Вместе с радиопрозрачным кожухом антенна имеет диаметр примерно 0,2 м и высоту от 1,5 до 4 м (в зависимости от коэффициента усиления). Как правило, применяются антенны с круговой (в горизонтальной плоскости) диаграммой направленности. Усиление антенны достигается сужением диаграммы направленности в вертикальной плоскости. Чем больше коэффициент усиления антенны, тем больше ее размеры и, соответственно, стоимость. Всенаправленная (в горизонтальной плоскости) антенна обычно имеет коэффициент усиления около 12дБ. Иногда применение всенаправленной антенны нецелесообразно — например, в приморских городах, которые обычно занимают узкую полосу вдоль берега, или в том случае, если передающую станцию MMDS по каким-либо причинам возможно разместить только вне предполагаемой зоны обслуживания. Для таких случаев применяется одна или несколько направленных антенн, чтобы создать диаграмму направленности заданной формы.
Элементы волноводного тракта
На частотах диапазона 2,5 ГГц затухание сигнала в волноводном тракте значительно, поэтому, для того, чтобы подвести мощность от передатчика к антенне с минимальными потерями, приходится применять специальные коаксиальные фидеры с воздушным диэлектриком, а при большой длине тракта — жесткие волноводы. Стоимость таких фидеров зачастую сравнима со стоимостью самого передатчика. Для электрического и механического соединения таких линий с антенной и передатчиком используются специальные разъемы и переходники.
Ретрансляторы
Из-за сложного рельефа местности или высотной застройки могут возникнуть «мертвые зоны», в которых прямая видимость передающей антенны не обеспечивается. Для охвата вещанием таких зон используются ретрансляторы. Ретранслятор представляет собой небольшую необслуживаемую приемо-передающую систему, состоящую из приемной антенны, широкополосного малошумящего усилителя и передающей антенны. Сигнал излучается ретранслятором на той же частоте, на которой и принимается.Чтобы исключить помехи абонентам, находящимся в зоне обслуживания и ретранслятора, и основного передатчика, передача программ с ретранслятора организуется в другой поляризации. В качестве передающей антенны используются секторная антенна из-за специфической диаграммы направленности для покрытия заданного сектора с равномерным распределением плотности потока электромагнитных волн. Место установки и мощность ретранслятора выбираются, исходя из размеров зоны его обслуживания.
