蜂窝电视

随着有线电视技术的发展，出现了各种类型的电视分配系统，笔者在去年的《无线电》曾向大家做过介绍。今天，我想向大家介绍另一种属于有线电视的无线分配形式——蜂窝电视技术的特点及应用情况。

蜂窝电视（英文是Cellular Vision），是由美国联邦通讯委员会（FCC）设计、加拿大西方国际通讯有限公司（WIC）目前在加拿大试验的一种电视分配系统。蜂窝状的、无线点对多点宽带电信业务的传送技术称为蜂窝电视技术。人们一直期望有一种技术能达到光纤所具有的容量，而成本只是光纤的一小部分，蜂窝电视技术给消费者和电信工业带来了希望。

蜂窝电视工作频率范围27.5～29.5GHz，这是目前点对点商业联络还没有使用到的频段。这个技术率先提供了超高频段空间综合通信业务，如多频道交互式电视、电话、数据和电视会议，使家庭或办公室成为多媒体中心。

具体来说，蜂窝电视除提供电视业务外所能提供的其它服务是：个人通讯系统；本地交换业务，如旅游咨询、电子银行及购物等；为本地学校提供教学节目；医疗服务，通过传送高清晰度的放射线照片实现远程诊断等；交互式电子游戏及比赛等；引进先进数字电视技术；提供高比特传输速率、低比特误码率的计算机接口；可达激光视、唱盘质量的声音及视频节目；以摄像机为节目源的家庭电视会议；可以同时有数百万个数字质量的电话联络。

从上看出系统可以给用户提供低成本高质量的服务，其内容已不再是现有的有线电视用户的服务内容了。这是因为蜂窝电视是一种调频多蜂窝技术，在这段很宽的、未被使用的频带里，系统的运行者可以有很大的灵活性。所谓低成本是从造价的角度来讲的，整个系统环节少、设备也少，因此不需很大投资，系统运行者的管理费低，而提供给用户的电视节目因其频带宽相对要多。据统计，蜂窝电视用户的收视费是电缆电视用户收视费的60％。

系统由一个主蜂窝和若干个副蜂窝组成。在主蜂窝区有一个前端，接收本地能收到的卫星节目，集中用于系统的节目分配，因此有卫星及微波下行链路设施。主蜂窝有一个全向发射机用于本蜂窝用户的覆盖及附属发射机用于向邻近蜂窝发送信号。在用户终端需要一副约6.5平方英寸的接收天线和电视接收机／解码器。在开展真正的交互式业务时，电视接收机要换成接收转发器，转发器用于将用户信息返送到前端。解码器接在天线与接收机之间，用于前端的可寻址系统通过传送用户密码打开相应的解码器，使某一特定的用户可以看到选择的节目，典型的系统如图1所示。

蜂窝电视是一个多蜂窝结构的分配系统，工作在27.5～29.5GHz范围内。由于每个频道是一套带宽为20MHz的调频信号，因此，在一个蜂窝内1GHz的带宽可传送49个模拟电视信号。电视频道间可插双向通信信道，以相反的极性传回去。这种反极性技术允许信号同时在同一频率内有两种不同的应用，改变极性还可以抑制同一地方其它蜂窝的干扰，并使每一频带的利用率加倍。

在一个地区内，由卫星转发器，本地广播电视台，地面微波设施及演播室来的电视节目被送到蜂窝电视中心，再借助点对点链路将信号由主蜂窝发射到临近蜂窝，每一个副蜂窝用全向发射天线或几个宽束发射天线把信号传送至用户的天线上。即使在一个大的区域内，利用蜂窝电视技术的频率复用特性，多蜂窝结构也可以传送由一个前端发射机来的高质量调频信号。蜂窝电视技术的工作原理见图2。

1．系统使用了无线电频谱中以前认为没什么用途的一段频谱。27.5～29.5GHz间的2GHz目前全球内无任何地方使用。

2．蜂窝电视中的窄束接收天线和极化方式允许相同的频谱再利用，会使公共资源得到充分的利用。

3．蜂窝电视信号不总是要求发射机与接收天线间在视距内直线传输。约6.5平方英寸的窄束接收天线、FM调制方式和极化方式三者的结合允许接收机能从多种建筑的反射信号中捡取信号，天线有时可安装在室内，能调整方向以得到最佳的传输路线。

4．有人称蜂窝电视为宽带、双向的“空中光缆”。它用相当于每频道12W的RF功率电平将1GHz或2GHz的整个带宽信号传送给整个蜂窝。假设传送的是50个频道的信号，则蜂窝中心的发射机要用600W的功率，比通常的无线电视的功率低得多。蜂窝电视不存在与人协商路由问题。相对于各种商业、居民或其它市场条件，可以在相邻蜂窝中提供不同的业务。它能对家庭及商业提供双向、宽带通信，当然需要单向业务的地方提供的终端设备会便宜此，如果既需要窄带业务又需要宽带回传业务（交互式业务、声音、数据的传送），提供的终端设备就比较复杂。即使没有数字视频压缩的业务，使用目前2GHz可用频谱，该系统比北美实际运行中的任何电缆系统能传送更多的模拟电视信号。

电信和有线电视工业为家庭或办公室传送新的或高级业务，目前都在大量投资以使网络升级即扩大容量。为了满足网络中任何一个用户预订新业务，整个系统都必须升级。蜂窝电视可以在最后一公里的瓶颈点，实现宽带、双向连接。因为蜂窝电视是一个空中分配系统，不必铺设电缆或光缆就可以连接蜂窝中的任何一个家庭或商业区。

蜂窝电视，绝大部分投资是用于买一套发射机，既可以向蜂窝内的所有地方发射宽带信号，也可以把信号送到临近的蜂窝再发射，临近蜂窝可以依此类推地发送，直至人口密度小到不能支持建立另一个蜂窝为止。由于蜂窝电视使用FM方式，远离主蜂窝的副蜂窝不会出现级联电缆放大器末端出现的信噪比下降的情况，一旦完成了在蜂窝结构上的投资，其余的投资项目就是提供用户终端设备，对蜂窝电视运行者来说，很快会产生经济效益的。

下面把几种技术与蜂窝电视的对比情况作一介绍：

1．电缆

从对家庭或商业区传送业务的带宽和容量上来说，蜂窝电视比大多数现存电缆网要大得多。与大多数单向电缆网不同，该系统可以是双向的，对该功能的投资只取决于用户需要哪一级别的双向业务。

树枝型结构的电缆网只能向用户提供相同的信号，而蜂窝电视提供的业务可以以蜂窝为单位来适应不同的市场需要，即按照用户的不同需要在每一蜂窝中提供不同的业务。由于采用FM调制方式，蜂窝电视能传送很高质量的图像及声音信号，其指标明显超过电缆系统的标准值。

2．电信

蜂窝电视比现存开关式电信铜线电缆网有大得多的容量，甚至比ADSL技术传送的业务量还大（ADSL是一种利用电话线传图像的技术），而其终端设备的成本只占ADSL终端的一部分。如果拿出一部分带宽传送数据的话，只要这些数据通道一空闲下来，就会按顺序地满足下一用户传送数据的请求。还可以对一定的蜂窝电视用户进行加密和寻址传送数据。

3．多点分配系统（MDS）

MDS系统的工作频带是需经过专门部门批准的，容量很有限。MDS需直线视距传输且为单向的，接收天线尺寸很大需放置在室外。

4．先进电视（ATV）

根据美国的现行计划，广播电视要在UHF段频谱中设置第二个6MHz与现有模拟电视一起传送ATV或高清晰度电视（HDTV），15年后停止模拟电视的传输方式，原来的广播频谱将重新设置。

这个计划对广播电视工作者和政府负责频谱管理的部门是一个挑战，演播室设备的更换将会是一笔很大的投资，在接收设备没有得到普及的阶段，经济的挑战体现在没有巨额广告收入。使用特定的UHF发射机（购置费和运行费都是很昂贵的）会加大这种挑战。在美国和加拿大边界地区，在UHF频段找到可用频谱是很困难的。

解决这一难题的一个可行性办法是借助蜂窝电视系统在城郊进行ATV信号广播。目前从事ATV广播的部门从中获得的广告收入是很少的。当有足够多的用户拥有ATV接收机或显示设备时，这种局面才会改善。如果在蜂窝电视中提供ATV业务，由于有用户收视费的来源，可以帮助运行者抵消一部分设备更新的投资直至用户入网率达到一定程度就会有净盈利。因此蜂窝电视可以解决ATV频谱拥挤的问题；提供一种不太贵的传输手段和解决广播运行者在ATV广播收入方面的难题。

1991年FCC（美国联邦通讯委员会）特批了一张许可证允许兴建第一家点对多点电视传输系统。获得首家蜂窝电视系统营业执照的是纽约Brooklyn区的Brighton Beach，目前已开展商业服务。该系统正在把业务范围扩展到纽约城及附近地区，这些后加的蜂窝于1994年夏季和秋季陆续开通。(何谨)