數字衛星電視信號調制技術的研究

李海鷗

國家新聞出版廣電總局五四二臺

數字衛星電視信號調制技術的研究

李海鷗

國家新聞出版廣電總局五四二臺

在數字衛星電視廣播系統中，其調制技術常采用包絡恒定和較高功率效率的QPSK（四相絕對相移鍵控）調制，數字化的實現可能性較大。分析制約其性能發揮良好的因素，將會更好地完成數字衛星電視信號的調制工作，也利于完善數字衛星電視廣播系統。本文針對數字衛星電視信號調制技術相關信息作了一些簡單研究分析。

數字衛星電視；信號；調制技術

數字衛星電視廣播系統中的中頻濾波器，在信號收發兩端將會限制無線信道的使用和發展。同時無線信道因發射機和轉發器自身特點而具備非線性性質。因此，數字衛星電視系統采用調制技術時應選擇較小包絡波動，以及最小功率譜占用率。QPSK調制技術在數字衛星電視信號調制技術的研究方面起著重要作用。

一、數字衛星電視系統

數字衛星電視系統隨著科學技術和互聯網絡的快速發展，憑借衛星通信技術，逐漸在廣播電視系統中廣泛應用，主要通過數字編碼技術捕獲廣播電視信號，對其進行量化，同時將獲取的信號進行壓縮，最后以編碼處理，由數字調制技術將其編碼轉換成一種信號。此信號可通過無線信道進行傳輸工作，借助地球同步衛星輸送至數字衛星電視客戶端。設計數字衛星電視系統需考慮信源編碼和信道編碼這兩種生成數字基帶信號的完善，同時側重數字調制工作，以便于轉換數字基帶信號，使其變成能在無線信道輸送的頻帶信號。因為衛星信道信噪比和信號不穩定，在采用數字調制技術時需注意此方面的調節，四相絕對相移鍵控（QPSK）調制方式優勢較為明顯，其具有較強的抗干擾性能和較快的傳輸速度，將這種信號調制技術作為恒定包絡調制方法，不會擾亂基帶信號的調制。

二、QPSK調制技術

目前，數字衛星電視信號調制方式針對不同的傳輸技術會有不同的選擇，國際上主要應用衛星廣播電視傳輸技術的調制方式有QPSK，BPSK，8PSK，16APSK，16QAM，以及32APSK等。其中的QPSK調制技術因為自身的優勢，在數字衛星通信系統中被大范圍采用，其優勢主要體現在其有著良好的編碼性能、較高的頻譜利用率以及較強的抗干擾性能等方面。

QPSK，全稱為四相絕對相移鍵控，其信號的正弦載波分別有四個可能性離散相位，兩個二進制符號經過每個相位進行傳輸。數字衛星電視系統實現四進制移相鍵控信號（QPSK調制信號）公式為Si(t)=Acos(ωct+θi)i=1,2,3,4…0≤t≤Ts，其中Ts表示四進制符號間隔，θi表示正弦載波相位，其中可能狀態為四種。其QPSK調制信號基本原理圖1為：

圖1 QPSK調制信號原理框圖

上圖清晰的指出輸入數據通過串/并交換后，再經過差分相位編碼及低通濾波LPF，最后進行正交調制形成已調信號。整個過程較為完整，明確了數字衛星電視信號調制過程。其中差分相位編碼環節可解決相干解調過程中出現相位模糊現象的問題；低通濾波LPF則能防止已調信號帶外輻射問題的產生，因而將LPF設置在同相和正交支路的位置。

三、制約數字衛星電視信號調制性能的原因

（一）信號干擾

數字衛星電視用戶在接受衛星信號時時常不能完整的接受到相關信號，究其原因是波形失真造成信號受到干擾。而碼間干擾與正交干擾的相互作用會形成波形失真現象。碼間干擾的形成原因是受到帶寬制約，線性、二次時延以及線性振幅失真，同時脈沖寬度在調制過程中起伏變化較大。而正交干擾則與傳輸線有關，嚴重失真現象將會致使信號受到干擾，不能讓用戶完整地收到衛星信號。

（二）正弦載波的相位偏離

數字衛星電視系統采用QPSK調制信號技術，其工作原理是通過變換正弦載波的相位進行調制工作，達到數據良好傳輸的目的。若已經調制正確的正弦載波相位出現偏離現象，就會降低解調器的輸出效率，比特差錯率出現上漲情況。這兩種情況會制約數字衛星電視信號調制性能的提升。

（三）電平產生漂移現象

數字衛星電視系統在進行通信工作時將會受到外界環境的變化，例如環境溫度、電源電壓和設備元器件等。這些相關外部因素的變化將會對信號電平和判決電平有著直接影響。環境溫度和電源電壓的變化將會引起電平的變化，設備元器件出現老化現象則會妨礙電平的正常運轉，致使出現電平產生漂移現象時，產生信號幅度下降的問題，同時也會使比特差錯率惡化。

（四）噪聲干擾

數字衛星電視信號輸送時發生參考載波抖動、各個接口不匹配的反射信號以及本震源信號等都可能產生噪聲。參考載波由于不穩定的載波恢復將會出現與接收信號抖動效果一致的現象，從而產生一定的信號噪聲，影響信號的準確性。在衛星鏈路傳輸時，各個接口因不標準匹配會隨時反射出回波信號，即使反射信號不強烈，但在一定程度上也造成了噪聲障礙，制約著數字衛星電視信號的有效傳輸。信號的發送和接收產生的振動也能引起噪聲干擾，這主要與相位相關。相位的起伏變化，影響著信號頻率的穩定性，因此亦能引起噪聲對信號傳輸的干擾。這些噪聲直接影響經過調制的信號傳輸，同時對數字衛星電視系統的信號調制技術產生制約作用。

結束語

綜上所述，目前，數字衛星電視系統的信號調制技術大多采用QPSK調制信號，完成信號成功傳輸至用戶客戶端的目標。研究分析QPSK調制技術的基本原理和分析制約其性能的原因，將會對QPSK調制數字化趨勢產生積極作用。這不僅為數字衛星電視系統的設計提供了理論依據，同時也為其調制技術的改進指明了方向。

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