衛星接收機的同步廣播技術探討

梁艷紅

【摘 要】隨著科學技術的快速發展，衛星廣播技術在國內外均得到了普遍使用，由于衛星廣播具有的優點較多，其可以具有較大的覆蓋面積，所以衛星廣播技術得到了現今社會的關注。因此本文首先提出了衛星接收機同步廣播技術的相關概念，然后闡述了MPEG-2系統的基本概述，然后分析了衛星廣播技術中的硬件電路，最后總結了本文的行文思路。

【關鍵詞】衛星 接收機 同步廣播 FPGA TS流

廣播是一種傳統的信息傳播媒介，因其傳播速度快捷、靈活性強的特點而在當今社會扮演著重要的角色，但是廣播站點要實現同步廣播技術還有一定的難度，因此本文首先討論了衛星接收機同步廣播技術的相關概念，即衛星接收機同步廣播技術的研究背景和意義，國內外的研究狀況和趨勢，衛星廣播系統的組成及特點三點，從而可以更好地研究衛星接收機同步廣播技術，最終實現廣播技術的同步傳播。

1 衛星接收機同步廣播技術的相關概念

1.1 研究背景和意義

廣播是一種信息傳播媒介，傳播方式主要有無線方式和有線方式兩種，傳播的信息是聲音信息，廣播的出現使得人們能夠更便捷的獲取信息?，F今的傳播技術較多，而廣播以接收設備小、投資少、傳播速度快捷等優點而受到人們的青睞，其在當今社會有著重要的作用。同步廣播技術的基礎是調頻廣播，主要是傳播地面的廣播信息，同步廣播技術中的同步是指在不同的發射站點采用統一的發射頻率且同時發送的一種廣播形式，由于每個站點在傳播廣播信息時與相鄰的站點沒有干擾，所以這種廣播技術的優點是廣播信息能夠覆蓋范圍內的聽眾，從而這種廣播技術的質量較高，能夠滿足較多用戶的需求。隨著科學技術的發展，衛星廣播技術已經開始實用，衛星廣播技術采用的主要技術是MPEG-2的數字壓縮和傳輸技術，這種技術能夠提供高品質的音效，且可以滿足廣播電視對節目質量不斷增長的要求。衛星廣播技術的優點較多，另外有覆蓋面積大、節目容量大的特點，因此實現遠距離、跨區域的傳輸較方便，然而衛星廣播技術面對的一較大難題是在跨區域的廣播站點實現廣播同步，這一問題也是現今的研究熱點。

1.2 國內外的研究狀況和趨勢

隨著科學技術的快速發展，同步衛星廣播所使用的技術越來越完善，世界各國都開始使用衛星同步技術，但是我國的衛星廣播技術的發展較落后，所以我國的衛星廣播技術的使用產品主要是依靠國外的產品。然而隨著我國科學技術的進步，我國的廣播電視領域已經達到了國外的先進水平，這些先進的技術可以有效的解決偏遠地區接受電視廣播困難的問題。隨著國內外技術的不斷發展，數字電視廣播的發展將會呈現如下趨勢，即音頻和視頻的效果越來越好，另外技術方面衛星廣播逐漸開始使用第二代數字衛星廣播系統的標準DVB-S2，編碼方式也更加有效。

1.3衛星廣播系統的組成及特點

衛星廣播系統主要由數字衛星上行設備、同步衛星和衛星接收機三部分組成，數字衛星上行設備的主要作用是將每個節目對應的視頻、音頻和數據信號進行MPEG-2編碼，然后將其打包為單個的節目碼流等，最后將整理好的音頻信號和視頻信號送給電視，然后電視就可以播放相應的節目或者是通過其他途徑發出去送到廣播。

2 MPEG-2系統的基本概述

2.1 MPEG-2系統的介紹

一個或多個視頻、音頻基本流以及相關的數據按照一定的語法規則組合成一個或多個碼流主要是由MPEG-2系統來完成，MPEG-2系統完成的工作有利于存儲和傳輸。MPEG-2系統在碼流時采用的結構是分層結構，而MPEG-2系統的解復過程是復用的逆過程。

2.2 TS流的組成結構

TS流的組成是每個TS包，TS包由4個字節的TS包頭、可變長度的自適應字段和有效負載組成，其長度為188字節，其中4個字節的TS包頭的作用是實現TS包的同步、錯誤指示、識別等。另外自適應階段是在TS流打包過程中節目PES流的數據不能填滿TS包的有效負載的情況下，自適應字段是被加在有效負載前面的數據包，這些適應字段的特點是包含較多的選項，因此適應字段的長度可以發生變化。

2.3 節目特定信息

節目特定信息是指服務信息數據，這一數據在MPEG標準中稱為節目特定信息，即PSI，而節目特定信息是指在數字電視的碼流中，引入了一些特定的TS數據包來確立各個PES數據包之間的關系，這樣將能對含有不同數據來源的TS包來進行有效管理。PSI信息在MPEG-2系統中包含一系列的表格，如節目關聯表（PAT）、條件接收表（CAT）、節目映射表（PMT）等，這些表格可以明確TS流中各個不同TS數據包之間的關系。

3 衛星廣播技術中的硬件電路

3.1 硬件電路的系統設計

FPGA是系統的控制器，系統主要是通過FPGA來完成數字衛星信號的接受從而得到傳輸流信號即TS信號，其中FPGA的作用是接受TS流信號，并且對TS流信號進行解復用處理，解復用處理之后就可以將一個節目的音頻PES流從TS流中提取出來，然后將其送給SDRAM緩存。其中，在實現FPGA控制和TS流解復時都使用VHDL語言，且最后需要將一些解復用得到的音頻PES流的相關信息通過液晶顯示出來，從而有利于觀察節目。在設計系統時，通常將系統的硬件部分設計三塊電路板，這三塊電路板分別是前端調諧解調器部分的電路板、Altera FPGA的核心板、包含音頻解碼和接口電路的底板，然后將這些電路板可以在每一個模塊設計一塊電路板，從而方便調試尤其是一些較復雜的系統運用電路板可以降低調試的工作量。

3.2 設計電源部分

在設計電源時首先需要考慮的是電源的穩定性，因為電源的穩定性將直接影響一個系統是否能夠正常運行，因此對一個系統來說電源的穩定性是非常重要的，如在高速信號系統中，需要控制電源噪聲，然而如果信號上升沿時間越短、傳輸速度越快，在控制電源噪聲時就越困難。其中影響電源系統穩定性的噪聲主要有三個方面的來源，即穩定電源芯片本身不理想、穩定電源的響應速度無法及時滿足負載對電流的需求、存在阻抗三個方面，由于這幾個方面的原因導致對部分噪聲無法控制，只能接受。其中系統硬件中的電源形式主義有三種，即SHARP模塊電源、FPGA電源、音頻解碼器模塊電源。

3.3 調諧解調器模塊電路

調諧解碼器模塊電路主要分為三種，第一種是項目中用到的一體化調諧解調器，這類調諧解調器需要的輸入頻率范圍為950-2150MHz，且具有內碼解碼器和外碼解碼器，收縮長度等于7，有16個奇偶校檢字節，塊長度為204個字節和能量擴散解擾。第二種是高頻頭控制電源電路，高頻頭的控制電源電路是專門應用于模擬和數字衛星接收機LNB下變頻器，并為數字衛星接收機LNB提供驅動電壓和接口信號，使用起來較方便。第三種是一體化調諧解調器模塊的電路設計，這類調諧解調器共有26個管腳。

3.4 FPGA核心板部分電路

FPGA核心板部分電路主要有三種，第一種是PFGA電路，為了方便系統以后的完善和升級，且考慮到整個系統占用資源的情況，FPGA電路使用的是EP3C55F484這片資源比較豐富的芯片。第二種是SORAM電路，這種電路速度比較快即傳輸速度能達到100M以上但是不容易控制，并且不要不斷地刷新。SORAM電路是同步動態隨機存儲器的意思，根據它的特點，在進行PCB布線時要使數據和地址傳輸線的等長，從而有利于SORAM電路能夠更好地進行工作。SORAM電路通常采用PES流來緩存解復用得到的音頻。第三種FPGA核心板部分電路是FLASH電路，這種電路含有非易失性存儲器，因此掉電后數據不容易丟失，且可以自動將加載程序存儲在FLASH電路里面，因此在上電后可以直接調用。

3.5 底板模塊電路

底板模塊電路主要包括音頻解碼器、數模轉換電路即DAC電路和一些接口電路。其中音頻解碼器常用CS493102芯片，這種芯片被廣泛應用于廣播市場中，如數字電視、機頂盒等，且能支持多種解碼標準，而數模轉換電路是將數字音頻信號轉換為模擬信號，經過后端的放大處理就可以作為廣播音頻。

3.6 PCB板設計和調試

PCB板的設計需要關心信號完整性的問題，這可以避免在調試過程中遇到一系列問題，這將會影響產品的研發周期，嚴重時將導致整個系統的設計失敗。其中的信號完整性是指讓信號在傳輸線傳輸時盡可能的保持其應該具有的波形，遵循信號完整性原則就不會影響電路的功能，但是信號完整性是一個非常復雜的問題。除了考慮信號的完整性，還需要考慮電路板的焊接調試，電路板的焊接調試是相互獨立的，且是按照模塊化處理的，在確保焊接沒有問題后調試調諧解調器模塊，然后通過讀取芯片的器件地址來完成調試工作。在調試FPGA核心板時，也要先確保焊接沒問題，在調試FPGA核心板時需要通過運行一段閃燈的小程序，在調試底板模塊時需要通過檢測音頻解碼芯片的運行來完成。

4結語

總的來說，衛星廣播同步技術還需要進一步的研究，在進行研究時首先需要研究衛星同步技術的相關概念，從而更好地進行研究，其次需要研究衛星廣播技術中所用的系統MPEG-2系統，然后需要分析清楚同步廣播技術的硬件系統，即硬件電路的系統設計、設計電源部分、調諧解調器模塊電路、FPGA核心板部分電路、底板模塊電路、PCB板設計和調試，從而實現廣播技術的同步傳播。

參考文獻：

[1] 溫蔚.衛星接收機的同步廣播技術研究[J].西部廣播電視，2015，（2）：165.

[1] 紀健超，王宇.應用于衛星通信的DVB-S2載波同步算法研究[J].信息通信，2011，（4）：1-2，5.

[2] 高彤鼎.IRD對TS流的處理[J].衛星電視與寬帶多媒體，2013，（15）：63-65.