數字衛星廣播電視信號傳輸質量的分析

常向利（國家新聞出版廣電總局916臺，青海格爾木 816099）

數字衛星廣播電視信號傳輸質量的分析

常向利
（國家新聞出版廣電總局916臺，青海格爾木 816099）

本文以數字衛星廣播電視信號傳輸質量的分析為題目展開相關探討。首先結合數字衛星電視的發展情況對其進行了簡要概述；主要介紹了數字衛星傳輸系統中的DVB-S系統、DVB-S2系統及其關鍵技術，重點對數字衛星傳輸系統的模塊進行了具體分析，重點對其方案的實現進行了說明，并且以此作為基礎，歸納性的對系統應用中的相關注意事項進行了探討。希望通過本文初步論述可以引起更多的關注與更為廣泛的交流，從而為該方面的理論研究工作、傳輸質量控制實踐工作提供一些有價值的信息，以供參考。

數字衛星 廣播電視 信號傳輸 質量分析隨著經濟發展、社會進步、科技研發，我國的廣播電視發展經歷了一個快速的發展過程，比如，自1984年的東方紅2號實驗通信衛星發射成功以來，就拉開了中國自辦衛星電視的序幕，接著又以國際通信衛星5號C波段的轉發器成功完成了廣播電視節目在全國范圍內的推廣與覆蓋；從現在的發展情況來看，數字電視已經成為了主流，而且由于壓縮技術的成熟發展，電視的體積越來越小、質量及效果也是越來越好，尤其是在曲面電視的研究與應用方面，邁出了很大的一步，我國的衛星電視數字化發展以中星5號通信衛星為支撐作為開端，目前我國廣大地區以“村村通”衛星數字電視為主已經使全國人民都分享了這一技術發展的成果，與此同時，也豐富了我國廣大偏遠地區人民的精神生活。

1 概述

在數字衛星廣播電視傳輸標準方面，有DVB-S、Digicipher兩種不同的標準，由于在信源編碼方面以MPEG-2壓縮方式為主，所以二者的差異性凸顯于信道編碼方面。從數字視頻廣播標準（DVB）方面看，有對視頻、音頻、其它數據的傳送，且靈活易于操作，另一方面通過對比特流的復用、服務信息的統一使用、糾錯系統、加密算法、在不同傳輸媒體方面的調制方法、信道編碼等方面的應用，均有效的提高了傳輸質量與傳輸速度。從DVB的標準來看，通過DVBS、DVB-C、DVB-T三種標準可以分別滿足于衛星、電視、廣播。從Digicipher標準方面看，它的缺點在于衛星廣播圖像方面的質量問題，但在NTSC制式的電視節目傳輸方面，卻非常擅長，也就是說，與DVB標準相比較，這一標準更適合于電視，而前者則更適應于廣播［1］。從數字衛星傳輸的整個系統方面看，它可以劃分為上行地球站、通信或廣播衛星、衛星接收站3大系統，注意傳輸系統中，未將衛星遙測、遙探究系統納入。由于信號源、上行地球站、廣播衛星都比較熟稔，所以以下對衛星接收站的相關情況進行說明，它主要是通過天線將廣播衛星的下行信號進行接收，其間要通過放大、下變頻、解調、譯碼等過程，然后在還原的基礎上將電視信號送達用戶端。也就是說從信號源到上行地球站，再到廣播衛星，再到衛星接收站，最后到接收用戶端，整個過程就組成了數字衛星傳輸系統［2］。

2 DVB-S系統與DVB-S2系統

DVB-S系統功能方面以對碼流進行處理為主，通常包括傳輸復用的適配、能量分配隨機化、外碼編碼、卷積交織、內碼編碼、基帶成形、QPSK調制等，也就是說在整個系統方面，先通過視頻編碼到節目復用、再從MPEG-2源編碼與復用，再共同導向傳輸復用，最后將其傳送到衛星信道適配器［3］。它的關鍵技術在于能量擴散、R-S糾錯碼等；而在DVB-S2衛星直播系統信號處理流程中，又引入了新的編碼方式，且通過LDPC+BCH級聯編碼方式，使整體性能得到了提高，而且接收端的載波恢復、快速幀同步技術也獲得了很大的發展；這一系統對信號的處理大致可以劃分為5大部分，具體如輸入模式、傳輸流匹配，前向糾錯編碼、編碼符號映射、物理幀編碼、信號調制等；也可以從大的方面看到從基帶幀到FEC幀再到物理幀的處理流程。從系統的適應性及應用范圍來看，它以標清或高清電視HDTV廣播服務、交互服務、專業應用、數據內容分配等為主，而且體現了最佳傳輸性能、整體可擴展性能、合理接收復雜度等優勢特征；從ACM鏈路方面來看，主要是通過信息源，然后進行源碼率控制、再進行ACM DVB-S2調制，以地面衛星接收器的形式到達衛星，再通過高比特率前向鏈路，直達衛星終端，注意在測量方面以C/N+I測量法為主，而且經過信道信息的回傳、信通等，都可以有效的進行編碼與調制選擇，然后通過網關與ACM DVB-S2調制器相接，從而構成了一個ACM鏈路系統，以此進行衛星傳輸；需要說明的是在輸入適配模塊率較高，主要集中于單輸入流/多輸入流到模式適配，再通過基帶幀數據區達到流適配；從分類處理流程來看，其中有輸入接口、輸入接口同步、空包刪除、CRC-8編碼器、緩存區以及基帶指令或合并/分片等，最后進行填充與基帶幀加擾的流適配方面。CRC編碼器的輸出計算公式為CRC=remainder［X8u（X）：g（X）］；其中，被編碼的輸入序列為u（X），而g（X）指的是CRC編碼器對用戶包中有用部分實際處理的結果，具體表示為一個多項式，集中于CRC-8字節的多項式，具體為X8+X7+X6+X5+X4+X3+X2+1。

3 傳輸系統模塊與方案

在數字衛星傳輸系統規劃方面，要求安全可靠的直播功能、對模擬信號的傳送能力、簡潔而易于操作直觀可視，尤其要求靈活、輕巧、工作區域范圍彈性大等。

（1）選擇工作頻段，C波段穩定性好，雨衰較小，所以當地面微波設備與其頻段相同時即會產生干擾，因此，可以用Ku頻段來代替C波段，它的EIRP服務區域更小，且衛星EIRP更高，但在高降雨區域易造成雨衰中斷現象，所以成本相對較高；因此在雨衰及相關對策方面，應該分清它對Ku波段衛星的通信的影響原因，比如，鏈路噪比等，主要的原因在于雨滴對于電波的吸收、散射作用，所以，大小、半徑、波長之間的比值會提供更可靠的參數；這方面可以在上行鏈路中增加上行功率控制器，從而應用開環算法，通過信標接收機輸入直流信號變化對天氣現象進行監測，從而達到對中頻衰減器通路方面的有效控制［4］。

（4）當準備好系統規劃的各項條件后，即需要提供一個備用頻段，在本次討論中，頻段主用Ku波段，而備用則以C波段為主，并且選擇行波管高功率放大器，以及可以滿足組網衛星覆蓋性能的通信衛星，然后利用工程鏈路計算達到對互相干擾的可能性的減低。以美國洛克希德公司的A2100A衛星平臺為準，采用三軸穩定方式，從而根據相關的衛星總功率、干重、壽命等相關參數、電氣性能、轉發器參數等，然后對參數基準、載波特性、便攜地面站特性、天線指向損耗等，最終得出相關的預算值，再進行標準范圍評估，從而得到最后需要選擇的合適的值，達到對傳輸質量的控制［7］。另一方面，應該做好設備選型工作、關鍵技術與性能分析工作，比如對于低噪聲模塊的分析、對編解碼器的分析，對頻譜分析儀的應用等，重點在于對上面所說的系統信號流程的把握，從而認真做好傳輸系統的測量，并對性能測試的結果進行分析，最后進行可靠的應用實踐［8］。

4 數字衛星廣播電視信號傳輸與質量分析

通過上文對數字衛星廣播電視信號傳輸與質量分析方面的相關問題的說明，可以了解到衛星電視廣播傳輸的三大方式，如分配式衛星電視、視頻壓縮電視直播與模擬電視信號傳輸。從質量分析方面看，熱噪聲、脈沖噪聲等對其傳輸質量影響較大，所以，需要對噪聲反應的靈敏性進行一些控制，從而提高傳輸質量；通常情況下若出現了一些干擾或者噪聲影響等，或中斷以及顯示馬賽克，尤其是在下雨天、下雪、夏季樹葉遮擋等情況下，質量問題易于發生，所以，針對以上這些問題，一方面可以通過技術手段進行解決，另一方面則需要用戶通過一系列預防措施與保護措施加以解決［9］。比如在視頻層的檢測，可以通過數字電視圖像質量主觀評價方法中的相關標準進行評定；再如對于信道層的問題，則應該通射頻結構的調整來解決，重點在于對BER的取值；若是碼流層的問題，則應該處用碼流分析儀進行連續性監測，如對3個優先級的區分與辨析，以及與活動圖像專家組或數字影像廣播的符合度等，這方面包括視頻、音頻等各方面的監測，因而要求細致分析，仔細辨認，認真總結經驗，提高監測水平與管理水平，確保數字衛星廣播電視信號傳輸質量有效、快速，為人民群眾送去真正的“文化盛宴”［10］。

5 結語

總之，在新的時代就要堅持與時俱進、因時制宜；通過上文可以更好的了解到衛星傳輸工程應用以及解決諸多問題的方案，而且也對數字衛星廣播電視信號傳輸質量的保障途徑有了一個更好的理解；從目前的發展趨勢來看，數字傳輸方式將會越來越完善，而且會隨著衛星傳輸系統應用水平的提升而獲得持續性的提升；另一方面，C波段的應用擁擠特征日益明顯，因此，為了更好的發展，就應該對KU波段和C波段的疏導加以研究；另外，需要通過對Ka波段的研究與應用來提高對空閑波段的廣泛利用，從現今的發展情況來看，歐洲、美國一些發達國家都通過它來達到提高高清電視的效果與寬帶多媒體雙向業務的有效拓展，可以說它應該作為首選頻段而受到更多的重視。

［1］紀龍蟄，單慶曉，任立坤等.基于C++ Builder的導航衛星接收機顯示控制系統的設計與實現［J］.計算機測量與控制，2013（3）.

［2］柴進柱.基于改進AIS系統的衛星接收機船舶檢測率［J］.大連海事大學學報，2013（3）.

［3］劉欣.衛星接收機同步廣播技術的研究與討論［J］.黑龍江科技信息，2015（32）.

［4］李海鷗.數字壓縮衛星接收機（IRD）及其測量方法探討［J］.數字技術與應用，2015（2）.

［5］詹勝旋.廣播發射臺數字衛星接收機工作原理和常見故障的分析與處理［J］.科教導刊，2015（17）.

［6］李達，賀寧蓉，王永芳等.GPS衛星接收機的自適應抗干擾處理器設計［J］.遙測遙控，2013（3）.

［7］張培君.一款具有自動盲掃功能的免費衛星接收機——皇視HSR-2080數字衛星接收機［J］.衛星電視與寬帶多媒體，2014（1）.

［8］曾祥志，廖昱博.天誠TCD-759型數字衛星接收機音頻輸出的改造［J］.贛南師范學院學報，2014（6）.

［9］劉風玲，張云，孟婉婷等.UK-DMC衛星接收機GNSS反射信號的應用分析［J］.遙感信息，2015（1）.

［10］李超.基于DSP+FPGA的北斗衛星導航接收機的研究與設計［J］.南京理工大學學報，2015（16）.

常向利（1973—），男，陜西米脂人，本科，畢業于成都電子科技大學，工程師，研究方向：衛星接收及傳輸。