数字卫星广播电视信号传输质量的分析

常向利（国家新闻出版广电总局916台，青海格尔木 816099）

数字卫星广播电视信号传输质量的分析

常向利
（国家新闻出版广电总局916台，青海格尔木 816099）

本文以数字卫星广播电视信号传输质量的分析为题目展开相关探讨。首先结合数字卫星电视的发展情况对其进行了简要概述；主要介绍了数字卫星传输系统中的DVB-S系统、DVB-S2系统及其关键技术，重点对数字卫星传输系统的模块进行了具体分析，重点对其方案的实现进行了说明，并且以此作为基础，归纳性的对系统应用中的相关注意事项进行了探讨。希望通过本文初步论述可以引起更多的关注与更为广泛的交流，从而为该方面的理论研究工作、传输质量控制实践工作提供一些有价值的信息，以供参考。

数字卫星 广播电视 信号传输 质量分析随着经济发展、社会进步、科技研发，我国的广播电视发展经历了一个快速的发展过程，比如，自1984年的东方红2号实验通信卫星发射成功以来，就拉开了中国自办卫星电视的序幕，接着又以国际通信卫星5号C波段的转发器成功完成了广播电视节目在全国范围内的推广与覆盖；从现在的发展情况来看，数字电视已经成为了主流，而且由于压缩技术的成熟发展，电视的体积越来越小、质量及效果也是越来越好，尤其是在曲面电视的研究与应用方面，迈出了很大的一步，我国的卫星电视数字化发展以中星5号通信卫星为支撑作为开端，目前我国广大地区以“村村通”卫星数字电视为主已经使全国人民都分享了这一技术发展的成果，与此同时，也丰富了我国广大偏远地区人民的精神生活。

1 概述

在数字卫星广播电视传输标准方面，有DVB-S、Digicipher两种不同的标准，由于在信源编码方面以MPEG-2压缩方式为主，所以二者的差异性凸显于信道编码方面。从数字视频广播标准（DVB）方面看，有对视频、音频、其它数据的传送，且灵活易于操作，另一方面通过对比特流的复用、服务信息的统一使用、纠错系统、加密算法、在不同传输媒体方面的调制方法、信道编码等方面的应用，均有效的提高了传输质量与传输速度。从DVB的标准来看，通过DVBS、DVB-C、DVB-T三种标准可以分别满足于卫星、电视、广播。从Digicipher标准方面看，它的缺点在于卫星广播图像方面的质量问题，但在NTSC制式的电视节目传输方面，却非常擅长，也就是说，与DVB标准相比较，这一标准更适合于电视，而前者则更适应于广播［1］。从数字卫星传输的整个系统方面看，它可以划分为上行地球站、通信或广播卫星、卫星接收站3大系统，注意传输系统中，未将卫星遥测、遥探究系统纳入。由于信号源、上行地球站、广播卫星都比较熟稔，所以以下对卫星接收站的相关情况进行说明，它主要是通过天线将广播卫星的下行信号进行接收，其间要通过放大、下变频、解调、译码等过程，然后在还原的基础上将电视信号送达用户端。也就是说从信号源到上行地球站，再到广播卫星，再到卫星接收站，最后到接收用户端，整个过程就组成了数字卫星传输系统［2］。

2 DVB-S系统与DVB-S2系统

DVB-S系统功能方面以对码流进行处理为主，通常包括传输复用的适配、能量分配随机化、外码编码、卷积交织、内码编码、基带成形、QPSK调制等，也就是说在整个系统方面，先通过视频编码到节目复用、再从MPEG-2源编码与复用，再共同导向传输复用，最后将其传送到卫星信道适配器［3］。它的关键技术在于能量扩散、R-S纠错码等；而在DVB-S2卫星直播系统信号处理流程中，又引入了新的编码方式，且通过LDPC+BCH级联编码方式，使整体性能得到了提高，而且接收端的载波恢复、快速帧同步技术也获得了很大的发展；这一系统对信号的处理大致可以划分为5大部分，具体如输入模式、传输流匹配，前向纠错编码、编码符号映射、物理帧编码、信号调制等；也可以从大的方面看到从基带帧到FEC帧再到物理帧的处理流程。从系统的适应性及应用范围来看，它以标清或高清电视HDTV广播服务、交互服务、专业应用、数据内容分配等为主，而且体现了最佳传输性能、整体可扩展性能、合理接收复杂度等优势特征；从ACM链路方面来看，主要是通过信息源，然后进行源码率控制、再进行ACM DVB-S2调制，以地面卫星接收器的形式到达卫星，再通过高比特率前向链路，直达卫星终端，注意在测量方面以C/N+I测量法为主，而且经过信道信息的回传、信通等，都可以有效的进行编码与调制选择，然后通过网关与ACM DVB-S2调制器相接，从而构成了一个ACM链路系统，以此进行卫星传输；需要说明的是在输入适配模块率较高，主要集中于单输入流/多输入流到模式适配，再通过基带帧数据区达到流适配；从分类处理流程来看，其中有输入接口、输入接口同步、空包删除、CRC-8编码器、缓存区以及基带指令或合并/分片等，最后进行填充与基带帧加扰的流适配方面。CRC编码器的输出计算公式为CRC=remainder［X8u（X）：g（X）］；其中，被编码的输入序列为u（X），而g（X）指的是CRC编码器对用户包中有用部分实际处理的结果，具体表示为一个多项式，集中于CRC-8字节的多项式，具体为X8+X7+X6+X5+X4+X3+X2+1。

3 传输系统模块与方案

在数字卫星传输系统规划方面，要求安全可靠的直播功能、对模拟信号的传送能力、简洁而易于操作直观可视，尤其要求灵活、轻巧、工作区域范围弹性大等。

（1）选择工作频段，C波段稳定性好，雨衰较小，所以当地面微波设备与其频段相同时即会产生干扰，因此，可以用Ku频段来代替C波段，它的EIRP服务区域更小，且卫星EIRP更高，但在高降雨区域易造成雨衰中断现象，所以成本相对较高；因此在雨衰及相关对策方面，应该分清它对Ku波段卫星的通信的影响原因，比如，链路噪比等，主要的原因在于雨滴对于电波的吸收、散射作用，所以，大小、半径、波长之间的比值会提供更可靠的参数；这方面可以在上行链路中增加上行功率控制器，从而应用开环算法，通过信标接收机输入直流信号变化对天气现象进行监测，从而达到对中频衰减器通路方面的有效控制［4］。

（4）当准备好系统规划的各项条件后，即需要提供一个备用频段，在本次讨论中，频段主用Ku波段，而备用则以C波段为主，并且选择行波管高功率放大器，以及可以满足组网卫星覆盖性能的通信卫星，然后利用工程链路计算达到对互相干扰的可能性的减低。以美国洛克希德公司的A2100A卫星平台为准，采用三轴稳定方式，从而根据相关的卫星总功率、干重、寿命等相关参数、电气性能、转发器参数等，然后对参数基准、载波特性、便携地面站特性、天线指向损耗等，最终得出相关的预算值，再进行标准范围评估，从而得到最后需要选择的合适的值，达到对传输质量的控制［7］。另一方面，应该做好设备选型工作、关键技术与性能分析工作，比如对于低噪声模块的分析、对编解码器的分析，对频谱分析仪的应用等，重点在于对上面所说的系统信号流程的把握，从而认真做好传输系统的测量，并对性能测试的结果进行分析，最后进行可靠的应用实践［8］。

4 数字卫星广播电视信号传输与质量分析

通过上文对数字卫星广播电视信号传输与质量分析方面的相关问题的说明，可以了解到卫星电视广播传输的三大方式，如分配式卫星电视、视频压缩电视直播与模拟电视信号传输。从质量分析方面看，热噪声、脉冲噪声等对其传输质量影响较大，所以，需要对噪声反应的灵敏性进行一些控制，从而提高传输质量；通常情况下若出现了一些干扰或者噪声影响等，或中断以及显示马赛克，尤其是在下雨天、下雪、夏季树叶遮挡等情况下，质量问题易于发生，所以，针对以上这些问题，一方面可以通过技术手段进行解决，另一方面则需要用户通过一系列预防措施与保护措施加以解决［9］。比如在视频层的检测，可以通过数字电视图像质量主观评价方法中的相关标准进行评定；再如对于信道层的问题，则应该通射频结构的调整来解决，重点在于对BER的取值；若是码流层的问题，则应该处用码流分析仪进行连续性监测，如对3个优先级的区分与辨析，以及与活动图像专家组或数字影像广播的符合度等，这方面包括视频、音频等各方面的监测，因而要求细致分析，仔细辨认，认真总结经验，提高监测水平与管理水平，确保数字卫星广播电视信号传输质量有效、快速，为人民群众送去真正的“文化盛宴”［10］。

5 结语

总之，在新的时代就要坚持与时俱进、因时制宜；通过上文可以更好的了解到卫星传输工程应用以及解决诸多问题的方案，而且也对数字卫星广播电视信号传输质量的保障途径有了一个更好的理解；从目前的发展趋势来看，数字传输方式将会越来越完善，而且会随着卫星传输系统应用水平的提升而获得持续性的提升；另一方面，C波段的应用拥挤特征日益明显，因此，为了更好的发展，就应该对KU波段和C波段的疏导加以研究；另外，需要通过对Ka波段的研究与应用来提高对空闲波段的广泛利用，从现今的发展情况来看，欧洲、美国一些发达国家都通过它来达到提高高清电视的效果与宽带多媒体双向业务的有效拓展，可以说它应该作为首选频段而受到更多的重视。

［1］纪龙蛰，单庆晓，任立坤等.基于C++ Builder的导航卫星接收机显示控制系统的设计与实现［J］.计算机测量与控制，2013（3）.

［2］柴进柱.基于改进AIS系统的卫星接收机船舶检测率［J］.大连海事大学学报，2013（3）.

［3］刘欣.卫星接收机同步广播技术的研究与讨论［J］.黑龙江科技信息，2015（32）.

［4］李海鸥.数字压缩卫星接收机（IRD）及其测量方法探讨［J］.数字技术与应用，2015（2）.

［5］詹胜旋.广播发射台数字卫星接收机工作原理和常见故障的分析与处理［J］.科教导刊，2015（17）.

［6］李达，贺宁蓉，王永芳等.GPS卫星接收机的自适应抗干扰处理器设计［J］.遥测遥控，2013（3）.

［7］张培君.一款具有自动盲扫功能的免费卫星接收机——皇视HSR-2080数字卫星接收机［J］.卫星电视与宽带多媒体，2014（1）.

［8］曾祥志，廖昱博.天诚TCD-759型数字卫星接收机音频输出的改造［J］.赣南师范学院学报，2014（6）.

［9］刘风玲，张云，孟婉婷等.UK-DMC卫星接收机GNSS反射信号的应用分析［J］.遥感信息，2015（1）.

［10］李超.基于DSP+FPGA的北斗卫星导航接收机的研究与设计［J］.南京理工大学学报，2015（16）.

常向利（1973—），男，陕西米脂人，本科，毕业于成都电子科技大学，工程师，研究方向：卫星接收及传输。