数字卫星广播电视直播的特点和发展期望

宋孚辰

（作者单位：新疆昌吉州呼图壁县电视台）

自1994年卫星数字传输标准DVB—S颁布后，卫星数字电视在全世界得到迅速发展，用DVB—S方式进行卫星广播是当时我国卫星广播的主要方式。2005年4月欧洲ETSI正式颁布DVB—S2的帧结构、信道编码和调制系统规范。随着卫星广播业务的快速发展我国于2005年初启动了我国卫星直播专用星的建设，即ABS—S，借鉴了国际卫星广播电视技术的思路与先进的设计理念，在技术环节上有所突破，实现了自主创新。

1 广播电视直播卫星技术的特点

首先，卫星广播是以安装在卫星上的转发器转发信号为主传输手段的广播系统，具有传输信道宽、覆盖面积大传输质量好、成本低等优点。广播卫星是在赤道上空同步轨道上的人造卫星，其绕地球一周的时间正好等于地球自转的周期，因此，从地球上看该卫星在空中就是静止不动，所以称为固定卫星。数字广播卫星的功能是接收发自地球站的上行信号，并经低噪声放大、下变频及功率放大等处理后，生成卫星广播的下行信号，通过卫星上的天线将数字波束信号转发到地面服务区域。

其次，在数字广播卫星直播系统中每个电视频道的带宽一般为7 MHz左右，数字卫星广播的制式可分为两种，一种是DVB—S方式，另一种是Digicipher方式，两种方式不兼容。最主要的是信道编码不同，而信源编码都采用MPEG-2压缩方式。DVB—S标准被认为是广播电视卫星数字信道编码和调制标准最成功的技术标准，DVB—S采用RS外编码和卷积内编码的级联编码式信道及QPSK高频调制方案，内编码和外编码相结合，构成DVB—S中的级联编码，增强了信道纠错能力，有利于抵御卫星广播信道传输中的干扰。DVB—S调制系统采用四相键控4PSK，一般称QPSK调制是一种4QAM调制，由于卫星信号离地面较远，信号质量受到各种干扰，为提高卫星信号接收质量，DVB-S采用传输效率较低，但抗干扰能力强的QPSK调制技术，通过信道编码人为加入一些冗余度，可以使数字信息序列具有自动检错和纠错能力。但是，采用这样的编码方式缺点是编码效率低，在卫星传输信道中，会出现相加的白高斯噪声，引起信号质量下降，即误码率BER，要减少误码率通常采用QPSK调制方式以及级联的卷积码和RS码的前向差错控制方式，在接收载噪比高于误码门限的条件下，系统可提供无误码率质量指标，解复用器输入端数据误码比特率为BER≤10～11。

2 卫星技术的发展与应用

随着技术的不断进步DVB—S2问世，DVB—S2是欧洲第二代DVB—S标准，它在纠错编码等信号处理技术上有了突破性进展，特别是卫星技术本身的进步，使DVB—S2相比DVB—S在技术上传输性能更好。

一是频谱效率得到提高，DVB—S2系统的信道编码采用BCH外编码和LDPC内编码构成的级联编码，编码率有11种可选。DVB—S2与DVB—S的主要不同是；BCH编码和LDPC编码的级联编码代替RS编码和卷积编码的级联，DVB—S2的调制应用了QPSK、8PSK、16APSK，滚降系数ɑ=0.35、0.25、0.20。无误码率BER≤10～11。在这种条件下，DVB—S2的载噪比S/N值优于香农公式的理论值0.7 dB,比DVB—S信道容量高30%左右。

二是由于转发器和卫星天线的制造技术的进步，卫星的应用种类与应用范围不断扩展，可根据不同的信道条件和业务进行灵活的选择应用。例如：DVB—S2可应用于广播业务、交互业务、DSGN（数字卫星新闻采集）等业务；还可实现高清或标清的广播电视转播和多媒体业务的应用，充分提升了卫星转发器的带宽利用率。DVB—S2中采用多项技术代表了数字卫星信号传输技术的发展趋势。例如：我国地面数广播电视传输标准（GB/T20060—2006）中就采用了LDPC+BCH级联码作为前向纠错编码，不同的只是码字长度与生成矩阵的构造方式有所不同。

三是为加快我国直播卫星的应用，我国先后发射了“中星六B”和“鑫诺三号”两个广播电视专用卫星。2008年6月又发射“中星九号”，直播卫星。“中星九号”是数字直播卫星，采用数字压缩多路单载波方式，采用国际电信联盟（ITU）规定的卫星广播业务（BSS）专用KU频段转发器转播电视节目。KU频段直播卫星转发器功率大，频段下行波束窄，可以使静止轨道上的轨位资源提高一倍以上。KU频段直播卫星抗干扰能力强、受地面干扰小、用户使用0.5～0.6 m口径天线就可以接收到多达150套的电视节目，降低了对接收环境的要求。KU频段直播卫星数字广播非常适合分散的小口径天线的个体接收具有简单灵活成本低、接收效果好、便于实现节目的加密有条件接收。KU频段直播卫星可利用频率较宽，一般KU频段的频率（11.7～12.2 GHz）可利用性较高能够提供电视业务、声音业务和数据业务，中星九号采用我国自主研制的卫星直播电视传输技术标准ABS—S采用了内码为LDPC码，外码为BCH码的级联码结构。主要技术包括LDPC信道编码技术，高阶调制技术，高效的帧结构，ABS—S在设计之初就全方位考虑各种优化因素，以达到取各家之所长的目的。

第一，提高设备的使用效率，在编码效率上采用损失小、一般（小于2%）可获得0.1～0.15 db的编码增益。

第二，设计上充分考虑系统性能，因为DVB—S2中的LDPC编码的设计存在缺陷，主要是应用时必须使用码字长度为64800 Bit的码长，这就大大增加了实现和处理的复杂程度。为优化ABS—S在信道编码方案，ABS—S采用LDPC码字长度为15360 Bit的码长，且不同编码比特时、码长固定、具有更好的接近香农极限特性，实现编解码简单、硬件成本低、更适应当今卫星广播电视直播的发展。

第三，ABS—S仅依靠LDPC编码就能满足10-7误码包率的实现，能够在码字较短的同时，提供低于10-7误包率，充分体现出ABS—S在信道编码上的优势。

第四，ABS—S采用了更先进的传输帧结构，信道编码和调制系统更合理规范，适用卫星广播电视的交互业务、新闻采集等功能，其强大的应用功能和优秀的传输系统性能，大大改善和扩展了设备的可操作性。

第五，ABS—S在比特交织和符号映射信号处理上采用LDPC编码技术充分发挥整体优化的设计理念。在ABS—S中共包含8项专利技术，主要是信道编码和调制方式以及卫星传输的帧结构。

3 直播卫星领域的应用与未来的展望

新疆昌吉州呼图壁县2009年实施的第一期直播卫星“村村通”工程，能够接收48套标准清晰度数字电视和27套调频广播节目以及数据广播的能力，直播“村村通”系统提供多种服务，如在接收端用RS232接口和计算机相连，就可以看到图文电视、股票信息、电子信息等服务。

2013年，新疆昌吉州呼图壁县又实施了“户户通”直播卫星工程，这一工程主要是机顶盒+定位技术与地面数字无线相结合实现了可管可控，有序管理，实现了人机匹配，杜绝非法异地安装，通过技术的升级使直播卫星电视覆盖人群大大增加，提高了服务质量，给广大人民群众带来了丰富的精神食粮。

现阶段， “村村通”和“户户通”卫星直播主要还是公益类服务，通过卫星机顶盒接收数字卫星信号让广大人民群众享受国家惠民政策，把党的声音传向千家万户，为农牧民提供了增收致富的平台，提升农村地区广播电视公共服务水平，但随着人们生活水平的提高、人们对文化的需求越来越来强烈，各种不同人群对文化的鉴赏和个性化要求越来越强烈，而广播电视直播卫星业务节目比较单一，缺乏个性与互动，与人们的期望还有很大差距，这就要求广播电视直播卫星业务加大技术研发投入力度，引入更丰富多彩的互动方式和个性化节目以及互联网、大数据的使用，提高卫星广播电视的服务水平，电视和新媒体的结合最终会成为双赢目标，电视加入新媒体互动内容能够吸引更多网民看电视，反过来新媒体也利用电视直播提高点击率，二者结合是互利互惠，推动传统媒体和新兴媒体融合发展，是落实中央全面深化改革的部署，是宣传文化领域改革创新的一项重要任务，也是广播电视部门适应媒体格局深刻变革提升主流媒体传播力、公信力、影响力和舆论引导力的重要举措。

技术平台的建设是实现传统媒体与互联网、移动互联网等新兴媒体结合传播的有效资源共享，电视台以及直播卫星电视只有适应当今快速发展的交互、智能化、数字化、网络化的大趋势，才能更好地满足广大人民群众的需求。要想提高服务质量，首先要有先进的技术作为保障，其次是广电人一定要转变工作作风，以时不我待的危机意识，大力发展宣传主流媒体，在思想意识上高度重视，在管理方面科学统筹，在服务上更加贴近广大人民群众，真正做到全心全意为广播电视的收看收听者服务。我国已于2017年6月19日发射了中星9A北斗直播卫星，中星9A的成功入轨，标志着我国广播电视直播卫星业务有了更多增值类业务，包括可以转播高清晰度的电视节目和互动点播、信息服务收视数据、回传等新业务，它所带来的产业规模有望达到数千亿。随着我国科技的进步，卫星广播直播事业一定会给广大人民群众带来全新的精神享受。