衛(wèi)星電視,對我們來說并不陌生,我們每天都在看電視,但是大多數在城市里的人看的都是有線電視,好像和衛(wèi)星電視關系不大,其實不然,衛(wèi)星傳播是的覆蓋傳輸方式,簡單來說,我們看到的各地的衛(wèi)視節(jié)目,就是一種衛(wèi)星電視,只不過我們終端用有線接收而已,所以說,衛(wèi)星電視,遠在天邊,近在眼前。
常用的衛(wèi)星通信方法是利用位于3萬6千公里高空的人們造同步地球衛(wèi)星作為中斷器的一種微波接力通信。傳統的衛(wèi)星通信應用主要是廣播和話音業(yè)務。近年來,由于通信技術的發(fā)展,衛(wèi)星業(yè)務已從廣播、話音業(yè)務向數據、文本、圖像、視頻等多媒體業(yè)務發(fā)展。電視信號應用衛(wèi)星傳輸,比利用地面微波中斷通信系統傳輸或同軸電纜傳輸質量要好。
衛(wèi)星電視信號的傳輸
1、衛(wèi)星電視系統的組成
衛(wèi)星電視系統,指的是參與衛(wèi)星廣播鏈路運行的各種設備的整體系統。為保證系統正常運行,它須由節(jié)目播控中心、上行地球站、廣播衛(wèi)星、衛(wèi)星電視接收站和遙測遙控站五部分組成。
節(jié)目播空中心將制作、剪輯好的廣播電視節(jié)目,利用傳輸系統將節(jié)目送往上行地球站。上行站把信號加以基帶處理,再經調制、上變頻和高功率放大,然后由天線向衛(wèi)星發(fā)送上行信號。同時也接收衛(wèi)星轉發(fā)的下行信號,以監(jiān)視節(jié)目傳輸質量。衛(wèi)星是衛(wèi)星廣播系統的核心,其星載轉播天線和轉發(fā)器的主要任務是:接收上行信號,并經低噪聲放大、下變頻與功率放大后,再轉發(fā)到接收服務區(qū)。接收衛(wèi)星轉發(fā)的下行信號有個體接收、集體接收、無線收轉、有線電纜網收轉。
遙測遙控站主要任務是:與廣播衛(wèi)星的遙測遙控系統相結合,測量衛(wèi)星的各種工作參數,測控衛(wèi)星的軌位和姿態(tài),對衛(wèi)星實施各種功能和狀態(tài)的切換。
2、衛(wèi)星電視傳輸系統
隨著數字通信技術發(fā)展與廣泛應用,衛(wèi)星電視傳輸從模擬到數字傳輸是衛(wèi)星廣播技術的一大發(fā)展。使視、音頻信號通過一系列數字化處理后進行傳送。與模擬衛(wèi)星電視傳輸系統相比數字衛(wèi)星電視傳輸系統具有的優(yōu)點:
衛(wèi)星資源利用率高,節(jié)約帶寬,延長壽命;
傳輸質量好;
上行站需要的發(fā)射功率小;
能提供更多更好的功能;
便于電視節(jié)目的加擾加密,利于開展付費電視業(yè)務。
衛(wèi)星電視傳輸系統是定義了從MPEG-2復用器輸出到衛(wèi)星射頻信道(DVBS),能對電視基帶信號進行適配處理的設備功能模塊。采用MPEG-2編碼方式,按MPEG-2主類主級標準壓縮270M的SDI數字流壓縮的傳輸格式,按照ISO/IEC13818標準,對視音頻信號進行壓縮編碼成基本數據流(ES流)。為了使接收端能從總碼流中分離出視音頻數據,ES碼流需要經過打包器,即將數據流按一定長度分段,構成具有特定結構和長度的一個個單元包,再送到復用器中復用傳送(TS碼流),TS傳輸流是各傳輸系統之間的連接格式,是傳輸設備間的基本接口。單路節(jié)目的視音頻數據流的復用框。
衛(wèi)星信道適配分為復用適配和能量擴散,前向糾錯編碼(FEC)和基帶形成,QPSK調制三部分。復用適配和能量擴散是把每8個MPEG-2傳送復用包合為一個超幀,并將MPEG-2傳送復用包中的數據隨機化處理,隨機化處理只用于傳送包的信息字節(jié),為了向接收端提供一個啟動信號,將每組8個包中的個傳送包的MPEG2同步字從47HEX逐比特反轉到B8HEX。這樣輸出的數據具有透明性,降低衛(wèi)星對地面同頻通訊設備的干擾和減少上星鏈路特別是對衛(wèi)星轉發(fā)器的交調。前向糾錯編碼(FEC)由外編碼(R-S編碼),卷積交織器,內編碼器組成。外編碼RS(204 188)編碼是由原碼(255 239)截短而得到的,用來表示的每一個已經隨機化的傳送包(188字節(jié))生成一個誤碼保護數據包。然后對誤碼保護數據進行深度1=12的卷積交織處理,其結果是生成一個交織幀,內碼使用一系列基于長度K=7,編碼效率為1/2卷積碼的收縮卷積碼。內碼編碼與外碼編碼相結合構成了DVB-S中的級聯編碼,它增強了信道糾錯能力,有利于抗衛(wèi)星廣播信道傳輸中干擾的影響。前向糾錯編碼特別適合衛(wèi)星信道。DVB-S中采用(2,1,7)卷積碼的刪除型卷積碼,I,Q信號經過平方根升余弦滾降濾波,滾降系數0.35,得到基帶波形,傳輸到QPSK調制。系統使用普通的格雷碼QPSK調制而成為70MHZ中頻信號,調制后的中頻信號經中頻電纜送到上變頻器,經高工放和天線發(fā)送到天上的衛(wèi)星。DVB-S采用B方式QPSK系統。
衛(wèi)星電視接收系統與發(fā)射過程正是一個逆過程,接收系統由衛(wèi)星接收天線、高頻頭、線路放大器、功分器和接收機等組成。其信號流是接收天線把接收下來的電視信號經高頻頭低噪放大和下變頻,將此KU波段信號去噪后轉成L波段信號,再經功分器分路供衛(wèi)星接收機用戶。
3、衛(wèi)星電視條件接收
條件接收是衛(wèi)星電視發(fā)展的必然之路。條件接收是利用加密技術,一般采用加擾方式對電視信號加密,實現傳輸碼流中的視音頻信號以及數據信息加擾,同時將加擾處理的控制字經過加密后隨傳輸流一起傳送。條件接收系統由擾碼器、用戶管理系統和用戶認證系統等組成。條件接收在碼流復用前加擾碼,用戶管理系統建立一個存儲用戶信息的數據庫,用戶認證系統將代碼字加密送給用戶使其能對碼流解擾,控制字通常由編碼端加密后再送到IRD智能卡來解密,授權控制信息是與控制字有關的加密信息,授權管理信息是用戶看節(jié)目的內容和時間信息。條件接收使已付費的用戶可以收看豐富多彩的節(jié)目和合法權益得以保障,而使無付費者無法收看。
衛(wèi)星電視的應用與發(fā)展
衛(wèi)星電視利用數字壓縮技術,可在一個轉發(fā)器上轉發(fā)多套電視節(jié)目,提高了傳輸容量。由于衛(wèi)星電視覆蓋面大、傳輸頻帶寬、接收質量高的特點,衛(wèi)星通信各種業(yè)務迅速在衛(wèi)星電視直播中得到應用,如增值業(yè)務、交互電視、數據廣播、遠程教育、遠程醫(yī)療等,而直播衛(wèi)星(DBS)+光纖傳輸+CATV相結合是衛(wèi)星電視傳送的主要應用。目前,通過衛(wèi)星收看數字電視的觀眾有數千萬,如此巨大的市場,各國衛(wèi)星業(yè)務的運營商紛紛尋找新的發(fā)展方向,以吸引更多的觀眾和增加新的商機。技術的日趨成熟,使得衛(wèi)星電視直播業(yè)務進入了商業(yè)化階段,世界許多大公司爭先恐后地進入衛(wèi)星數字電視直播、衛(wèi)星數字音頻廣播和多媒體衛(wèi)星通信市場。
目前,已投入市場使用的衛(wèi)星電視直播系統主要有日本BS衛(wèi)星系統、英國OPTUS衛(wèi)星系統、法國的TDF衛(wèi)星系統、德國的TV-SAT系統和美國的USDBS系統等。我國即將發(fā)射的直播星中星9號是中國顆具有抗干擾擾能力通信衛(wèi)星,設計壽命15年,裝載有22路KU頻段大功率轉發(fā)器,可廣泛用于廣播、直播和通信業(yè)務,這將極大地促進我國衛(wèi)星電視的發(fā)展。
我國的衛(wèi)星數字電視起步較晚,但我國多年來中央臺、省級臺節(jié)目通過衛(wèi)星轉播電視的實踐,為衛(wèi)星數字電視直播進行了技術和人才上的準備。我國自己的衛(wèi)星數字接收機和鑫諾衛(wèi)星研制成功,這為我國發(fā)展衛(wèi)星數字電視直播系統打下了堅實的基礎。衛(wèi)星電視作為廣播電視新的傳輸手段,是有線、無線手段的重要補充和完善,有利于解決廣大農村和邊遠地區(qū)的廣播電視覆蓋;衛(wèi)星電視產業(yè)將為帶動我國信息產業(yè)鏈迅速發(fā)展起到了促進作用。