广播电视卫星数字传输技术

发布: 2010-10-20 00:51 | 作者: | 来源: | 字体: 小中大

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广播电视卫星数字传输技术（连载之一）
    利用卫星传输广播电视节目是卫星应用技术的重大发展，卫星通信同现在常用的电缆
通信、微波通信等相比，有较多的优点，基本可概括为以下几个字：
    远：是指卫星通信的距离远。俗话说，“站得高，看得远”，同步通信卫星可以“看”
到地球最大跨度达一万八千余公里。在这个覆盖区的任意两点都可通过卫星进行通信，而
微波通信一般是50里左右设一个中继站，一颗同步通信卫星的覆盖距离相当于300多个微波
中继站。
    多：指通信路数多、容量大。一颗现代通信卫星，可携带几十个转发器、可提供几十
路电视和成千上万路电话。
    好：指通信质量好、可靠性高。卫星通信的传输环节少，不受地理条件和气象的影响，
可获得高质量的通信信号。
    活：指运用灵活、适应性强。它不仅能实现陆上任意两点间的通信，而且能实现船与船、
船与岸上、空中与陆地之间的通信，它可以结成一个多方向、多点的立体通信网。
    省：是指成本低。在同样容量、同样距离的条件下，卫星通信和其他通信设备相比，所
耗的资金少，卫星通信系统的造价并不随通信距离的增加而提高，随着设计和工艺的成熟，
成本还在降低。
卫星电视广播的发展现状及其发展趋势
    30多年前，英国A·克拉克在他的科学幻想小说中首先提出了利用卫星进行通信的设想。
他还建议采用三颗相互间隔的同步卫星组成除两极地区以外的全球通信网。经过各国科学家
的艰苦探索，克拉克的幻想已变成了现实。
    自从1964年8月19日，美国率先发射成功第一颗静止同步卫星“辛康一3”之后，在近二
十年里，C波段、低功率和中功率通信卫星发展很快，可以传送数千路电话和数十路电视节目。
    进入90年代，数字技术进入了广播电视领域，卫星广播电视得到了飞跃的发展。特别是
数字视频压缩技术使卫星广播电视实现了多频道化，并能多工利用。
    卫星电视广播的发展经历了三个阶段：
    （1）低功率卫星
    在起步阶段，采用上行频率为6GHz频段，下行频率为4GHz频段的C波段卫星，其卫星发
射的等效全向辐射功率（EIRPs）33dBW。它的地面TVRO站天线口径为10英尺（3.3米）。由
于价格较高，且安装架设一个数3.3米站，对站址有一定要求，所以要把它推广到个体接收，
有一定的困难。
    （2）中功率卫星
    从1983起，采用了Ku波段卫星，其EIRPs＝47dBW，较之以前提高了很多，提高的原因，
主要是因为频率升高以后，相同口径的卫星天线的增益大为提高（天线增益正比于频率的平
方）。其下行频率为12GHz频段，地面TVRO站天线口径可减小到1.2米，这就使得个体接收的
TVRO大大发展起来，很多私人家庭中，使用电视机的家庭中，使用卫星电视者已占 30％。
    （3）高功率卫星
    目前正在研制EIRPs达54dBW的大功率直播卫星，下行频率仍为12GHz，提高EIRPs的主要
措施是采用了200W的星上功率放大器。这样一来，使地面TVRO的天线口径可减小到0.6米，这
将为卫星电视TVRO进入私人家庭创造了美好的前景。
    从卫星电视广播发展的历史来看，它经历了从低功率至犒功率，从C波段到Ku波段过渡，
从“差转型”向“直播型”过渡的过程，天线逐步减小，直到0.6米，价格也逐步降低至私人
家庭可承受的水平，终于从集体接收方式发展到了个体接收方式而进入了家庭。
    卫星电视广播现有三种方式：一是分配式卫星电视，它是通过普通通信卫星将电视节目传
到小型站或电视台或有线电视网后进入观众家庭。二是通过直播卫星将模拟电视信号直接传入
千家万户，用这种方式每台卫星转发器只能传输一套电视节目；三是数字视频压缩电视直播，
即电视信号首先经过模数转换和压缩后发送到直播卫星上，然后直接转到家庭，地面接收机将
信号解压缩和数模转换后转入电视机，用这种方式每台卫星转发器可传送4～8套电视节目。
    一、国外卫星电视广播的发展情况
    1．美国DBS
    卫星电视直播技术最早是由美国于1974年在ATS－6卫星试播成功的。随着卫星高功率转发
器、低成本微波接收机（MMIC和LNA）、图象压缩数字信号处理和纠错解码等技术的进步和成
熟使地面接收设备天线由2m～3m减至0.45m～0.6m。尤其是进入90年代以来，美国在数字视频
压缩技术上取得了突破性进展，使卫星电视直播技术出现了重大转机，从而再次掀起发射电视
直播卫星新浪潮，向有线电视发起了挑战。
    采用这种数字视频压缩技术的是美国第1颗电视直播卫星（DBS），它于1993年升空，取得
了巨大成功。星上两台转发器同时工作可使功率加倍，压缩30％以上的信号，并产生高清晰度
图象。
    美国直播电视公司现已把数颗DBS卫星送上太空静止轨道。其星体采用休斯公司的HS－601
型，
太阳电池输出功率4.3kw，装有16台120W的Ku波段（12.2～12.7GHZ）转发器（提供 48～ 53dBW
的EIRP）其中5台直播20套有线电视节目，6台直播付费电影、体育和特殊服务节目，其余别用。
也有报道，每颗星可直接向家庭直播150套节目，其中付费电影50套，体育节目50套，其他特殊
服务50套。每个家庭只需在窗外安装直径0.45m的天线，再配一套可放在电视机顶上的接收机／
解码器盒子，就可足不出户欣赏丰富多彩的文体、电影和MTV音乐等，还能随时收看当天的新闻、
金融和股票交易等信息，也可进行电视购物等特殊服务。“回声星”直播卫星每颗也装有16台、
130W的Ku波段转发器，星体为洛克希德马丁·公司的S——7000型，可直播100多个频道卫视节
目，
寿命12年。从1997年起，美国天波公司也开始陆续发射天波（Tempo）直播卫星，每颗星上有32
台转发器，未级功放107W，若并联使用，功率为200W，卫星EIRP为48～50.5dBW，肯自传200套电
视节目，星体是劳拉公司的FS－1300型。据不完全统计，仅到1997年美国就拥有600套以上的卫
星电视直播节目。
    2．欧洲DBS
    从1990年以后，欧洲第二代的5颗Eutilsat卫星每个转发器功率提高到50瓦，特别是接收LNB
双极化技术的出现，使得TVRO个体站的价格快速降到了能为普通人家所接受的价位。且家用碟形
天线从最早的1米直径降到仅60厘米。低廉的成本和卫星跨国界的覆盖使得DTH广播市场在欧洲从
一个国家迅速蔓延到另一个国家，迅速普及开来。到1996年，欧洲增加了69个卫星电视频道，使
覆盖欧洲的卫星电视频道总数达到170个。其中，除18个频道由有线电视系统转播外，其余全部
是卫星直播兼有线电视传送。
    在直播卫星领域，欧洲现有的直播卫星数量占世界直播卫星总数的18%，现有的C波段卫星和
Ku波段卫星数量级分别占世界总数的2%和22%。
    欧洲通信卫星组织在1996年发射了“热鸟-2”数字电视直播卫星，标志该组织步入数字电视
时代，同时也开始与卢森堡的“阿斯特拉”电视直播卫星开展竞争。此后，“热鸟-2”-3、4、5
数字电视直播卫星也相继升空。卢森堡则陆续发射了阿斯特拉E、IF、IG、2A数字直播卫星与之
抗衡。
    3、亚洲DBS
    亚太地区的卫星电视直播业务也飞速发展。国际通信卫星组织已采购一颗国际通信卫星K-
TV，
它是一颗全Ku波段电视直播卫星，用于向亚洲国家直播上百个频道卫视节目。日本除已发射“超
鸟-C”卫星外，于1997年发射了新一代的广播卫星进行电视直播。韩国、马来西亚、泰国、印
尼、
菲律宾和香港等国家和地区也都先后发射了“高丽星”、“马来西亚东亚卫星”、“泰国通信卫
星-3”、“帕拉帕一C”、“马部海”、“亚洲二号”、“亚太1－A”、“亚太-2R”和“亚洲一
3S”等卫星。这些卫星都有多台大功率KU频段直播转发器，其中帕拉一C和“马部海”卫星分别
装有135W和110－220W高功率Ku频段转发器．
    二、我国卫星数字电视发展情况
    1995年11月30日，中央电视台采用数字压缩技术，使用中星5号C频段转发器播出4套力口密
收费节目（CCTV3、5、6、8）。
    1996年5月30日中央电视台的几套数字压缩频道节目改由亚洲2号卫星Ku频道转发器发射。
    中央电视台为了扩大节目向海外传送，1996年8月1日租了美国泛美卫星系列的C频段卫星转
发器，用MPEG－2／DVBs标准制式传送中央电视台第3、4、9套节目（第9套为英语版节目）。
    1997年1月以后，省级电视台陆续试用MPEG－2DVBs标准数字压缩上星播出，至今已有30个
省、
自治区和直辖市电视节台采用数字压缩播出（海南省于1999年10月上星）。
    我国卫星电视的特点是：1．模拟电视与数字电视节目并存；2．C波段卫星电视与Ku波段卫
星电视并存；3.数字加密电视与数字非加密电视并存；4. 卫星数字电视MCPC（多路单载波）方
式与SCPC（单路单载波）方式并存。
    1999年1月1日正式启动卫星直播到村的第一期工程，即租用“鑫诺”1号卫星的一个Ku波段
2A转发器，采用数字压缩方式（MPEG2－DVBs标准）传送8套中央电视台的节目（多路单载波MCP
C）和 8套广播节目（7套中央人民广播电台的节目和一套中央国际广播电台的节目MUSI－CAM方
式）进行卫星直播。并拿出扶贫资金购买1万套Ku频段小型地面接收站（包括0.6m～0.9m的Ku卫
星接收天线，一体化馈源高频头LNBF，带有智能卡插槽的条件接收机IRD彩色电视机各一台），
无偿地赠送的1万个国家级特困村，以进一步提高我国“老、少、边、穷”地区的覆盖率。
    三、我国数字卫星电视发展方向
    尽速建立广播卫星频段的大功率直播卫星系统（DBS）。
    在世界无线电行政大会（WAHC－77）制定的BSS规划中，我国分配到3个轨位，35个波束和
55个频道。WRC－97通过广播卫星修改规划，我国继续保留了3个DBS轨位（62°E、79.8°E和
92°E），同时又为香港争取到122°E的轨位。我国应尽早利用分配给我国的直播卫星轨位，保
护国家权益，一方面可以进一步扩大广播电视覆盖，用户可用φ0.4m的碟形天线收电视，另一
方面，由于DBS系统采用Ku波段11.7～12.2Hz的专用电视卫星波段，该波段不允许他国电视覆盖
主权国的电视业务，所以它具有保密性好的优点，采用有条件接收系统，智能卡管理。网络中
心可直接控制用户的接收机，因此更有利于抵制境外卫星电视的骚扰，有利于保证党的方针政
迅速传达到千家万户。
    今后Ku波段DBS的发展主要体现在以下三个方面：
    1．采用更大功率容量和Ku波段卫星开展直播卫星／直播到户（DBS／DTH）业务。使广大用
户使用0.4m甚至更小口径的接收天线即可收到数十套至上百套丰富多彩的广播电视节目。
    2．试播HDTV。如果将高清晰度电视播出中心设在中央电视台，通过直播卫星将节目向全国
发送，在大、中城市和利用一切有条件接收的地方，可用小型卫星接收天线进行高清晰度电视
的集体和个人收看。
    3．依靠卫星网络进行多功能开发利用，并与地面有线网络结合开拓多媒体市场，建立综合
信息服务平台，开展新闻采集（SNG），数据广播等业务。逐步向用户提供视频点播（VOD）、互
联网接入、家中银行、实时信息发布、远程诊疗、远距离教学、电视会议、电视购物等多种服务，
真正实现天上一颗星，地上一张网，星网结合，天地交融的新格局。（待续）