電視及視頻技術(shù)第9章

1、第 9章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播第九章第九章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播衛(wèi)星數(shù)字電視廣播概述概述衛(wèi)星數(shù)字電視系統(tǒng)組成衛(wèi)星數(shù)字電視系統(tǒng)組成衛(wèi)星傳輸信道特點衛(wèi)星傳輸信道特點DVB-S傳輸系統(tǒng)的信道編碼傳輸系統(tǒng)的信道編碼星載轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)星載轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)第 9章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播9.1 概述概述一、發(fā)展歷程一、發(fā)展歷程l1964年美國通過同步通信衛(wèi)星傳輸東京奧運會，是年美國通過同步通信衛(wèi)星傳輸東京奧運會，是衛(wèi)星電視廣播成功的標志。衛(wèi)星電視廣播成功的標志。l1985年年8月，我國租用國際通信衛(wèi)星東半球的轉(zhuǎn)發(fā)器月，我國租用國際通信衛(wèi)星東半球的轉(zhuǎn)發(fā)器向全國轉(zhuǎn)播中央電視臺第一套節(jié)目。向全國轉(zhuǎn)播中央電視臺第一套節(jié)目。l1997年后各省

2、采用歐洲年后各省采用歐洲D(zhuǎn)VB-S標準傳輸電視節(jié)目。標準傳輸電視節(jié)目。l隨后我國確定國家標準：隨后我國確定國家標準：GY/T 17700-1999衛(wèi)星數(shù)衛(wèi)星數(shù)字電視廣播信道編碼和調(diào)制標準字電視廣播信道編碼和調(diào)制標準。第 9章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播衛(wèi)星數(shù)字電視廣播優(yōu)點：衛(wèi)星數(shù)字電視廣播優(yōu)點： 采用數(shù)字壓縮技術(shù)和高效調(diào)制方式，有效減少傳輸信采用數(shù)字壓縮技術(shù)和高效調(diào)制方式，有效減少傳輸信號帶寬號帶寬 所需發(fā)射功率小所需發(fā)射功率小 采用高效信道編碼技術(shù)，抵抗各種信道干擾，消除信采用高效信道編碼技術(shù)，抵抗各種信道干擾，消除信號失真號失真 便于實現(xiàn)條件接收便于實現(xiàn)條件接收 經(jīng)濟效益好經(jīng)濟效益好第 9章 衛(wèi)星數(shù)

3、字電視廣播我國衛(wèi)星數(shù)字電視的發(fā)展方向：我國衛(wèi)星數(shù)字電視的發(fā)展方向： 從從C波段向波段向Ku波段過渡波段過渡C波段受地面微波干擾，接收天線口徑大；波段受地面微波干擾，接收天線口徑大；Ku波段能克服波段能克服C波段缺波段缺點，但雨衰影響較大，需提高功率。點，但雨衰影響較大，需提高功率。 發(fā)展衛(wèi)星直播業(yè)務(wù)發(fā)展衛(wèi)星直播業(yè)務(wù)衛(wèi)星直接到戶，需要足夠大的發(fā)射功率衛(wèi)星直接到戶，需要足夠大的發(fā)射功率第 9章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播9.2 衛(wèi)星數(shù)字電視系統(tǒng)組成衛(wèi)星數(shù)字電視系統(tǒng)組成衛(wèi)星傳輸標準：衛(wèi)星傳輸標準： 歐洲廣播聯(lián)盟歐洲廣播聯(lián)盟 DVB-S 美國通用儀器公司美國通用儀器公司 DC-2我國衛(wèi)星廣播軌道位置及業(yè)務(wù)頻率范

4、圍我國衛(wèi)星廣播軌道位置及業(yè)務(wù)頻率范圍l軌道位置：軌道位置：l使用頻段：使用頻段： 波段波段/Cl上行頻率：上行頻率：l下行頻率：下行頻率：uK62; 92.2; 122; 134ooooEEEE 14/6GHzGHz11.712.2/3.74.2GHzGHzGHzGHz第 9章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播C頻段衛(wèi)星電視頻道劃分頻段衛(wèi)星電視頻道劃分 Ku頻段衛(wèi)星電視頻道劃分頻段衛(wèi)星電視頻道劃分第 9章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)的構(gòu)成衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)的構(gòu)成上行站系統(tǒng)傳輸方式：上行站系統(tǒng)傳輸方式： 單路單載波傳輸單路單載波傳輸SCPC 多路單載波傳輸多路單載波傳輸MCPC第 9章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播1、

5、SCPC（單路單載波）方式（單路單載波）方式特點：特點：l多路節(jié)目射頻帶寬之間要有一定間隔，比如多路節(jié)目射頻帶寬之間要有一定間隔，比如1MHzl適合幾個分散地區(qū)的省、市電視臺復(fù)用同一轉(zhuǎn)發(fā)器適合幾個分散地區(qū)的省、市電視臺復(fù)用同一轉(zhuǎn)發(fā)器l在相同的轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)目路數(shù)比在相同的轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)目路數(shù)比MCPC少少l為減小互調(diào)干擾，轉(zhuǎn)發(fā)器功放工作在線性工作區(qū)為減小互調(diào)干擾，轉(zhuǎn)發(fā)器功放工作在線性工作區(qū)第 9章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播特點：特點：l衛(wèi)星上行傳輸速率高衛(wèi)星上行傳輸速率高l占有頻帶寬占有頻帶寬l可工作在準飽和狀態(tài)，以提高發(fā)射功率可工作在準飽和狀態(tài)，以提高發(fā)射功率2、MCPC（多路單載波）方

6、式（多路單載波）方式第 9章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播衛(wèi)星數(shù)字電視廣播系統(tǒng)上行站構(gòu)成衛(wèi)星數(shù)字電視廣播系統(tǒng)上行站構(gòu)成第 9章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播9.3 衛(wèi)星傳輸信道的特點衛(wèi)星傳輸信道的特點1.自由空間傳輸損耗自由空間傳輸損耗 頻率越高，傳輸損耗越大頻率越高，傳輸損耗越大2.大氣對電波傳輸?shù)挠绊懘髿鈱﹄姴▊鬏數(shù)挠绊?對流層和電離層影響對流層和電離層影響3.雨衰雨衰 雨滴吸收和散射衰減雨滴吸收和散射衰減4.噪聲與干擾噪聲與干擾 宇宙噪聲、大氣噪聲、降雨噪聲宇宙噪聲、大氣噪聲、降雨噪聲 工業(yè)設(shè)備干擾、雷電干擾工業(yè)設(shè)備干擾、雷電干擾第 9章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播在在MCPC系統(tǒng)中，多套節(jié)目送至各自的節(jié)目復(fù)用器后，再經(jīng)

7、系統(tǒng)中，多套節(jié)目送至各自的節(jié)目復(fù)用器后，再經(jīng)傳輸復(fù)用器復(fù)用成傳輸碼流，再送至信道適配器：傳輸復(fù)用器復(fù)用成傳輸碼流，再送至信道適配器：復(fù)用適配和能量擴散、向前糾錯編碼、基帶成形和數(shù)字調(diào)制復(fù)用適配和能量擴散、向前糾錯編碼、基帶成形和數(shù)字調(diào)制轉(zhuǎn)變成適合于衛(wèi)星信道傳輸?shù)男盘柎a流。轉(zhuǎn)變成適合于衛(wèi)星信道傳輸?shù)男盘柎a流。9.4 DVB-S傳輸系統(tǒng)的信道編碼傳輸系統(tǒng)的信道編碼第 9章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播1、復(fù)用適配與能量擴散、復(fù)用適配與能量擴散SYNC1R187字節(jié)字節(jié)SYNC2R187字節(jié)字節(jié)SYNC8R187字節(jié)字節(jié)SYNC1R187字節(jié)字節(jié)隨機化傳輸小包周期=1503字節(jié)能量擴散能量擴散通過對數(shù)據(jù)進行隨機

8、化處理來實現(xiàn)。通過對數(shù)據(jù)進行隨機化處理來實現(xiàn)。目的：使數(shù)據(jù)流具有通透性和防止衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器對地面同頻段通目的：使數(shù)據(jù)流具有通透性和防止衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器對地面同頻段通信設(shè)備的干擾。信設(shè)備的干擾。通過能量擴散，使數(shù)據(jù)流出現(xiàn)通過能量擴散，使數(shù)據(jù)流出現(xiàn)“0”和和“1”的概率大致相等。的概率大致相等。第 9章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播100101010000000123456789101112131415異或門異或門1與門與門異或門異或門2使能信號使能信號原始數(shù)據(jù)或隨機數(shù)據(jù)輸入原始數(shù)據(jù)或隨機數(shù)據(jù)輸入00000011隨機化輸出隨機化輸出移位寄存器移位寄存器初始化序列初始化序列第 9章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播2、向前糾錯編碼、向前

9、糾錯編碼向前糾錯由向前糾錯由3層構(gòu)成，分別是外碼編碼器、卷積交織器和內(nèi)層構(gòu)成，分別是外碼編碼器、卷積交織器和內(nèi)碼編碼器，目的是提高傳輸?shù)目煽啃?。碼編碼器，目的是提高傳輸?shù)目煽啃?。外編碼器采用外編碼器采用R-S編碼，它是在已完成擾碼的編碼，它是在已完成擾碼的188B傳輸包中傳輸包中按一定規(guī)律加上按一定規(guī)律加上16個校驗字節(jié)，形成個校驗字節(jié)，形成R-S（204,188,8）誤）誤碼保護數(shù)據(jù)包。碼保護數(shù)據(jù)包。卷積交織器是把輸出數(shù)據(jù)的順序按一定規(guī)律打亂。卷積交織器是把輸出數(shù)據(jù)的順序按一定規(guī)律打亂。內(nèi)編碼采用了卷積編碼。內(nèi)編碼采用了卷積編碼。DVB-S系統(tǒng)中，采用了外編碼和內(nèi)系統(tǒng)中，采用了外編碼和內(nèi)編碼

10、的級聯(lián)編碼，增強了信道糾錯能力。編碼的級聯(lián)編碼，增強了信道糾錯能力。第 9章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播3、基帶成形、基帶成形由于向前糾錯編碼輸出的是隨機數(shù)字信號，其頻譜非常由于向前糾錯編碼輸出的是隨機數(shù)字信號，其頻譜非常寬，無法在衛(wèi)星信道中傳輸，因此需要對它進行成形寬，無法在衛(wèi)星信道中傳輸，因此需要對它進行成形濾波，使其與衛(wèi)星信道相匹配。濾波，使其與衛(wèi)星信道相匹配。)(1wH)(2wH)(3wH輸入輸入)(tN)(tR衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)總傳輸函數(shù)衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)總傳輸函數(shù))()()()(321wHwHwHwH假設(shè)星載轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬遠大于已調(diào)信號所要求的帶寬，設(shè)假設(shè)星載轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬遠大于已調(diào)信號所要求的帶寬，設(shè)計發(fā)

11、端的成形濾波器和收端的匹配濾波器的頻譜特性分配，使計發(fā)端的成形濾波器和收端的匹配濾波器的頻譜特性分配，使接收機的誤碼率最小。接收機的誤碼率最小。第 9章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播基帶成形采用采用的低通濾波器具有平方根升余弦特性，基帶成形采用采用的低通濾波器具有平方根升余弦特性，滾降系數(shù)滾降系數(shù)=0.35第 9章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播4、數(shù)字調(diào)制（、數(shù)字調(diào)制（QPSK）選擇調(diào)制方式的目的是使要傳輸信號的特性與傳輸信選擇調(diào)制方式的目的是使要傳輸信號的特性與傳輸信道的特性相匹配，使接收端能盡量無失真地接收信號。道的特性相匹配，使接收端能盡量無失真地接收信號。ab第 9章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播星載轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)星載轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)

12、星載轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)由星載轉(zhuǎn)發(fā)天線星載轉(zhuǎn)發(fā)器和電源組星載轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)由星載轉(zhuǎn)發(fā)天線星載轉(zhuǎn)發(fā)器和電源組成，總的要求是體積小、重量輕、效率高，使衛(wèi)星發(fā)射成，總的要求是體積小、重量輕、效率高，使衛(wèi)星發(fā)射成本低。成本低。1、星載收發(fā)天線、星載收發(fā)天線為減小質(zhì)量和體積，一般收發(fā)共用一副天線。為減小質(zhì)量和體積，一般收發(fā)共用一副天線。為有效利用星上功率，避免電波外溢造成對相鄰地為有效利用星上功率，避免電波外溢造成對相鄰地區(qū)的干擾，將發(fā)射天線的方向圖設(shè)計成與服務(wù)區(qū)的地理區(qū)的干擾，將發(fā)射天線的方向圖設(shè)計成與服務(wù)區(qū)的地理形狀大致相同，即所謂成形波束。形狀大致相同，即所謂成形波束。第 9章 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播2、星載轉(zhuǎn)發(fā)器、星載轉(zhuǎn)發(fā)器星載轉(zhuǎn)發(fā)器實際上是一部高靈敏度、寬頻帶的大功率空星載轉(zhuǎn)發(fā)器實際上是一部高靈敏度、寬頻帶的大功率空間中繼站。間中繼站。雙工器雙工器LAN下變下變頻頻本振本振輸輸入入分分路路器器激勵激勵激勵激勵功放功放功放功放輸輸出出多多工工器器下行信號下行信號6GHz4GHz4GHz4GHz 圖圖2-33 2-33 直接變頻式星載轉(zhuǎn)發(fā)器原理直接變頻式星載轉(zhuǎn)發(fā)器原理 直接變頻式星載轉(zhuǎn)發(fā)器原理框圖直