第三节 数字卫星广播技术
当前，在全世界范围内数字卫星广播正在迅速地取代模拟卫星广播。利用传统的地面无线传输方式（微波、差转、短波等 ) ，来解决广播电视覆盖问题是极其困难的。而利用卫星传输广播和电视节目，是一种提高广播电视人口覆盖率、改进传输质量的最有效、最经济、最先进的手段。
一、数字卫星广播的特点
数字卫星广播与模拟卫星广播相比，有如下主要优点。
1. 传送的节目更多
一颗卫星可传送上百套电视节目。按照目前的技术水平，采用数字压缩和数字传输技术后，在卫星广播系统中每个电视频道的带宽约在 7 MHz 左右，因此使用一个卫星转发器可以传输 5 套电视节目。通常一颗卫星装备有 24 个 C 波段转发器，这样就可以传送 120 套电视节目； 另外，卫星上一般还装备若干个 K u 波段的转发器，这样可传送的节目就更多。
2. 经济效益好
租用一个卫星转发器来传送多套电视节目，可降低运营成本；架设一副天线就可以接收几十套乃至上百套的电视节目。因此，好的经济效益可大大促进数字卫星电视广播的发展速度。
3. 节目传输质量高
数字传输方式在传输过程中信号不易失真，噪声和天电干扰对信号质量的影响也小。另外，模拟电视广播受到现行彩色电视制式的限制，电视接收机的水平清晰度只有 300 线左右，而采用数字卫星广播后，在理论上卫星接收机输出的有效像素可达 720 × 576 ，传输质量可达到数字演播室的水平。
4. 所需的发射功率小
模拟卫星广播的图像质量是与信号的载噪比相关联的，为了保证传送的图像质量达到 4 级以上，卫星接收系统的载噪比一般要大于 17 dB ，因此卫星上行站的发射功率通常在数百瓦的范围内；而数字卫星广播的图像质量则与误码率相关联，只要误码率小于某特定数值，图像的质量就令人满意，要达到这样的误码率所需的信号载噪比比较小，通常卫星上行站的发射功率在数十瓦的数量级就足够了。
5. 能提供多路多声道的优质音频信号
目前音频信号的压缩是包含在视频压缩技术之内的，数字化的音频信号和数字化的视频信号都被打成统一格式的数据包，因此提供多路多声道的优质音频信号对于数字卫星广播来说是轻而易举的，接收端音频信号的质量可以达到 CD 的水平。
6. 能提供多种服务
与音频信号类似，各种数据信息也打成一定格式的数据包，与视频信号一起传送，在接收端与计算机连接，就可以享受到多种服务，如图文电视、股票信息、电子报纸等等。
7. 便于实行节目的有条件接收
有条件接收就是采用一定的加扰措施，确保满足一定条件的用户才能收看到输送的节目，付费电视业务就是一种有条件的接收。而采用数字信号之后，加扰就变得非常容易了。
二、数字信号传输系统模型
数字传输系统的作用是利用数字信号可靠、有效地进行信息传递。典型的数字传输系统如图 2 - 13 表示。它由发送端、传输媒介、接收端等三部分组成。
图 2-13 数字信号传输系统模型
1. 发送端
发送端设备的功能是将信源与传输媒介匹配起来，即将信源产生的信息变换为便于传输的信号形式，送往传输媒介。发送端设备包括信源、信源编码、信道编码、调制等部分。
信源输出的信号可以是模拟信号也可以是数字信号。信源编码将模拟信号变换为二进制或多进制的数字序列，并且为了使传输有效还去掉了一些与传输信息无关的冗余度，即压缩编码。信道编码是为了抗击传输过程中的各种干扰，提高传输的可靠性和有效性，通过信道编码人为地加人一些冗余度，可以使数字信息序列具有自动检错和纠错能力。然后，信道编码送出的信息序列通过调制器变换为适合于媒介传输的信号波形，送往传输媒介。
2. 传输媒介
传输媒介也就是传输信道，是信息从发送设备传递到接收设备所经过的媒介。它可以是有线的，也可以是无线的。数字信号在信道传输过程中，必然会遇到各种干扰如热噪声、脉冲干扰等，而使信号失真，信道的固有特性和干扰特性将直接关系到发送设备变换方式的选取。
3. 接收端
接收端设备的功能是进行发送设备的反变换。包括解调器、信道译码器、信源译码器和信宿等部分。解调器把接收信号变换为数字信息序列；信道译码器用于对错误进行纠正；信源译码器及解密器恢复出原始消息送给用户；信宿就是面向用户的终端。
由上述模型可见，一个数字传输系统的质量在很大程度上依赖于所采用的调制方式和差错控制方式。调制是为了使信号与信道特性相匹配，差错控制是为了保证信号经有噪声和干扰的信道传输过程中所造成的误码最少，因此，调制方式和差错控制方式的选择主要由系统的信道特性决定。
三、数字卫星广播系统模型
典型的数字卫星广播传输系统如图 2-14 所示。
图 2-14 数字卫星广播系统模型
传输链路主要包括： MPEG - 2 信源编码和复用、信道编码、地球站发射设备、卫星转发器、接收站前端、解调、信道译码、 MPEG-2 解复用和译码。
在数字卫星传输系统中，调制方式的选择十分重要。对调制方式的选择应综合考虑多方面的因素，但对于实际系统究竟选择哪种为好，要根据实际情况进行综合比较、仿真及试验而最后确定。从目前卫星传输系统的实际使用情况来看，几乎都使用数字调相方式，并以称为四相相移键控方式（QPSK) 为主导地位。
此外，在数字卫星传输系统中，数字信号在通过有噪声和干扰的信道时会产生差错，使用差错控制技术可以保证所造成的差错减少到最低程度。
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