广播电视卫星数字传输技术.

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1、广播电视卫星数 字传输技术 刘 洪 才 广播电视卫星数字传输技术 第一章 概论 第一节 利用卫星传输广播电视节目 三颗卫星覆盖全球 第二节 卫星广播的特点 优点 1.覆盖面广 2. 投资省，建设速度快 3.传输质量好 4.频谱利用率高 5.维护方便 缺点 1.信号传播存在时延问题 上行 270ms,下行 270ms,共540ms 2.雨雪衰耗 KuC 3.日凌与星蚀 日凌 卫星运行到太阳与地球之间 星蚀 卫星运行到太阳与地球的外侧 第三节 卫星广播电视的发 展现状及发展趋势 一、国外卫星技术发展状况 1.三个阶段 2.国外、亚洲、欧洲、美国 二、我国卫星技术发展状况 卫星发展状况 1970年4

2、月24日 发射“东方红”一号 1984年4月8日 发射试验通信卫星 1985年8月1999年10月 全国各省市自治区、中央三台的 广播电视节目全部上星。 1999年1月1日 “村村通”工程启动。 2003年6月 全国各省市自治区、中央三台的广播电视节 目全部采用数字压缩技术上星。 2006、2007年我国将发射DBS。 2006年11月,鑫锘2号发射成功,但因未能展开太阳 帆板和通信天线而报废。 2007年5月，中星6B发射成功。 2007年6月，鑫锘3号发射成功。 2007年8月1日起，中央和地方的广播电影电视节 目转星到中星6B(东经110.5度)和鑫锘3号(东经 125度)。中星6B和鑫

3、锘3号均为C波段。 。 2008年6月,直播卫星(DBS)中星9号发射成功、 2009年将发射直播卫星(DBS)鑫诺4号。中星9 号是法国阿尔卡特公司生产。 三、我国卫星广播电视发展方向 1.从 到 。 2.C KU 3.SCPC MCPC 4.从模拟到数字 5.转播HDTV 6.建立A、B平台 7.建立宽带、交互、智能综合业务信息 网 第四节 卫星与地球的空间关系 在图1-3中 R=6378KM S为 S的星下点； 为覆盖区范围的中心角之半； 为覆盖角之半； 为天线仰角 h为S到S的距离 E为地球站 计算公式 可以证明： 卫星与地球的空间关系 图1-3 卫星与地球的空间关系 当=50时， 则

4、76.30， 8.70 ，覆 盖面积的最大跨度（最大弧长）为18101km。 卫星到达最远地面站的距离SE=42000km。 地球半径R=6378km,其周长 L=2R=23.146378km40000km 如第一节所述，在地球周围均等的放置三 颗同步卫星，全世界就能被三颗卫星所转发的 广播电视电波所覆盖。 而我国只占亚洲的一部分，东西方向在东 经750 1300之间，长约4000km。南北在地 球北纬150570之间，长约4000km。 第五节 对广播卫星的技术要求 1. 精确的位置与姿态 2. 有效的辐射功率 3. 长寿命 4. 高可靠性 5. 重量轻 第六节 卫星的发射 图飞行速度与飞行

5、轨道的关系 卫星发射 第七节 卫星的组成 卫星系统功能方框图示于图1-7 接收机 发射机 双 工 器 遥测指 令系统 温控 系统 位置与姿态 控制系统 入轨与 推进系统 电源系统 到各分系统 天 线 系 统 通 讯 天 线 遥 测 指 令 天 线 卫星转发器 双工器 LNA下变频器激励放大器 分 波 器 多 工 器 TWTA1 TWTA2 本振 11.712.5GHz 14.514.GHz 2.32.8GHz 卫星姿态控制 第八节 频段划分 C频段频道划分 FSS/BSS频段划分 业务链路 1区 2区3区 FSS (DTH ) BSS (DBS) 上行 下行 上行 下行 14.514.8GHz

6、 12.512.75 14.014.5GHz 17.318.1GHz 11.712.5 14.014.5GHz 11.712.2 17.317.8GHz 12.212.7 14.514.8GHz 12.2512.75 14.514.8GHz 17.317.8GHz 11.712.2 频道安排方式 第九节 几个主要技术性能指标的物理概念 1.卫星电视接收站的性能参数 2.自由空间传播损耗 第九节 几个主要技术性能指标的物理概念 3.EIRP等效全向辐射功率 EIRP是在地球已知点上卫星下行链路信号 强度与来自轨道位置辐射1W功率的全向辐射器 的信号强度之比（dBW)。它反映卫星的 辐射能力，其计

7、算公式为： 3.EIRP等效全向辐射功率 式中，P 卫星TWTA的输出功率； Lt 行波管至卫星天线之间 的功率损耗； Gt 卫星天线增益。 4. 接收系统输入功率PR 第九节 几个主要技术性能指标的物理概念 5.预加重和去加重 5.预加重和去加重 第九节 几个主要技术性能指标的物理概念 6.加权 7、能量扩散 当无调制信号时，信号功率集中在载频或 频谱的某几个点上，使地面业务受到较大的干 扰。其方法是人为地在视频信号通路中叠送一 个三角波，无论是否有调制信号，载频受到三 角波的调制，使能量扩散开来。 在接收端采 用视频钳位的办法消除这个三角波，即去扩散 。 第九节 几个主要技术性能指标的物理

8、概念 8.极化、极化面 所谓极化是指电场的矢量方向和幅度随着时间t 变化的特性，用电场矢量端点随着时间变化在空间所 描绘的轨迹来表示电磁波的极化。 与地平面相垂直的直线称为法线，通过法线作 出的平面称为法面，包括传播方向的法面称为极化面 。 8.极化、极化面 第九节 几个主要技术性能指标的物理概念 9.线极化、圆极化和椭圆极化 线极化 垂直极化 水平极化 9.线极化、圆极化和椭圆极化 圆极化：右旋圆极化、左旋圆极化。 椭圆极化：右旋椭圆极化、左旋椭圆极化。 第九节 几个主要技术性能指标的物理概念 10.极化角、极化匹配和极化隔离 处于卫星星下点的地面接收站天线的极化与卫 星转发器辐射电磁波的极

9、化是匹配的，而星下点以外 地区的接收天线因所在地球位置不同，与卫星星下点 经纬度存在差值，造成卫星转发器辐射电波的极化与 接收天线的极化面之间有一个夹角，称为极化角。就 是说，地面接收天线的极化，必须旋转一个极化角， 才能与卫星转发器发射电磁波的极化相匹配。 10.极化角、极化匹配和极化隔离 发射与接收的极化波及其旋向一致， 称为极化匹配。如果发射与接收的极化波及其 旋向不一致，用极化隔离度表示其不一致的程 度。 第九节 几个主要技术性能指标的物理概念 11、仰角和方位角 在图1-18中，从E点作圆的切线（水平线），该 水平线与天线指向卫星的主波束的轴线SE的夹角 就是 仰角。 地球站E与卫星

10、S的星下点S的连线ES （即ES连线 在地球表面的投影线）称为该站天线指向卫星的方位线 。方位线与正南（或正北）方向的夹角（ S EF） 为方位角（见图118）。 11、仰角和方位角 11、仰角和方位角 天线的仰角和方位可从诺模图中直接查出 。在图1-19中，横坐标为地球站的相对经度|星 站| ，星为卫星轨位经度，站为地球站的经 度，纵坐标为地球站的纬度。计算举例：在 长春市（125.3oE、43.6oN）接收亚洲2号卫星信 号。 |星站| |100.5oE 125.3oE |24.8o。 11、仰角和方位角 分别在纵坐标上标出A点和在横坐标上 标出C点，从二者的交点B处读出相应的仰 角(EL

11、)=33o和方位角(AZ)=32o。 11、仰角和方位角 第九节 几个主要技术性能指标的物理概念 12FDMA、TDMA和CDMA (1) 频分多址（FDMA） 若干个地面站选用不同的下行频率， 接收同一颗卫星信号，称为频分多址通信。其 优点是按频率划分，接收机选择信道时，采用 调谐方式就可以了。 12FDMA、TDMA和CDMA (2) 时分多址（TDMA） 若干个地面站在不同的时隙内，接收同一颗 卫星信号，称为时分多址通信。就是说分配给各地面 站不是不同的载频，而是不同的时隙，在时间上互不 重叠，而载频可以相同。为了实现各地面站按规定的 时隙接收信号，必须要有一个时间基准，保证发射与 接收

12、严格同步。 12FDMA、TDMA和CDMA (3) 码分多址（CDMA） 若干个地面站依靠分配给本站的地址 码，接收同一卫星信号，成为码分多址通信。 上行站所发射的载波要经过基带信号调制和地 址码调制。接收时，只有能解调出欲接收的地 址码，才能解调出响应的基带信号。 第九节 几个主要技术性能指标的物理概念 13模拟信号与数字信号 模拟信号波形模拟着信息的变化而变化 ，其幅值是连续的。 数字信号的特点是幅值被限制在有 限个数值之内（如采用二进制，只有0和1）， 其幅值是离散的。 14信源编码与信道编码 信源是把原始消息变成原始的电信号。它 可以是模拟的，也可以是离散的。模拟信源输出 模拟信号，

13、离散信源输出离散符号的序列。 第九节 几个主要技术性能指标的物理概念 14信源编码与信道编码 信源编码的功能是通过取样、量化 、编码程序完成A/D变换，把模拟信号变成数 字信号，同时去掉信源信息中的冗余（被掩蔽 的声音、相同的图像背景），在保持信源信息 真实性的前提下，尽量减少原信号的比特率， 实现码率压缩。 14信源编码与信道编码 信道编码的功能是自动检错和纠错。在信 源编码的信息码元中，按一定的规律,附加一 些监督码元，形成新的数字信号。接收端可按 数字信号的规律性来检查接收信号是否有差错 并纠正错码。 第九节 几个主要技术性能指标的物理概念 15. 调制与解调 在模拟信号中，高频信号的幅

14、度、频率和 相位随着音频信号（电压）变化而变化，称为 调幅、调频和调相。在数字信号中，分别称为 幅度键控、频率键控和相移键控。这个变化过 程称为调制，完成调制任务的设备叫调制器。 15. 调制与解调 解调是调制的逆过程，完成解调任务的设 备叫解调器。 单向通讯，调制器置于发送端，解调器置 于接收端。双向通讯，在发送和接收两端均有 调制和解调器，称为调制解调器。 第九节 几个主要技术性能指标的物理概念 16.信息传输速率与符号传输速率 信息传输速率是指每秒钟传送的信息量， 其度量单位为比特（bit），一个比特是一个二 进制码元（一个“1”或一个“0”）所含的信息量 ，故信息传输速率的单位是比特/

15、秒（bit/s）。 16.信息传输速率与符号传输速率 符号传输速率是指单位时间内所传输的码 元数目，其单位为“波特”，码元可以是多进制 的也可以是二进制的。 16.信息传输速率与符号传输速率 信息传输速率与符号传输速率之间可以换 算，其换算公式为： 式中：M为符号的进制数； R为信息传输速率； N为符号传输速率。 第九节 几个主要技术性能指标的物理概念 17.频带宽度与频带利用率 频带宽度是通信设备的重要指标，为保证信息传 输的质量，必须占有的频谱宽度。 频带利用率是用 来衡量数字通信系统传输效率的重要指标，其定义为 单位频带内的传输速率，对于二进制传输时： =信息传输速率/频带宽度（比特/秒

16、/赫） 第九节 几个主要技术性能指标的 物理概念 18.误码率（平均误码率） 误码率是衡量数字通信系统可靠性的重要指 标。在传输过程中发生误码的码元个数n与传 输的总码元数N之比称作误码率（ ）， 第二章 数字传输理论基础 第一节 数字通信的基本概念 一、模拟信号和数字信号 模拟信号的波形模拟着信息的变化而变化 ，其幅度（包括取样值）是连续的。 数字信号的幅值被限制在有限个数值之内 ，且为离散而不连续。 信源编码的功能:实现模数变换、压缩编码、缩小 信源码所占用的信道带宽。 信道编码的功能：为在接收端对误码进行自动检 错和纠错，在信源编码后的信息码元中添加冗余（监 督码元）。 调制:在模拟信号中,高频信号的幅度、频率、 、相位随着音频信号电压的变化而变化，称为调幅、 调频、调相。在数字信号中，分别称为幅度键控、频 率键孔、相