同洲数字卫星接收培训教材

同洲数字卫星接收机培训教材

Written by Richland

一、　卫星信号传输系统结构简图

和

K U 频段

1m K a 频段（

经信道编码与调制即信道适配。如图

视频

音频

信道编码与调制

1、数字信号的形成

数字信号形成主要是把拾信器件所获得的源信息变换成适应数字系统处理和传输的数字符号，即对源信号进行抽样、量化、编码，从而变换成二进制脉冲码调制（PCM）等数字化过程，这一数字化过程又常被称之为D/A转换电路来实现。

对于如动画、字幕机、数字摄像机等都可直接产生数字信号或经直接处理如MPEG格式压缩的数字信号等都可以是数字电视信号。

模拟信号不仅在幅度取值上而且在时间上都是连续的，要使其变换成数字信号必须首先在时间或空间上对其按一定时间间隔进行离散化处理即抽样或取样，从而得出一系列离散的样值序列。

但这些在时间上离散的一联串不等幅度的脉冲信号其幅度仍然是模拟的，还必须进行离散化，按幅度数值大小分成不同等级并在一定范围内的信号幅度被定为某一个电平值，且近似归结到邻近的信号脉冲上进行舍零取整处理即量化。

经过取样、量化以后，模拟信号已变换成一串幅度分级的脉冲信号，这串脉冲包络线代表了模拟信号，其本身也还不是数字信号。把量化后的一串幅度分级的脉冲信号值转换成二进制数字信号组的过程称为编码。这个转换过程叫A/D变换或ADC变换。

2、信源编码

为尽量减少信源的冗余，用最少比特来传送信息，提高传输的有效性，需要对所形成的数字信号进行进一步的压缩处理即信源编码。经信源编码的数字信号在一定比特率下增加了其信噪比，或者说在一定信噪比下减少比特率。目前大都采用MPEG-2格式进行压缩编码，从而形成基本比特流（ES）继而被打包成PES，然后经复用器中被组合成比特传输流（TS）。在每个数据包的包头都带有包识别码即PID 码。对一些节目数据的加扰、用户授权等业务信息则可在复用器中进行。

信源编码部分主要完成A/D和标准变换及数字压缩功能，降低码率提高传输效率，有效利用信号频谱，使常规的一条模拟传输通道可传输多路数字广播电视而基本不降低其信号质量

3、复用器

为合理有效地分配利用通信资源，采用时分多址、频分多址、码分多址等技术，提高了信道资源的利用率

时分多址（TDMA）：是把卫星转发器的工作时间分割为周期性的互不重叠的时隙，分配各站使用，每个时刻只能有一个站能发送信号。

频分多址（FDMA）：是把卫星转发器的可用射频频带划分为若干个互不重叠的部分，分配各所要发送的各载波使用，信号可同时发送但载波占用的频带是分开的。

码分多址（CDMA）：是各站所发射的信号在结构上各不相同并且相互具有正交性以区别，但在频率、时间、空间上都可能重叠。

4、信道编码

信道编码也即纠错编码。由于数字信号在传输中受到各种噪声、杂波、衰减、干扰等因素造成信号质量劣化、丢码或误码，因此在信号传输前需要对数字信号进行一些特殊处理，以某种方式加入一定的控制误差用的数码以达到自动检测纠错等目的，这一过程则称之为信道编码。信道编码主要是对数字信号进行RS外编码、交织、卷积等编码。这样在信号接受端接受后则可按预先规定的规则进行解码，确定信息中有无错误，若有则确定其位置并进行纠错。

5、 QPSK调制

作为信息传输有两种方式：基带传输和调制传输。基带信号频率比较低，是由信源直接生成的信号。所谓基带传输就是基带信号直接进行传输，如音频市话、计

算机间的数据等，其传输系统结构较简单而传输信道在底频处能量等损耗是很大

的，难以长距离传输，必须采用调制传输方式才能进行远距离传输，即将基带信号

搬移到信道损耗较小的指定高频处进行传输。

数字调制方式有很多，根据信号的传播性能不同及所处传送环境的差异，其调制方式也不尽相同，如有线数字电视广播普遍采用QAM调制技术，而卫星数字电

视普遍采用的可靠性强的四相相移键控（QPSK）调制方式。

QPSK是一种调相技术，规定了四种载波相位。QPSK调制原理如框图所示，对输入的串行二进制信息序列经串/并变换，分成两路速率减半的序列，再经电平

发生器分别进行极性变换，由单极性码变成双极性码二I、Q信号，然后分别和载

三、简述DVB系统

数字卫星接收机系统主要有接收抛物面碟形天线、LNB、数字卫星接收机、电视机（显示器）等几部分组成。

从卫星转发器传输过来的C波段和K U波段的卫星信号，由于还是十微弱的高频电磁波信号，需经抛物面碟形天线反射聚集到焦点LNB驻波器上，经LNB转换成高频电流，而后低噪声放大、变频、激励出950~2150MH Z的第一中频信号，送数字卫星接收机做进一步的放大和解压等处理，最终在电视机上获得图象和伴音信号。

值得注意的是由于电磁波在空间传播时，其电场矢量有瞬时取向或方式即极化，瞬时电场方向变化的轨迹为一直线或圆，因此有线极化波和圆极化波之分，而线极化则有

水平、垂直极化波之分。卫星信号电磁波的极化特性取决于发射天馈线系统的极化特性，而接收天线必须与发射天线具相同的极化和旋向特性，实现极化匹配，获得能量的最佳接收。

C/K U

数字卫星接收机解码过程实际上就是一个对上行编码的源信号还原的反过程，其主要由

前端（TUNER）信道解码器、解复用和MEPG-2解码器、音频DAC和视频编码器、系统主控制电路、用户控制接口电路等五大部分组成。至于DVB有条件接收机即CA机，只是在此基础上增设了读卡解密接口部分电路即条件接收模块电路。另外，如有RF信号输出则增设了调制器部分。

信道解码器、解复用/MEPG-2解压、音频DAC和视频编码器等构成了主要的信号处理通道。系统主控电路通过I2C总线设置信道解码电路，选择频道；设置音频DAC和视频编码电路，选择适当制式，输出彩色全电视信号等；接收用户控制接口电路送来的用户命令数据（面板按键或遥控指令），主控电路根据用户中断申请，寻址用户控制接口电路并通过I2C 总线接收数据，且通过并行总线设置MPEG-2解码器等，选择想看的节目。

1、信道接收与解码

由天线接收的C/KU波段的卫星下行信号，经LNB放大和变频所形成的950~2150MHZ第一中频信号，进入卫星接收机前端（TUNER）高频调谐选通滤波接收所需的频率，通过锁相环（PLL）电路控制压控（VCO）本振振荡频率，把输入的第一中频信号变频为第二中频信号，进行正交检相器分解出I、Q两路模拟信号，经A/D转换器分别将其转换成两路6bit的数字信号，而后进行QPSK解调和信道纠错、AGC控制等，从而输出符合MPEG-2标准的传输流即8bit的TS。

2、解复用和MPEG-2解码

目前市场上比较流行的解码芯片有法国汤姆逊公司开发的ST5518、富士通公司的87L2250、LSI公司的SC2000、SC2005等，这些芯片都将解复用器、MPEG-2解码器、微处理器等集成在一起，而ST5518、SC2005还将视频编码器集成在一起，可直接输出视频、S-VIDEO等信号。交早前的OAK8211芯片并没有将CPU集成在一起。

经QPSK解调和信道解码输出的TS码流是一种多节目的数据包，包含了视频、音频和数据信息，是按MPEG-2标准压缩复接而成的数据流。在对其MPEG-2解压前必须进行解复用，根据所要的收视节目的包识别码PID提取出相应的视频、音频等数据包，恢复符合MPEG-2标准打包的节目基本流（PES）。

在解复用器所集成的多个用户可编成的PID滤波器中，其中有一个用于视频PID，一个用于音频PID。对PID的处理首先是进行预处理，即仅进行PID匹配选择，滤除那些PID值不匹配的包，选出所需收视的节目数据包，其次是进行PID数据的后处理，即进行TS流层错误检测（包括包丢失、PID不连续等），同时滤去传输包的包头和调整段，找出有效载何，按一定次序连接，组合成PES流。

PES数据流进一步送往MPEG-2解码器中解压缩，生成8bit的视频数据流和PCM 音频数据流，分别送到视频编码器和音频DAC并按一定制式生成模拟电视信号。

3、系统控制

芯片内部还嵌有RISC CPU，它具有很强的处理能力，与系统软件和应用软件一起，能处理接收机的系列复杂系统任务，通过I2C总线或并行总线使整个系统统一协调运行，如OSD显示、处理内部节目参数、扫描面板按键、控制LED显示、控制LNB供电电路、接收处理来自用户的各种指令等等。

16M的动态随即存储器（DRAM），由CPU、传输、节目帧存储及其它功能共同分享。

基准振荡频率电路所生成的27M时钟为整个系统的工作时钟，通过提取码流节目时钟基准（PCR）控制PLL环路，使系统时钟和输入节目时钟同步。

4、外输出接口

主要有A V输出接口、SCART多种输出接口、两种RS232高速数据接口（调制解调和数据）、SPDIF接口等等。