直播卫星

第一篇基础知识

一、电磁波和无线电波

1、电磁波

交变电磁场的能量由近到远的传播就是电磁波。其电场方向

E、磁场方向H、传播方向S相互垂直。课本P26图1-12所示。

2、无线电波

无线电波是电磁波谱中的一部分，频率从几千赫兹到几万兆赫兹。其波段的划分参课本P6图0-1。

3、电磁波的极化

（1）极化的概念

极化是指电场矢量E的方向和幅度随时间t变化的特性，通常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。

（2）极化的分类

极化分为线极化、圆极化和椭圆极化。线极化分为垂直极化和水平极化；圆极化分为右旋圆极化和左旋圆极化；椭圆极化分为右椭圆极化和左椭圆极化。

电磁波的极化方式取决于发射天线。国内通信卫星发射天线通常是线极化的，国际通信卫星发射天线通常是圆极化的。

（3）极化匹配和极化隔离

接收天线必须与发射天线的极化方式相同，才能够有效地接收电磁波，称为极化匹配。反之称为极化隔离。利用极化隔离特性，可以在同一频道内传输两套电视节目而互不干扰。

二、模拟信号与数字信号

1、模拟信号

幅度随时间的变化是连续的信号。

2、数字信号

幅度随时间的变化是离散的。

传送模拟信号的通信称为模拟通信；传送数字信号的通信称为数字通信。

三、数字通信系统模型

由发送端、信道、接收端三大部分组成。课本图P30图2-3所示。

发送端：信源、信源编码、（加扰）、信道编码、调制构成。

信道：信号传播的通道。可分为有线信道和无线信道。

接收端：解调、信道解码、（解扰）、信源解码、信宿。

1、信源编码

就是把模拟信号变换成数字信号。即完成模数变换（A/D）的过程。

对信源编码的要求，就是在保持原有信号真实性的前提下尽量减少信号的比特率，实现压缩编码，使信源码占用的信道带宽尽量小。

2、信道编码

就是自动检错和纠错。即在信源编码后的信息码元中按一定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

号的规律性来检查信号接收是否有差错，进行检错和纠错。

3、加扰

其主要目的是开办收费电视业务。

数字传输的电视信号的加扰方式有伪随机信号叠加和密码化两种方式。

伪随机信号叠加就是在图像编码信号序列上叠加伪随机序列，再发送出去。在接收时去掉这种叠加的伪随机序列码。

密码化就是将数字化的编码信号序列分割成适当长度，按数据加密标准（DES）等密码算法进行密码化后再进行传送。

4、调制（数字调制）

就是用数字信号去对载波的振幅、相位和频率进行控制的方法。对应幅移键控调制（ASK)，相移键控调制(PSK)，频移键控调制（FSK）。区别在于ASK是载波的振幅与二进制数字信号成比例变化，PSK是载波的相位与二进制数字信号成比例变化，FSK 是载波的频率与二进制数字信号成比例的变化。

常用的数字调试方式有：

正交振幅调制(QAM)：调制效率高，要求传送途径的信噪比高，适合有线电视电缆传输。

四相移键控调制(QPSK)：调制效率高，要求传送途径的信噪比低，适合卫星广播。

编码正交频分调制(COFDM)：抗多径传播效应和同频干扰好，适合地面广播和同频网广播。

卫星数字电视通常采用四相移键控（QPSK）调制方式。

5、解调、信道解码、解扰、、信源解码

分别与调制、信道编码、加扰、信源编码的作用相反。是反变换关系。

6、信宿

就是信号的接收者，通常指接收终端。

四、数字通讯系统性能指标

1、信息传输速率

每秒传输的二进制符号数，单位为比特/秒（bit/s或bps）称为信息传输速率，又称信息速率或比特率。

2、符号传输速率

指数字信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示，其单位为波特(Baud)。

比特率在数值上和波特率有这样的关系：

R=Nlog2M

其中R为比特率，N为符号率，M为符号的进制数（M相调制）。

五、数字电视广播及相应标准

数字电视是一个从节目采集、节目制作、节目传输直到用户端都以数字方式处理信号的端到端的系统。

就传输而言，可以分为地面无线传输(地面数字电视DVB-T)、卫星传输(国际上的卫星数字电视标准主要有DVB-S、DVB-DSNG、

DVB-S2，我国中星九号直播卫星采用ABS-S)、有线传输 (有线数字电视DVB-C)三类。

1、DVB-S

DVB-S标准选定MPEG-2标准作为音频及视频的编码压缩方式，对信源编码进行了统一；随后对MPEG-2码流进行打包形成传输流(TS)，进行多个传输流复用，然后进行信道编码和数字调制，最后通过卫星进行传输。

DVB-S系统的音频编码使用MPEG-2LayerII笫二层音频编码，也称MUSICAM。音频的MPEG-2LayerII编码压缩系统利用了声音的低声音频谱掩蔽效应，这一人体生理学效应允许我们对于人耳不太敏感的频率进行低码率编码，此技术的采用可以大大地降低音频编码速率。MPEG-2LayerII音频编码可用于单音，立体声，环绕声和多路多语言声音的编码。

DVB-S系统的视频采用标准的MPEG-2压缩编码，MPEG-2视频编码系统由一个大家族构成，每一个子系统之间都有兼容性和共同性，根据图像清晰度的不同，它分成四种信源格式或称“等级”(Level)，从录像带(VCR)的低图像清晰度，到高清晰度电视。除了根据图像清晰度定义的“等级”以外，DVB-S视频标准还定义了“档次”(Profile)的概念，每一个不同的“档次”(Profile)能够提供构成编码系统的压缩工具和压缩算法。

DVB-S系统的信源编码采用前向纠错编码（FEC），由RS编码（里德-索罗门编码）和卷积码组成。其中RS码也称为外码，码型为RS