广播电视卫星数字传输技术课程课件

广播电视卫星数字传输技术

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540ms2.雨雪衰耗

Ku>C3.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.CKU3.SCPC

MCPC4.从模拟到数字5.转播HDTV6.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；

θ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＝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=2πR=2×3.14×6378km≈40000km

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150~570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１－４飞行速度与飞行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洞发器双工器LNA下变频器激励放霉大器分波器多工器TWTA皮1TWTA俊2本振11.7搂~12.栽5GHz14.5问~14.猴８GHz2.3~参2.8G照Hz卫星姿捉态控制第八节普频段划分C频段频兽道划分FSS/琴BSS频圣段划分业务链路1区2区3区FSS(DTH芦)BSS(DB雅S)上行下行上行下行14.5绩~14.略8GHz12.5社~12.述7514.谁0~1刑4.5战GHz17.椅3~1柏8.1陶GHz11.瓜7~1伯2.514.0益~14.鸡5GHz11.读7~1盲2.217.凶3~1籍7.8固GHz12.2走~12.刚714.味5~1欠4.8镇GHz12.席25~筋12.择7514.5华~14.昆8GHz17.阴3~1致7.8赠GHz11.7宜~12.铲2频道安驱排方式第九节橡几个蓝主要技离术性能窄指标的严物理概趣念1.卫裙星电视夹接收站穗的性能翁参数2.自由鞋空间传播供损耗第九节持几个主要察技术性能顺指标的物置理概念3.EIRP等效全向译辐射功率EIRP是在地达球已知型点上卫绞星下行瘦链路信尤号强度毒与来自宿轨道位盟置辐射底1W功起率的全遭向辐射族器的信护号强度阶之比（角dBW沟)。它瓦反映卫匪星的辐射能姑力，其墨计算公改式为：3.EI鬼RP等效竖全向辐射歪功率式中，P牢——箱卫灰星TWT雪A的输出绢功率；Lt——叛行丧波管至峡卫星天盏线之间的功率扇损耗；Gt——添卫眠星天线薪增益。4.筛接收系痕统输入罢功率PR第九节斗几个思主要技订术性能枝指标的纽奉物理概绘念5.预徐加重和景去加重5.预加妖重和去加板重第九节腊几个缩慧主要技孙术性能轻指标的戒物理概我念6.加克权7、能潮量扩散当无调制润信号时，园信号功率忠集中在载止频或频谱拾的某几个哨点上，使贪地面业务拳受到较大湾的干扰。衔其方法是没人为地在怒视频信号较通路中叠脸送一个三末角波，无拢论是否有博调制信号释，载频受离到三角波祖的调制，脖使能量扩羊散开来。屡在察接收端采残用视频钳客位的办法踏消除这个迫三角波，艘即去扩散妥。第九节冲几个迷主要技钓术性能渡指标的葱物理概暴念8.极矩化、极侧化面所谓极化参是指电场皆的矢量方双向和幅度啦随着时间习t变化的灿特性，用趴电场矢量蔬端点随着衬时间变化乔在空间所素描绘的轨昂迹来表示财电磁波的豆极化。与地平面萌相垂直的嫌直线称为察法线，通猫过法线作夹出的平面石称为法面均，包括传龟播方向的够法面称为稼极化面。8.极挽化、极体化面第九节乡丰几个主要啊技术性能艺指标的物胸理概念9.线笋极化、除圆极化约和椭圆苹极化线极化垂直极化水平极化9.线极塑化、圆极饺化和椭圆胳极化圆极化：脑右旋圆极考化、左旋仰圆极化。椭圆极拣化：右斧旋椭圆智极化、压左旋椭树圆极化表。第九节泪几个盒主要技膏术性能虫指标的泽物理概铺念10.极丧化角、极丽化匹配和激极化隔离处于卫星跨星下点的霜地面接收仓站天线的勉极化与卫膏星转发器今辐射电磁屈波的极化匀是匹配的训，而星下春点以外地及区的接收酿天线因所在在地球位筋置不同，凑与卫星星复下点经纬旱度存在差段值，造成缩慧卫星转发甘器辐射电卸波的极化横与接收天低线的极化套面之间有裕一个夹角内，称为极些化角。就仰是说，地服面接收天堂线的极化解，必须旋骨转一个极聚化角，才箱能与卫星哄转发器发加射电磁波画的极化相能匹配。10.娇极化角你、极化石匹配和敞极化隔诱离发射与接动收的极化台波及其旋烦向一致，扑称为极化职匹配。如概果发射与隙接收的极摧化波及其谊旋向不一概致，用极酒化隔离度衬表示其不唉一致的程垦度。第九节导几个主要贪技术性能鼻指标的物戚理概念11、浩仰角和絮方位角在图1焰-18娃中，从昨E点作叶圆的切去线（水垦平线）挥，该水犯平线与敢天线指户向卫星泡的主波姜束的轴周线SE巷的夹角θ就是仰角槽。地球站E盘与卫星S扎的星下点探S’的连线钓ES’（即ES具连线在地军球表面的梢投影线）恶称为该站胡天线指向盏卫星的方毫位线。方拴位线与正易南（或正监北）方向样的夹角ψ除（∠S’EF）六为方位漫角（见妻图1—穷18）滤。11、仰蔽角和方位给角11、怀仰角和颈方位角天线的解仰角和遣方位可品从诺模浑图中直戚接查出粘。在图醋1-1忠9中，鞭横坐标灿为地球枯站的相饼对经度次|λ星－λ站|，λ星为卫星艺轨位经少度，λ站为地球站鲜的经度，睡纵坐标为夸地球站的健纬度ψ。吩计算举例驻：在长春耀市（12欣5.3oE、43党.6oN）接收党亚洲2号亏卫星信号啊。|λ星－λ站|＝旦|10改0.5oE－发125朵.3oE|＝烟24.8o。11、毙仰角和联方位角分别在纵胀坐标上标垫出A点和但在横坐标祖上标出C嘴点，从二嚼者的交点征B处读出兆相应的仰敏角θ(E嫌L)=3多3o和方位版角ψ(遭AZ)另=32o。11、贵仰角和僚方位角第九节没几个主要形技术性能罩指标的物冬理概念12．F策DMA、催TDMA寇和CDM衰A(1)顽频分扑多址（鄙FDM基A）若干个队地面站响选用不躲同的下叨行频率绘，接收览同一颗伟卫星信哄号，称钉为频分展多址通跃信。其寸优点是指按频率具划分，墙接收机菊选择信仰道时，亦采用调颜谐方式通就可以秤了。12．率FDM乘A、T谊DMA茂和CD喊MA(2)时分多虎址（T坝DMA茧）若干个地论面站在不童同的时隙吴内，接收咏同一颗卫锄星信号，台称为时分雀多址通信高。就是说昨分配给各仁地面站不询是不同的握载频，而弯是不同的垄时隙，在吓时间上互需不重叠，彼而载频可这以相同。饺为了实现雕各地面站档按规定的圾时隙接收漆信号，必题须要有一算个时间基搅准，保证祖发射与接期收严格同染步。12．大FDM吃A、T君DMA恼和CD炼MA(3)竖码分多假址（CD虾MA）若干个销地面站需依靠分逐配给本婆站的地慎址码，探接收同垄一卫星拣信号，梨成为码除分多址镜通信。存上行站诸所发射绳的载波妹要经过废基带信络号调制稀和地址近码调制大。接收钻时，只类有能解粗调出欲驴接收的狼地址码底，才能烧解调出谋响应的谷基带信滑号。第九节颗几个主要绝技术性能卵指标的物岂理概念13．模反拟信号与佣数字信号模拟信号绳波形模拟踏着信息的猾变化而变茅化，其幅吉值是连续命的。数字信买号的特怒点是幅逗值被限笛制在有党限个数千值之内主（如采壤用二进梳制，只顷有0和嫂1），路其幅值业是离散觉的。14．债信源编帝码与信侦道编码信源是把棍原始消息源变成原始镇的电信号采。它可以览是模拟的际，也可以肾是离散的顽。模拟信细源输出模州拟信号，录离散信源针输出离散菜符号的序壳列。第九节庆几个主要馒技术性能腐指标的物近理概念14．信贡源编码与折信道编码信源编拘码的功金能是通石过取样鉴、量化喉、编码匪程序完膀成A/侵D变换台，把模途拟信号生变成数础字信号马，同时老去掉信剧源信息议中的冗印余（被堆掩蔽的匙声音、钥相同的直图像背舌景），舰在保持栽信源信爸息真实丘性的前偷提下，露尽量减高少原信级号的比涛特率，赌实现码赔率压缩姜。14．信冈源编码与角信道编码信道编绒码的功升能是自忠动检错熔和纠错政。在信渗源编码赌的信息忙码元中秘，按一亡定的规蒸律,附哲加一些葵监督码塞元，形瞒成新的泡数字信壶号。接叙收端可犬按数字密信号的发规律性您来检查材接收信谜号是否梅有差错扮并纠正寻错码。第九节域几个秩主要技介术性能守指标的幼物理概礼念15.皆调制与解开调在模拟信旋号中，高阅频信号的然幅度、频秃率和相位猎随着音频鸽信号（电减压）变化俱而变化，糖称为调幅疏、调频和醒调相。在相数字信号冶中，分别恒称为幅度湿键控、频做率键控和翼相移键控塌。这个变迅化过程称耐为调制，哨完成调制抄任务的设套备叫调制爷器。15.涨调制与解鸟调解调是调家制的逆过爆程，完成赤解调任务垒的设备叫钻解调器。单向通讯手，调制器饮置于发送闹端，解调粮器置于接遥收端。双巴向通讯，道在发送和坟接收两端尘均有调制讨和解调器饲，称为调找制解调器散。第九节材几个伯主要技务术性能拌指标的俗物理概揉念16.凉信息传凡输速率往与符号角传输速戒率信息传悦输速率抚是指每拍秒钟传弯送的信帆息量，余其度量载单位为祸比特（增bit涂），一懒个比特增是一个桃二进制激码元（梳一个“翅1”或听一个“您0”）六所含的牢信息量吐，故信岛息传输广速率的饱单位是温比特/琴秒（b矮it/搅s）。16.信达息传输速晶率与符号度传输速率符号传混输速率盲是指单德位时间断内所传偏输的码议元数目冠，其单农位为“秀波特”冶，码元温可以是变多进制答的也可谣以是二徒进制的裕。16.峰信息传低输速率瓦与符号善传输速盟率信息传勇输速率沉与符号辞传输速铲率之间秧可以换馆算，其磁换算公罪式为：式中：预M为符孟号的进傍制数；R为信震息传输认速率；N为符仁号传输版速率。第九节赴几个主要根技术性能闭指标的物群理概念17.频您带宽度与狐频带利用读率频带宽度煎是通信设赏备的重要野指标，为逼保证信息胃传输的质浑量，必须最占有的频纹谱宽度。例频带利没用率是用获来衡量数盘字通信系池统传输效浅率的重要控指标，其界定义为单皱位频带内室的传输速盒率η，对通于二进制隶传输时：ŋ=信吩息传输速摊率/频骂带宽度虾（比特伤/秒/虫赫）第九节庄几个虹主要技丈术性能狸指标的畏物理概铃念18.魔误码率县（平均杨误码率想）误码率是期衡量数字旨通信系统没可靠性的威重要指标挡。在传输养过程中发霞生误码的沿码元个数揭n与传输颗的总码元撇数N之比喷称作误码垄率（）孟，第二章龟数字传贺输理论基袋础第一节位数蝴字通信撞的基本勾概念一、模帮拟信号桥和数字乳信号模拟信号劲的波形模似拟着信息群的变化而独变化，其擦幅度（包岭括取样值训）是连续状的。数字信号桨的幅值被纯限制在有代限个数值郑之内，且竭为离散而豪不连续。信源编码呢的功能:过实现模数烦变换、压讲缩编码、翼缩小信源柳码所占用留的信道带寨宽。信道编码裳的功能：层为在接收棒端对误码序进行自动参检错和纠竭错，在信雪源编码后蝇的信息码斑元中添加岛冗余（监次督码元）挠。调制:在搜模拟信号古中,高频优信号的幅编度、频率家、、相位付随着音樱频信号粗电压的闭变化而抖变化，军称为调薯幅、调嚼频、调然相。在天数字信普号中，必分别称撤为幅度圆键控、屋频率键持孔、相歇位键控拔。解调是调买制的逆过芝程。信道是指惯传输信号坟的通道。昨将数字基连带信号直杜接送到信拴道传输的侄方式称为达基带传输络。将经过破调制的数扣字基带信乘号送到信泪道传输的繁方式称为所频带传输奥。第二节含数凉字通信染的特点岁及主要房诚性能指奥标一、数字呼通信的特愁点1、抗干超扰能力强桃，无噪音画积累。2、便例于加密传。3、便冤于集成厘化、微抛型化、以网络化蛇。4、对驰视频信吨号和音完频信号蚂可作同污样处理染。5、采镜用纠错袖码技术牧。6、占用爬信道频带避宽。二、主廉要性能耐指标1、信街息传输逢速率R：比特（bit）2、符号传输速率N：波特筹（Bd）R=NL悼og2MM—符号的进金制数3、频艳带利用屡率ŋ=N/盖ΔF（B缓d/Hz饥）N－符号传输速率ΔF—频带宽度ŋ=R/刮ΔF（从bit/喜s/Hz娱）R－信息传输截速率4、误码率Pe=Li掏mn饰/N第三节电脉掏冲编码祸调制脉冲编码储调制过程1、抽夸样—每讲隔一定陶的时间绩间隔抽堂取模拟牧信号的捉一个瞬棉时幅度啊值（取野样值）喇。抽样定理fs>2ƒmfs—抽样频馒率fm—模拟信碎号的最鼓高频率2、量化呈—在某一肚幅度范围够内，将连照续变化的紫模拟信拴号的全部家幅度值都尸转换成为具某一特定蔑的量化电慌平。3、编誉码—模遣拟信号阶经过抽矛样、量液化后，辟变成了恳一串幅甘度分级于的脉冲温信号,增再将其饶变换为熔对应的句二进制肤数字信庭号码组新（A/D变换）。第四节贴音、视站频压缩的广基本概念1、音频薪压缩的依爹据是人耳渡的掩蔽效话应。2、视链频压缩池的依据雀是在视截频信号璃中存在材相当大猜的空间海和时间阵的冗余寺。数字储处理能赤够利用挽这些冗铁余，在尾不明显独损伤图陈像的前医提下，回可尽量舞降低所添传输的疑数据量秋。第五节暖数菊字信号悼的调制吗与解调采用PSK方式可督使接收影性能最获佳，有赖效地利胖用频带钻，故PSK方式是卫印星通信中杀的主要调穷制方式。娇常用的有诞两种：2PSK磁、Q秋PSK骑。第三章鹅卫星广播愁传输系统第一节青引接电路中央电视塔地球站中央电视猫台CCTV配1-8广播大据楼40路广宅播光缆/蜡微波光缆/革微波光缆/微集波光缆CNRCRI引接电开路上行链路图2-1２.广播直节目信号歇流程音频插接盘数据插接盘复接器L/RL/RM&CMPEG编码器1病8M&C24路翻RS2碑328路RS原422960浮0b/锅s辅助数据960读0b/搬s辅助数据256K寄b/sRS42怠2256K僵b/sRS42立2256恋Kb/沟sRS4扩22256创Kb/竖sRS2功32组合数据流4×E1速率变换光缆/微下波信号分离器Mux女1Mux1缎8无源组合网络24路烟RS2稍328路RS酿422M&C256K溪b/s960校0b/臣s256聚Kb/垦s9600搭b/s267靠Kb/伶sM&C267灭Kb/蜂s上行功率控制器上变频器高功效70MH喜zCCT得V3-揪5-6盯-8(盖数字压悦缩)２.电灰视节目嚷信号流倍程视频压缩编码音频压缩编码复用器信道编码QPSK调制上变频秒器高功效CCTV读3、5、锯6、8数据入音频入34Mb糠/s图2-3第二节蛾上行链路广播节目崇：图2-幅2中从信番号分离器革至高功效电视节目均：图2-秆3中从Q菜PSK调宫制至高功友效1.C溉频段(1)平传输模泪拟电视骨信号上抹行站第二节舞上行盘链路第二节抗上行链路低通滤波预加重视频放大中频调制器上变频器高功放音放预加重副载频调制器能量扩令散25Hz三角波中频振荡器本振低噪声放大器双工器副载频振荡器跟踪接收机驱动机构下行解调视频输入1Vp嫂-p75音频输入0db想m600图2-5（2）北释京地球站寺上行系统调制器均衡器上变频器高功放功分器高功放NIC禾AM编码器图2-6备用设备视频音频中1中22.K宗u频段Ku频键段上行颗系统方蔽框图茂惨辽图2逮-7CCTV3.5垄.6.郊8压缩电视40路数字声广播上行功竭率控制城器上变频器1上变频器2上变频器2上变频器4功放1功放2功放3功放4至天线第三节因下行链路卫星地面棚接收站方焦框图示于讽图2-8图2-摇8解调器和信息处理器下变频器中频放大器本地振荡器低噪声变频器组件抛物面天线接收天线接收机音频视频第三节芳下行链路1.C频牛段卫星接升收 4中GHz→故1GHz击(L频段矩)2.K返u频段纯卫星接纹收田12G台Hz→甚1GH偿z(瘦L频段热)3.卫命星数字其电视接睁收LNBQPS凳K解调信道解码去复用信源解码视频音频数据图2-得94.C频确段和Ku到频段兼容(1)弯双频段屠馈源(2)滩LNB中输出同疫一中频座0.英97叮∼1.喊47G真Hz5.SC怪PC和M锦CPC接澡收(1)S现CPC至河南、蹦青海、福喝建、江西闪、辽宁采侧用SCP桨C方式送葡往亚洲3追S卫星1狡4V转发四器，占用职带宽36容MHz。(2)袋MCP蒜C呀CC给TV1暮∼8采敬用MC头PC方虽式送往躁鑫诺1约号，占欠用频带应54M彼Hz。第四节尽条件接收加扰CW生成ECM生成（加密电）用户管理系统用户授权系统传输系统解扰智能卡CWEMMECM视频、谋音频、数夹据视频、音频、数映据图2-1绘0第四节宅条件从接收CW——丽控制字（演密钥）ECM—亭—授权控担制信息ECM凡——授蠢权管理破信息第四章涨卫星丑传输广叉播电视爹信号及君多工利柜用第一节焦卫星疲传输广爹播电视争信号一、传轰输电视涂信号的饼质量要想求1.符但合MP除EG-残2/D浩VB-奏S标准2.音腰频处理韵采用杜税比AC安-3或骨MUS投ＩCA这M方式3.实施鸽有条件接许收4.建挤立用户帖授权中凝心的网经络管理竹系统、弯信息控额制系统订和收费额管理系最统二、CC悼TV3、翼5、6、修8频道压廉缩电视传鹅输系统上变频器接收机监视器光端发光端发光端发光端发TX发TX发PAL制CH3CH5CH6CH8AUX码率压缩编码1243备5:4QPS雾K调制器QPSK调制器70M接HzIF70M皮HzIF4km4km上变频器RX收RX收上变频竿器上变频器接收机监视器上变频器接收机监视器HPA高功效HPA高功效监视器接收机LNB40路D袄AB70M岩Hz70M举HzIF三、“村宇村通”卫暗星电视直安播系统节目源前端系统条件接收系统用户管理系统EPGOPENTV传输与上行系欲统用户接收系统用户呼叫中心鑫诺1朱号图3-2村村通的萄几种方式1、直遣接接收仰（天线敬口径≤0.腹45m妇）;2、卫星视接收+有食线分配；3、C俯ATV轮；4、无线死覆盖(中远短波广播端、调频广笑播、电视晕广播、数罗字微波多洪路分配系毒统（MM畜DS）。第二节根卫星躺传播数逝字广播悬信号一、40深路数字声用亚洲3挤S(10俯5.5°繁E)K7忙V转发器疫，中心频字率为12翠670M显Hz。第二节杰卫星忠传播数爱字广播替信号二、3路辟数字声利用亚太雾1A(1京34°E猛)12B拖转发器。第二节葬卫星都传播数插字广播骆信号DAC4谣00CV1词01DAC有400CV1列01DAC4础00CV10愿1DAC驼400CV10伴1高频保护开关CX801上变频府器高功效LNBANM隐SABR2爆00LNBABR闪200编解码讲器调制解调籍器音频网伸络管理志系统接收机接收机L-Ba太nd立体声爹1LR用户数据立体声2LR用户数据立体声3LR用户数据备用路LR用户数乖据L-Ba升nd立体声输出立体声输出卫星6GHZ4GHZ三、N有ICA走M-7巾28视频处理伴音调制NIC笼AM7遮28编码调诱制器混合器基带处理调制器上变频器高功效双工器NICA纺M728数字声接收机卫星接收机LNB视频伴音LRLR视频伴音图3-恢4三、N司ICA溪M-7营28066.67.28伴音NICA猪M728AfvMHzff1f2视频8路立押体声数字信号24路余单声道数字信号A/D双音频MPEG编码器复用器MUXQPSK调制器中频功分器上变频器U/C高功放HPA微波机光缆功分器LNBIRDIRDL/RL/R广播节目四、卫托星传送敢40路渐广播节禁目五、世广毕卫星透明转晴发器处理转发踢器切换开关高功放切换开关处理上行站透明上行站卫星接朗收机图3-组7世嘴广卫星逐DAB形系统图五、世广廉卫星透明转生发器—稻—由透域明上行仙站采用锻TDM盆/MC谷PC方痕式向透丽明转发寇器发送化信号，扮只进行匙变频、销高功放旨。五、世来广卫星处理转发仔器——由雷处理上行吵站采用F泉DMA/泉SCPC凝方式处理蜜转发器发毁送多个F印DMA信荒道信号，荡在处理转喂发器对F泊DMA信糠号处理后披转发。第三节嚷