卫星广播概述卫星广播概述

数字卫星概述卫星广播概论1.1卫星广播系统构成

1.2卫星广播频段范围1.1.1目前数字电视的传输类型?1.1.2卫星广播系统组成1.1.3卫星广播的优点1.1.4DVB-S卫星传输系统有线CableDVB-CFibreTeeSpurTap1.1.1

数字电视传输类型地面TerrestrialDVB-T空中免费电视(广播)便携接收portablereception卫星SatelliteDVB-SABS-S直接接收/付费电视上行Uplink下行Downlink

1.1.2卫星广播系统基本组成

卫星：是指在围绕行星的轨道上运行的天然天体或人造天体，如月球是地球的卫星，本书所说的卫星是人造地球卫星。

卫星通信的初步认识

卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，在多个地球站之间进行的通信。卫星通信主要包括发端地面站、收端地面站、上行线、下行线和通信卫星等五大部分。

广播卫星地面站A

地面站B

卫星通信图监控中心下行链路上行链路遥测监控

人造卫星

卫星的分类按通信覆盖的范围分国际卫星通信系统国内卫星通信系统区域卫星通信系统

卫星的分类按轨道高度划分：地球同步轨道卫星GEO(36000km)中轨MEO（10000-20000km）低轨LEO（500-1500km）通信层的空间划分图

卫星的分类按业务类型：

ITU(InternationalTelecommunicationUnion)定义三种固定卫星业务FSS(Fixedsatelliteservice)移动卫星业务MSS(Mobilesatelliteservice)广播卫星业务BSS(Broadcastingsatelliteservice)科学试验卫星通信系统按用户性质：

公用（商用），专用，军用

种类重量（kg）大卫星Large>1000中型卫星Small500～1000小卫星Mini100～500微小卫星Micro10～100纳卫星Nano1～10皮卫星Pico0.1～1

卫星的分类按重量分类：>1亿美元0.5-1亿美元500-2000万美元200-300万美元<100万美元

卫星的分类一箭多星发射

卫星的分类按轨道位置划分：极轨道，赤道轨道和倾斜轨道

卫星的分类皮卫星卫星轨道

假设地球是质量均匀分布的圆球体，忽略太阳、月球和其它行星的引力作用，卫星运动服从开普勒三大定律。开普勒定律

开普勒第一定律：卫星以地心为一个焦点做椭圆运动。

其轨道平面的极坐标为：

椭圆轨道的示意图偏心率轨迹极坐标方程参数P开普勒第二定律：卫星与地心的连线在相同时间内扫过的面积相等。

v为卫星在轨道上的瞬时速度。其中a为椭圆轨道的半长轴，r为卫星到地心的距离。u为开普勒常数，值为398601.58×

109m3/s2开普勒第三定律：卫星运转周期的平方与轨道半长轴的3次方成正比。

u为开普勒常数，u值为398601.58109m3/s2。静止卫星轨道参数

参数：(1)运行轨道：赤道平面内的圆形轨道。(2)距地面距离：35860km。(3)运行方向：地球自传方向。(4)周期：23小时56分4.09秒(平均太阳时)。(5)覆盖面积：33.4%。(6)卫星向地球切线的夹角：17.34度。(7)切点的弧线距离：18101km。(8)重叠区域(9)盲区：两极(纬度76度以上)。(10)位置：太平洋、大西洋和印度洋上空。静止卫星卫星与电视广播

静止卫星：卫星的角速度与地球转动相同，运行的轨道与赤道面重合时，从地面上观看，卫星似乎静止在赤道上空的某一点。称这样运行的轨道为静止轨道。因而，地面上的接收天线可以相对固定方向，始终对准卫星。

同步卫星：卫星的运行轨道与赤道面不重合，且只满足与地球自转周期相同。

卫星通信和卫星电视广播几乎都是利用静止卫星进行信息传送。

卫星通信系统组成空间段：转发无线电信号，要求放大，且尽量无失真，无噪声；地面站：放大、发射、接收信号等；监控中心：保证通信卫星正常运转，通信网络正常工作。遥测指令分系统

它的任务是对卫星进行跟踪测量，控制其准确进入静止轨道上的指定位置；待卫星正常运行后，要定期对卫星进行轨道修正和位置保持。监控管理分系统

它的任务是对定点的卫星在业务开通前、后进行通信性能的监测和控制，例如对卫星转发器功率、卫星天线增益以及各地球站发射功率和带宽等基本通信参数进行监控，以保证正常通信。电源装置通信装置遥测指令装置控制装置空间分系统的组成主体保障部分空间分系统空间分系统通信卫星内的主体是通信装置，其保障部分有星体上的遥测指令、控制系统和能源装置等。通信装置主要是起无线电中继站的作用，它是靠通信装置中的转发器（微波收、发信机）和天线来完成的。上、下行信号频率不同，避免卫星通信中产生同频率信号干扰。地球站它们是微波无线电收发信站，用户通过它们接入卫星线路，进行通信。一个典型的地球站组成方框图，大体上可分为：天线、馈线设备，发射设备，接收设备，信道终端设备，跟踪伺服设备，电源设备等。(a)天、馈线设备基本作用是将发射机送来的射频信号变成定向（对准卫星）辐射的电磁波；同时收集卫星发来的电磁波，送到接收设备。通常，地球站的天线是收、发共用的，因此要有收、发开关（或称双工器）。从双工器到收发信机之间，有一定长度的馈线连接。(b)发射设备

其主要任务是将已调制的中频信号变换为射频信号，并将功率放大到一定的电平，经馈线送到天线向卫星发射。功率放大器的输出功率最高可达数百至数千瓦。(c)接收设备它的主要任务是把天线收集的来自卫星转发器的有用信号，经加工变换后，送给解调器。通常接收设备入口的信号电平极其微弱，为了减少接收机内部噪声的干扰影响，提高灵敏度，接收设备必须使用低噪声微波前置放大器。为减少馈线损耗的影响，该放大器一般安装在天线上。由低噪声放大器输出的射频信号，要经过下变频器变为中频信号，以便信道终端解调器进行解调。(d)信道与接口设备在发射端信道终端的基本任务是，将用户送来的消息加以处理，变成适合所采用的卫星通信体制要求的信号形式；在收端则应进行与发端相反的处理，使收到的信号恢复为原来的消息。

(e)跟踪与伺服设备

静止卫星并非绝对“静止”的。因此地球站的天线必须经常校正自己的方位和仰角，才能对准卫星。其方式有手动跟踪和自动跟踪，前者是相隔一定时间对天线进行人工定位；后者是利用一套电子、机电设备，使天线轴对准卫星进行自动跟踪。手动跟踪是各型地球站都具有的；自动跟踪则多用于大型地球站，以经常保持高的跟踪精度。/video/20130606/901327.shtml（f）电源设备现代卫星通信系统，一年中要求99.9%的时间不间断地稳定地工作。电源系统必须满足这一要求。特别是大型地球站，一般要有几种供电电源，即市电、柴油发电机和蓄电池。正常情况下利用市电，一旦市电中断，即由应急发电机供电，在发电机开机到正常运行前，由蓄电池短期供电作为过渡。平时，蓄电池是由市电通过整流设备对其进行浮充，以备急用。为了保证高度可靠，发电机也应有备份。空间段地面段用户段利用卫星构成的通信系统

每个卫星通信系统，都有一定的网络结构，使各地球站通过卫星按一定形式进行联系。由多个地球站构成的通信网络，可以是星形的，也可以是网格形的。在星形网络中，外围各小站仅与主站直接发生联系，小站之间不能通过卫星直接相互通信（必要时，经主站转接才能建立联系）。主站小站小站小站主站小站小站小站在网格形网络中的各站，彼此可经过卫星直接沟通。因此，在星形网中，由于小站间不可以直接通信，因此小站的设备比较简单，而在网格形网络中，小站之间可以直接通信，因此，小站的设备不可能太简单。除此之外，也可以是上述两种网络的混合形式。网络的组成，根据用户的需要，在系统总体设计中加以考虑。在一个卫星通信系统中，各个地球站和卫星转发器可以组成很多条单跳或双跳的双工或单工卫星通信线路。其中单跳单工是最基本的线路形式。在静止卫星通信系统中，大多是单跳工作，即只经一次卫星的转发被对方接收，但也有双跳工作的。如图所示：单跳双跳AB共视区A站B站双跳C站12立即转发：卫星轨道较高，相距较远的两个地球站可同时看到同一颗卫星。延迟转发：相距较远的两个地球站不能同时看到同一颗卫星。为了缩短延时：可采用多颗卫星的同轨道星间链路或不同轨道的星际链路用立即转发方式，实现远距离实时通信。卫星通信线路组成示意图单工卫星通信线路单工：是指通信的双方分别被固定为发信站和收信站。卫星通信线路组成示意图双工卫星通信线路:

两个地球站都有收发设备和上、下行线路，而且这两条线路共用一个通信卫星转发传播相反的信号，就构成了双工卫星通信线路。

1.1.3卫星广播系统的优点

①覆盖面积大,通信距离远。一颗静止卫星可最大覆盖地球表面三分之一,三颗同步卫星可覆盖除两极外的全球表面,从而实现全球通信。②设站灵活,容易实现多址通信。③通信容量大,传送的业务类型多。④卫星通信一般为恒参信道,信道特性稳定。⑤电路使用费用与通信距离无关。⑥建站快,投资省。

卫星通信系统的缺点

1、通信卫星的使用寿命较短2、卫星通信整个系统的技术较复杂3、卫星通信有较大的传输时延4、日凌中断与星蚀现象日凌中断与星蚀现象日凌发生在每年的春分和秋分前后的中午，持续数秒钟的时间。

卫星通信发展史利用卫星进行通信的科学设想，是在1945年由英国的克拉克首先提出的。但直至1957年，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星，人们才真正看到实现卫星通信的希望。1962年，美国成功地发射了第一颗通信卫星,试验了横跨大西洋的电话传输。经过多年的探索和试验，卫星通信终于跨入了实用阶段，渐渐走近我们的生活。卫星通信发展史1965年4月卫星开始商用。1974年前苏联开始卫星电视广播。我国1970年4月24日发射第一颗人造卫星。1984年4月8日发射第一颗地球同步卫星。1988年3月7日发射C波段通信广播卫星。

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··卫星通信从固定业务向个人移动通信、宽带多媒体通信发展

地球轨道上的空间碎片

从太空用雷达和光学望远镜观察地球，会看到在近地轨道上密密麻麻地布满了“游荡”的人造碎片，大到火箭残骸和废旧卫星小到涂料薄层和金属残片。卫星通信对我国的特殊意义

地域辽阔960万平方公里东西南北跨度均超过5000km地形复杂，山区31%，高原26%，丘陵10%，平原仅占21%人口众多14亿人口8～9亿农村人口

10%行政村尚无电话,但是电视覆盖率已经达到了98%地面核心网络的补充、扩展和备份通向无缝覆盖全球通信系统之路!一、模拟电视制式回顾NTSC制

彩色电视广播发展最早的国家是美国，从1954年1月1日就开始用NTSC(NationalTelevisionSystemsCommittee)制播送彩色电视。采用NTSC制的还有日本、加拿大、墨西哥等国家。NTSC制色度信号采用了正交平衡调幅调制方式，因此又称为正交平衡调幅制。1.1.4DVB-S卫星传输系统

PAL制PAL（PhaseAlterationLine）制是为了克服NTSC制对相位失真的敏感性，在1962年，由前联邦德国在综合NTSC制的技术成就基础上研制出来的一种改进方案。PAL制对相位失真不敏感，图像彩色误差较小，与黑白电视的兼容也好，但PAL制的编码器和解码器都比NTSC制的复杂，信号处理也较麻烦，接收机的造价也高。

SECAM制SECAM制是法国工程师亨利·弗朗斯于1956年提出的，也是为了克服NTSC制的相位敏感性而研制的。SECAM制根据时分原则，采用逐行顺序传送两个色差信号的办法，在传输通道中无论什么时间只传送一个色差信号，这样就彻底解决了两个色度分量相互窜扰的问题。

二、主要数字电视标准目前数字电视广播有三个相对成熟的标准制式：欧洲DVB(DigitalVideoBroadcasting)

美国ATSC（AdvancedTelevisionSystemsCommittee）

日本

ISDB(IntegratedServicesDigitalBroadcasting)DVB

DVB（DigitalVideoBroadcast）标准是1995年由DVB联盟共同制定，包括DVB-S、DVB-C、DVB-T，其中DVB-S和DVB-C标准已作为世界统一的标准被大多数国家接受，包括中国。DVB（DigitalVideoBroadcasting）数字视频广播（欧洲标准）

DVB-S（Satellite）卫星传输数字电视

DVB-C

(Cable)有线传输数字电视DVB-T

（Terrestrial）无线传输（地面微波中继方式）我国采用的卫星广播系统:ABS-S；DVB-S

ABS-S（AdvancedBroadcastingSystem-Satellite）1.1.4DVB-S卫星传输系统

DVB-S：几乎为所有的卫星广播数字电视系统所采用。卫星传输具有覆盖面广、节目容量大等特点。数据流的调制采用四相相移键控调制(QPSK)方式。ABS-S：该标准是我国第一个拥有完全自主知识产权的卫星信号传输标准，在性能上与代表卫星通信领域最新技术发展水平的DVB-S2相当，部分性能指标更优，而复杂度远低于DVB-S2，更适应我国卫星直播系统开展和相关企业产业化发展的需要，数字音视频编解码标准采用我国自主产权的AVS标准。2008.06.09在西昌发射的“中星9号”卫星即使用此标准。1.1.4DVB-S卫星传输系统

上行发射站地面接收天线同步地球卫星（距地面3万多公里）C频段：3.4~4.2GHzKu频段：10.7~12.75GHzDVB-S、ABS-S卫星电视接收系统

常用的广播卫星卫星名在轨