浅析卫星数字电视技术与制式DVB-S

    广播电视行业是我国诸多事业中发展最为迅速的事业之一，其中高科技含量在各行业里也是含金量较高的一个行业。作为在通信行业里从事卫星通信的一名工作者，很荣幸能够在我国电视行业蓬勃发展的当代社会里充当一名角色。

    同时介于现在很多人对其中的一些技术十分关注却又不是十分了解，本作者想从基本概念出发简单阐述一下卫星数字电视一些核心技术和ＤＶＢ－Ｓ制式的问题。

    卫星通信基本原理

    卫星从用途上可以分为：资源探测卫星，气象卫星，军事卫星，通信卫星，直播卫星等。从理论上讲，假如在地球赤道上空相对于地球静止的卫星轨道上放置三颗间隔各１２０度的卫星，就可以实现全球通信或全球广播。如图（１）：

    图1

    卫星电视传输是在卫星通信的基础上发展起来的，它是在地球赤道上空３５８００ｋｍ处静止卫星上，装载转发器和天线系统向地面转发广播电视信号，直接进行大面积广播电视覆盖的一项技术。它能覆盖区内的广大用户直接收看千百里之外乃至地球另一面广播电视节目。我国幅员辽阔，地形复杂，人口众多，而且分布又很不均匀，假如完全依靠传统的地面无线传输方式解决广播电视覆盖率是极其困难的。利用卫星传输广播和电视节目，作为一种提高广播电视人口覆盖率，改进传输质量的最有效、最经济、最先进的手段，在过去的十几年里它得到了蓬勃的发展和广泛应用。

    DVB介绍

    ＤＶＢ组织是一个来自３３个国家、２３０个组织参加的国际机构，国家广电总局广科院于１９９９年４月１３日作为协会会员加入了ＤＶＢ组织。同时ＤＶＢ（ＤｉｇｉｔａｌＶｉｄｅｏＢｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）也是欧洲数字视频广播标准，主要的标准包括了卫星电视ＤＶＢ－Ｓ、电缆电视ＤＶＢ－Ｃ、地面广播普通电视的ＤＶＢ－Ｔ和高清楚度电视（ＨＤＴＶ）的广播与传输，以上三种传输标准的编号分别为ＥＴＳ３００４２１，ＥＴＳ３００４２９和ＥＴＳ３００７４４ＥＴＳ是欧洲电信标准。ＤＶＢ－Ｓ是为改变模拟电视技术因标准不同而形成分割局面，从而制定的一套数字广播技术规范，它担负有促成其成为数字广播技术的国际标准，推进广播电视技术的国际交流，合作与发展的任务。

    ＤＶＢ项目的主要目标是找到一种对所有传输媒体都适用的数字电视技术和系统。对它的要求是：

    １、能灵活传送ＭＰＥＧ－２视频、音频和其他数据信号。

    ２、使用统一的ＭＰＥＧ－２传送比特流复用。

    ３、使用统一的服务信息系统提供广播节目的细节等信息。

    ４、使用统一的一级里德－所罗门前向纠错系统。

    ５、使用统一的加扰系统，但可有不同的加密方式。

    ６、选择适用于不同传输媒体的调制方式和信道编码方法以及任何必须的附加纠错方法。

    ７、鼓励欧洲以外的地区使用ＤＶＢ标准，推动建立世界范围的数字视频广播标准。

    ８、支持数字系统中的图文电视系统。

    DVB-S系统的核心技术

    ＤＶＢ系统的核心技术是通用ＭＰＥＧ－２视频和音频编码，目前主要应用于数字卫星和电视广播的是ＭＰ＠ＭＬ。第一代的欧洲ＤＶＢ接收机将提供直到６２５行演播室质量ＩＴＵ－Ｒｅｃ，ＢＴ６０１的图像ＩＴＵ是国际电联，可以是４：３或１６：９的宽高比。还可以根据业务要求确定所用码率。一般来讲，所选码率越高，图像的质量越好，但占用频带越宽。码率的选用与图像的内容有很大关系，对于运动较多的图像如体育节目可采用较高的码率，对于卡通片等节目可以采用较低的码率。因此，目前在把多个节目比特流复合成一个比特流的情况下，都采用统计复用的方法，能在不同码率的节目间灵活地分配总码率数。为了满足各类素材的要求，ＩＴＵ－Ｒｅｃ，ＢＴ６０１演播室质量所需数码为９Ｍｂｉｔ／ｓ，ＰＡＬ／ＳＥＣＡＭ，播出质量所需数码率为５Ｍｂｉｔ／ｓ，由于用ＭＰＥＧ－２传输比特流是一种数据包结构，所以可以很方便地加入适当信息，把各种不同的业务，如图像、声音和数据业务和在一起，并对服务信息的格式作具体的规定，所形成的标准就是服务信息标准ＥＴＳ３００４６８。ＤＶＢ系统采用低数据率的ＭＰＥＧ－１层ＩＩ音频标准作为其通用的音频压缩编码标准，以获得接近于ＣＤ质量的声音。

    ＤＶＢ－Ｓ系统的标准描述了用于卫星数字多路传输的帧结构、信道编码和调制方式。在卫星传输系统中上行信号的组织流程和框图如下：

    图2