衛(wèi)星數(shù)字電視制式DVB-S淺析

廣播電視行業(yè)是我國諸多事業(yè)中發(fā)展最為迅速的事業(yè)之一，其中高科技含量在各行業(yè)里也是含金量較高的一個行業(yè)。作為在通信行業(yè)里從事衛(wèi)星通信的一名工作者，很榮幸能夠在我國電視行業(yè)蓬勃發(fā)展的當(dāng)代社會里充當(dāng)一名角色。同時介于現(xiàn)在很多人對其中的一些技術(shù)十分關(guān)注卻又不是十分了解，本作者想從基本概念出發(fā)簡單闡述一下衛(wèi)星數(shù)字電視一些核心技術(shù)和DVB-S制式的問題。

　　衛(wèi)星通信基本原理

　　衛(wèi)星從用途上可以分為：資源探測衛(wèi)星，氣象衛(wèi)星，軍事衛(wèi)星，通信衛(wèi)星，直播衛(wèi)星等。從理論上講，如果在地球赤道上空相對于地球靜止的衛(wèi)星軌道上放置三顆間隔各120度的衛(wèi)星，就可以實現(xiàn)全球通信或全球廣播。如圖(1)：

　　衛(wèi)星電視傳輸是在衛(wèi)星通信的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是在地球赤道上空35800km處靜止衛(wèi)星上，裝載轉(zhuǎn)發(fā)器和天線系統(tǒng)向地面轉(zhuǎn)發(fā)廣播電視信號，直接進(jìn)行大面積廣播電視覆蓋的一項技術(shù)。它能覆蓋區(qū)內(nèi)的廣大用戶直接收看千百里之外乃至地球另一面廣播電視節(jié)目。我國幅員遼闊，地形復(fù)雜，人口眾多，而且分布又很不均勻，如果完全依賴傳統(tǒng)的地面無線傳輸方式解決廣播電視覆蓋率是極其困難的。利用衛(wèi)星傳輸廣播和電視節(jié)目，作為一種提高廣播電視人口覆蓋率，改進(jìn)傳輸質(zhì)量的最有效、最經(jīng)濟(jì)、最先進(jìn)的手段，在過去的十幾年里它得到了蓬勃的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

　　DVB介紹

　　DVB組織是一個來自33個國家、230個組織參加的國際機(jī)構(gòu)，國家廣電總局廣科院于1999年4月13日作為協(xié)會會員加入了DVB組織。同時DVB(Digital Video Broadcasting)也是歐洲數(shù)字視頻廣播標(biāo)準(zhǔn)，主要的標(biāo)準(zhǔn)包括了衛(wèi)星電視DVB-S、電纜電視DVB-C、地面廣播普通電視的DVB-T和高清晰度電視(HDTV)的廣播與傳輸，以上三種傳輸標(biāo)準(zhǔn)的編號分別為ETS300421，ETS300429和ETS300744ETS是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)。DVB-S是為改變模擬電視技術(shù)因標(biāo)準(zhǔn)不同而形成分割局面，從而制定的一套數(shù)字廣播技術(shù)規(guī)范，它擔(dān)負(fù)有促成其成為數(shù)字廣播技術(shù)的國際標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)廣播電視技術(shù)的國際交流，合作與發(fā)展的任務(wù)。

　　DVB項目的主要目標(biāo)是找到一種對所有傳輸媒體都適用的數(shù)字電視技術(shù)和系統(tǒng)。對它的要求是：

　　1、能靈活傳送MPEG-2視頻、音頻和其他數(shù)據(jù)信號。

　　2、使用統(tǒng)一的MPEG-2傳送比特流復(fù)用。

　　3、使用統(tǒng)一的服務(wù)信息系統(tǒng)提供廣播節(jié)目的細(xì)節(jié)等信息。

　　4、使用統(tǒng)一的一級里德-所羅門前向糾錯系統(tǒng)。

　　5、使用統(tǒng)一的加擾系統(tǒng)，但可有不同的加密方式。

　　6、選擇適用于不同傳輸媒體的調(diào)制方式和信道編碼方法以及任何必須的附加糾錯方法。

　　7、鼓勵歐洲以外的地區(qū)使用DVB標(biāo)準(zhǔn)，推動建立世界范圍的數(shù)字視頻廣播標(biāo)準(zhǔn)。

　　8、支持?jǐn)?shù)字系統(tǒng)中的圖文電視系統(tǒng)。DVB-S系統(tǒng)的核心技術(shù)

　　DVB系統(tǒng)的核心技術(shù)是通用MPEG-2視頻和音頻編碼，目前主要應(yīng)用于數(shù)字衛(wèi)星和電視廣播的是MP@ML。第一代的歐洲D(zhuǎn)VB接收機(jī)將提供直到625行演播室質(zhì)量ITU-Rec，BT601?的圖像?ITU是國際電聯(lián)?，可以是4：3或16：9的寬高比。還可以根據(jù)業(yè)務(wù)要求確定所用碼率。一般來講，所選碼率越高，圖像的質(zhì)量越好，但占用頻帶越寬。碼率的選用與圖像的內(nèi)容有很大關(guān)系，對于運動較多的圖像如體育節(jié)目可采用較高的碼率，對于卡通片等節(jié)目可以采用較低的碼率。因此，目前在把多個節(jié)目比特流復(fù)合成一個比特流的情況下，都采用統(tǒng)計復(fù)用的方法，能在不同碼率的節(jié)目間靈活地分配總碼率數(shù)。為了滿足各類素材的要求，ITU-Rec，BT601演播室質(zhì)量所需數(shù)碼為9Mbit/s，PAL/SECAM，播出質(zhì)量所需數(shù)碼率為5Mbit/s，由于用MPEG-2傳輸比特流是一種數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)，所以可以很方便地加入適當(dāng)信息，把各種不同的業(yè)務(wù)，如圖像、聲音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和在一起，并對服務(wù)信息的格式作詳細(xì)的規(guī)定，所形成的標(biāo)準(zhǔn)就是服務(wù)信息標(biāo)準(zhǔn)ETS300468。DVB系統(tǒng)采用低數(shù)據(jù)率的MPEG-1層II音頻標(biāo)準(zhǔn)作為其通用的音頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，以獲得接近于CD質(zhì)量的聲音。

　　DVB-S系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)描述了用于衛(wèi)星數(shù)字多路傳輸?shù)膸Y(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制方式。在衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)中上行信號的組織流程和框圖如下：