卫星PPT课件.pptx

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1,精品课件,8.1,2,精品课件,引言,卫星通信问世不久，就被用来转播电视节目。

20世纪7080年代，广泛采用C频段卫星系统传送FM模拟电视信号。

36MHz转发器只能传送12套节目。

8.1,3,精品课件,引言,只有利用大功率Ku频段卫星将电视信号直接传送给个人用户（或称为DTH，仅用0.5m左右的小天线接收，才是真正意义上的广播，通常称为直播。

卫星电视广播系统除直播业务外，也支持电视节目的分配。

8.1,4,精品课件,引言,20世纪90年代：

根据ITU-R601建议，通常将码速率压缩到5Mb/s即可达到PAL制广播级质量标准，通常称为标准清晰度电视,（SDTV），带宽约5.1MHz。

36MHz带宽的转发器可传送410套节目。

卫星电视广播系统设计原则：

如何降低对接收机的要求，减小其成本。

8.1,5,精品课件,引言,目前的卫星电视广播（直播）系统都工作在,Ku频段，EIRP在4959dBW的范围。

1979年世界无线电管理会议（WARC）对卫星广播频段进行了分配：

我国处于第三区域，使用11.712.2GHz的频带的24个频道，每个频道带宽27MHz，频道间隔为19.8MHz。

精品课件,6,8.1,引言,我国早期对模拟电视进行的频道划分：

C频段，电视传播频率为3.74.2GHz，24个频道。

对于数字电视，频道的划分有频分与时分两种方式：

单路单载波（SCPC）为频分方式，每频道带宽57MHz；多路单载波（MCPC）为时分方式，每载波的带宽可为36、54或,72MHz,8.1,7,精品课件,引言,天线尺寸的减小将使其波束宽度增加，于是相邻轨道位置卫星的发射信号将可能进入接收机而形成干扰。

为保证干扰足够小，比如当接收机天线直径为0.4m时，若要求信号载波与干扰功率之比大于15dB，Ku频段相邻轨道位置卫星的间隔应大于9。

8.1,8,精品课件,引言,表8-1美国DBS卫星位置和覆盖区域,卫星位置（西经）,175,166,157,148,119,110,101,61.5,覆盖地区,部分美国大陆,全部美国大陆,部分大陆,8.2,9,精品课件,卫星数字电视广播系统的组成,地球站设备,广播中心和演播室设备,上行链路,家用机顶盒,低噪声模块,电缆分配网,地方电视台,有线电视网前端,广播塔,广播下行链路,图8-1卫星电视广播系统的组成,8.3,10,精品课件,卫星广播电视系统中的纠错编码,目前都采用外码为RS码和内码为卷积码的级联编码方式。

在内、外编码器之间还插入了数据交织器。

数字视频编码,11,精品课件,数字音频编码,数据编码,节目流多路复用,传输流多路复用,能量扩散,外码RS纠错编码,内,QPSK调制,1Q,IF,信源部分信道部分图8-2卫星数字电视广播系统上行站框图,12,精品课件,8.3.1RS编码技术RS码的相关参数：

符号的尺寸：

m比特码长：

N（个符号）N=2m-1（符号）=m（2m-1）（比特）信息长度：

K（符号）=mK（比特）最小码距：

dmin=N-K+1=2t+1能纠正t个符号的错误,13,精品课件,8.3.2,14,精品课件,数据交织技术,将突发错误码随机化地分散，尽可能使每一纠错码码字内的误码数目都在能纠错的范围内。

这种操作称为交织,数据交织技术是通过改变数据传输顺序的方法使信道的突发成串误码在接收端去交织后成,15,精品课件,为分散的随机误码。

通常的数据交织是按比特交织的，比特流在发送端进行交织可以这样实现：

以mn比特为一组，按每行n比特，共m行的方式读出寄存器，然后以列的方式读出用于传输。

交织深度,8.3.3,16,精品课件,卷积编码技术,卷积码是非分组编码，有三个重要参数：

k、n、m。

目前ITU已批准了3种数字电视传输制式（标准）：

欧洲的DVB（数字电视广播）美国的ATSC（高级电视制式）日本的ISDB（综合业务数字广播）,17,精品课件,8.48.4.1,卫星数字电视传输标准概述,8.4,18,精品课件,卫星数字电视传输标准,ATSC标准由美国大联盟（GA）提出。

它是基于HDTV同时支持并包括数据广播、多声道环绕立体声和卫星直播在内的标准，但该标准侧重于数字电视的地面传输。

ATSC信道编码的外码为（204,188）的RS码，内码为3/4卷积码，交织深度为52。

8.4,19,精品课件,卫星数字电视传输标准,在卫星电视广播方面，1994年4月美国休斯公司开发的首家数字卫星电视广播系统DirecTV正式开播，该系统共租用了30多个卫星转发器，采用MPEG-2标准传送数字压缩电视信号。

8.4,20,精品课件,卫星数字电视传输标准,美国视讯公司（CLI）的DirecTV系统，采用了数字电视编码器，以单载波多路（MCPC）方式进行多频道的统计复用，每个频道的带宽在37MHz内变化。

每个转发器传送56套广播级质量的图像。

利用Ku频段卫星数字电视直播系统，接收天线直径46cm。

8.4,21,精品课件,卫星数字电视传输标准,日本ISDB是由日本数字广播专家组（DIBEG）制定的数字电视传输标准。

日本1995年7月通过的数字卫星广播电视标准与欧洲的DVB-S是一致的。

不同之处在于DVB-S主要考虑SDTV，并对编码速率作出了规定。

而日本标准未对编码速率作出规定，主要是考虑到为将来的全数字化HDTV提供兼容性。

8.4,22,精品课件,卫星数字电视传输标准,8.4.2DVB-S传输标准DVB的概念是20世纪90年代由欧洲DVB组织率先提出的。

DVB选定ISO/IEC为音频压缩编码方式，而视频以MPEG-2标准进行压缩编码。

8.4,23,精品课件,卫星数字电视传输标准,DVB对不同的传输媒介制定了相应的广播系统规范，是一个包括地面、电缆、卫星数字电视广播的系统标准，分别称为DVB-T、DVB-C和DVB-S。

卫星广播的规范DVB-S是用于Ku频段传输多路SDTV和HDTV的信道编码和调制系统。

8.4,24,精品课件,卫星数字电视传输标准,DVB-S既可以用于一次节目分配直接向用户提供SDTV和HDTV的直接到家DTH业务，也适用于二次节目分配，即通过再调制进入CATV前端，进而向其用户提供相应的,节目。

DVB-S标准的主要规范是涉及发送端的系,统结构与信号编码、调制等方式，而接收端则是开放的。

8.4,25,精品课件,卫星数字电视传输标准,由于卫星广播信道存在衰落，误码率较高，因此采用了内、外两层级联编码，并在其间加一次交织。

外层纠错编码采用RS（204,188,t=8）码，编码效率为188/204=0.92。

同步字节或同步字节的反码,加扰的187字节数据16字节的校验位,图8-4RS（204,188,t=8）码字的结构,8.4,26,精品课件,卫星数字电视传输标准,交织是以符号（字节）为单位进行的，其交织深度为12，交织缓存器容量为126。

内层卷积码（k,n,m），而k=n+1，m通常为7。

为适应不同的信道误码情况和转发器带宽，DVB-S规定了n=1,2,3,5和7的5种编码参数。

8.4,27,精品课件,卫星数字电视传输标准,表8-2各种转发器带宽时的信息速率,5436,27,率（Mb/s）,带宽（MHz）1/2卷积2/3卷积信息码速,3/4卷积5/6卷积7/8卷积,38.951.858.364.868.0,25.934.638.943.245.4,19.425.929.232.434.0,精品课件,28,8.4,卫星数字电视传输标准,8.4.3,我国的卫星数字电视传输标准,卫星数字电视广播信道编码和调制标准是我国于1999年制定的卫星数字电视传输的国家标准（GB/T19900-1999）。

该标准采用了ITU-RB0.1211建议用于11/12GHz卫星业务中的电视、声音和数据业务的数字多节目发射系统，并结合国情,作2点补充。

8.4,29,精品课件,卫星数字电视传输标准,两点补充：

将应用范围扩展到C频段的固定卫星业务；增加了特定条件（如传输带宽有余而功率不足）下，使用BPSK调制方式的内容。

相关参数同DVB-S。

8.58.5.1,30,精品课件,信源编码与MPEG-2标准信源编码码流的复用方式,数字视频编码、数字音频编码和数据编码后产生的码流，称为基本码流（ES）。

ES再经过打包形成分组基本码流（PES）一个或多个视频/音频PES在节目流复用器中复用为节目流（PS）。

8.5,31,精品课件,信源编码与MPEG-2标准,数字视频编码,数字音频编码,数据编码,节目流多路复用,传输流多路复用,图8-2的信源编码部分：

8.5,32,精品课件,信源编码与MPEG-2标准,8.5.2MPEG-2标准简介MPEG是活动图像专家组的英文缩写，该专家组属于国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）联合技术委员会。

该组织制定的第一个标准：

MPEG-1第二个标准：

MPEG-2（活动图像及伴音信息的通用编码）。

8.5,33,精品课件,信源编码与MPEG-2标准,MPEG-2是针对SDTV和HDTV在各种应用条件下的压缩方案和系统层的标准，目前包含了9个部分，统称为ISO/IEC13818。

MPEG的目标：

在实现高压缩比视频编码的同时，又能获得较高的重建图像质量。

8.5,34,精品课件,信源编码与MPEG-2标准,数字化器,YCrCbSync,离散余弦变换（DCT）,量化器,可变长度编码,速率控制器,-,差分图像,运动估计,反向量化器,反向DCT,+,预测的图像,预测的图像运动补偿器（帧延时）,运动矢量,重构的图像,缓冲器基本数据流,图8-5MPEG-2编码器流程图,8.5,35,精品课件,信源编码与MPEG-2标准,表8-3MPEG-2编码后的各类图像质量的典型编码码速率,名质量等级显示分辨率,典型码速率（Mb/s）,家用VCD质量,LDTV约300线,1.15,专业广播质量,SDTV约400线,45,广播级演播室质量,HDTV500线以上,89,8.5,36,精品课件,信源编码与MPEG-2标准,表8-4我国DVB-S图像编码的码速率和参数,类别,净码速率,实际码速率,8.5,37,精品课件,信源编码与MPEG-2标准,8.5.3DBS中的音频压缩编码MPEG-1DBS：

卫星直播系统MPEG-2压缩标准中包含了音频和视频压缩，其中音频标准可支持单声道、双声道和多声道的音频压缩。

同样，MPEG-1压缩标准中也包含了音频和视频压缩两部分，其中的音频标准仅支持单声道和双声道的音频压缩。

8.5,38,精品课件,信源编码与MPEG-2标准,在DBS中，视频压缩采用了MPEG-2标准，而音频压缩依据MPEG-1标准。

对于以CD格式记录的立体声音频信号，采样频率44.1kHz，每样值量化后的比特数为16。

于是立体声双声道的数据速率为：

Rb=244.110316=1411.2kb/s,8.5,39,精品课件,信源编码与MPEG-2标准,MPEG-1采用子带编码技术来压缩音频信号。

利用人耳屏蔽效应，对于1411.2kb/s速率的立体声音频信号，可压缩至约192kb/s的速率而对声音质量的损害不大。

8.6,40,精品课件,条件接收和视频点播,条件接收：

系统确保被授权用户能直接收到加扰节目，而阻止非授权用户收看。

视频点播：

系统按照用户的指令，将视频节目有选择地传送给用户。

8.6.1,41,精品课件,条件接收,条件接收CA是系统以适当的控制字CW，对发送的传输流TS进行加扰，使未被授权的用户无法对视频/音频码流进行解码，从而防止节目的自由接收。

为了使授权用户能正确接收，系统应将CW以加密方式传送给被授权的用户。

8.6,条件接收和视频点播,节目信息管理,控制字发生器,加扰器,用户授权系统SAS,ECM发生器加密器1,伪随机码发生器,用户管理系