《卫星数字传输与微波技术》期末复习提纲复习提纲.docx

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《卫星数字传输与微波技术》期末复习提纲复习提纲

《卫星数字传输与微波技术》期末复习提纲

一、基本概念

1．卫星传输本质上也是微波传输的一种，只是中继站设在同步通信卫星上。

2．理论上说，三颗同步通信卫星基本上可以覆盖全球，我国只要—颗卫星就可以全部覆盖。

3．四相相移键控（QPSK）调制的传输效率高，抗误码性能较优，其调制信号是包络恒定信号，传输信道中的幅度衰减对其性能无影响，非常适合卫星信道。

4．当以二进制码作数字信息的度量单位时，单位时间内传送的二进制比特数称作数码或比特率。

5．模拟信号取样后变成了时间上离散的脉冲信号（PAM）信号，再经过量化，即幅度上分离之后才能直接编码。

6.电视信号编码中的频带压缩技术，从原理上讲，主要是利用人眼的视觉特性、心川特性和图像信号的统计特征。

利用视觉特性压缩频带实际是—种“欺瞒”电视观众眼睛的方法，其基本原理是根据观众对图像质量恶化所能允许的程度来决定信息的压缩程度。

7.能量扩散在卫星传输中是非常重要的。

不管是模拟或数字系统，不允许调制波的频谱集中在局部，否则将使得对卫星广播业务共用频段的其他业务的干扰超过规定值。

8.MPEG-2标准中的压缩方案包括六个主要技术环节：

DCT变换、量化器、运动估算和运动补偿、信道缓存、熵编码、之字形扫描和游程编码。

就对图像质量影响而言，前三项比后三项更为重要。

9．方位角是地面上天线到卫星的连线在地平面的投影，与接收天线向正南方向画出的射线之间的夹角。

仰角是指接收天线和卫星的连线与地平面之间的夹角。

10．调相调制器，—般是数字信号对载波的相位进行调制，在收端用鉴相器对载波相位进行检测将信号取出。

11．卫星天线的作用是将上行站的发射功率有效的转换成电磁波的能量，并发向卫星，同时将空间卫星发出的极微弱的电磁波能量转换为高频能量馈送给接收机。

12．微波系统中比较流行、技术也比较成熟的调制方式是64级正交幅度调制（QAM）调制。

13．SDH传送网是由一些SDH网元组成，在光纤、微波或卫星上进行同步信息传送、复用和交叉连接的网络。

14、光缆、卫星和地面微波是我国通信和广播电视覆盖的三种基本传输方式。

15、DVB-S系统（发送端）分为两部分，一部分为信号形成即信源编码和复用部分：

另一部分为信号传输即信道编码与数字调制部分。

信源编码按MPEG-2标准将模拟视频及音频基带信号进行压缩处理。

信道编码主要是解决数字信号在传输中产生的差错。

16、卫星接收高频头的电路组成由低噪声放大器、带通滤波器、平衡混频器、第—本地振荡器、低通滤波器、前置第一中频放大器和供电电路组成。

17．卫星天线的作用是将上行站的发射功率有效的转换成电磁波的能量，并发向卫星，同时将空间卫星发出的极微弱的电磁波能量转换为高频能量馈送给接收机。

18、卫星接收天线是卫星接收系统的重要组成部份，是信号进入接收系统的输入端口，天线性能的优劣直接影响着接收系统的性能。

卫星接收天线的主要性能包括：

方向性、增益、效率、阻抗、噪声温度等。

19.加解扰技术又分为同密技术和多密技术。

同密技术的核心是不同厂家采用—个通用的加扰方式，对密钥数据采用各白的加密算法，但遵循通用的加扰算法来加扰电视节目。

对CA（ConionalAccess条件接收）系统，2000年我国已经确定采用同密技术。

同密技术为用户提供了只使用—个接收机或者变换器，便可以接收到该传输通道传输的各个被授权接收的节目。

而不管哪个节目是哪个节目提供商提供的。

20、条件接收系统是数字电视接收控制的核心保障系统。

典型的条件接收系统由用户管理系统、节目信息管理系统、加密解密系统、加扰解扰系统等构成。

21．微波是指频率介于300MHz至300GHz范围内的无线电波。

22、在数字微波通信中主要的技术要求可归纳为传输容量和传输质量。

23,直播卫星：

直播卫星（DBS）是利用工作在专用卫星广播频段的广播卫星，将电视节日送到家庭的—种直播方式，又称卫星直接到户（DTH）。

在技术上，直播：

卫星主要采取了两项措施：

使用Ku波段和采用大功率的卫星转发器。

卫星电视直播是解决覆盖问题的最有效、最先进、最便捷的途径，因此它代表我国卫星广播技术的发展方向。

24.A／D变换：

经过取样、量化后，模拟信号已变成—串幅度分级的脉冲信号，这串脉冲的包络线代表模拟了的模拟信号，它本身也还不是数字信号。

把它再变换成对应的二进制数字信号码组的过程就叫编码。

编码的作用就是把量化后不同幅度的信号转换成二进制数字信号码组，这个过程叫模拟／数字变换，即A／D变换。

25.DCT编码：

DCT只是一种变换，对数据产生直接压缩，它对图像的影响，反映在量化器对量化系数的取舍及量化精度。

由于系数有舍弃和量化步长不—致，DCT编码会产生压缩虚像。

26.SDH数字微波系统：

所谓SDH传送网是由一些SDH网元组成，在光纤、微波或卫星上进行同步信息传送、复用和交叉连接的网络，它有一套标准化的信息结构等级，允许安排丰富的开销比特用于网络管理，分插复用器是SDH的网络单元，它将同步复用与数字交叉连接功能综合于一体，是有灵活的分插任意支路信号的能力，在网络设计上有很大的灵活性，上下业务十分容易。

二、各章节重点掌握知识

第1章、槪论

1．画出DVB-S数字卫星电视系统基本组成框图

2、与模拟卫星广播相比，数字卫星广播有那些突出的优点：

（1）节省卫星频率资源：

模拟卫星广播，一套电视节目就占用一个卫星转发器；而数字卫星广播，按照目前的技术水平来说—个转发器有效带宽为36MHz，可传输5套电视节目，

（2）节省运行成本

（3）地球站发射功率小：

模拟卫星传输要求地球站的发射功率通常在数百瓦（C波段）至千瓦（Ku波段）范围内；而通常数字卫星上行站的发射功率在十几瓦的数量级就足够了。

（4）节目的传输质量高

（5）数字信号易于处理，便于多功能开发

如图文电视、股票信息、电子报纸等等。

便于实现节目的有条件接收，有条件接收就是采用一定的加扰措施，确保满足一定条件的用户才能收看到传输节目，付费电视业务就是有条件接收。

显而易见，采用数字信号之后加扰就成为非常容易的事情了。

第2章、DVB-S系统

1．要实现广播电视数字化，首先需要将信号的模拟量转化为数字信号。

模拟信号数字化的第—步是取样，什么是取样？

取样定理成立，有哪三个先提条件必须满足？

答案：

要实现广播电视数字化，首先需要将信号的模拟量转化为数字信号。

模拟信号数字化的第—步，就是在时间上对信号进行离散化处理，即将时间上连续的信号处理为时间上离散的信号，并用时间域上离散时点的振幅值作为样值来表示。

这—过程就称为取样，它实际上也可以看作是对时间量化的过程。

奈奎斯特取样定理，简称取样定理。

取样定理成立，有三个先提条件必须满足，即

（a）取样脉冲是理想开关脉冲序列：

（b）输入模拟信号的带宽为有限带宽；

（c）低通滤波器更有理想的截止特性。

2．MPEG-2的压缩算法采用除去电视视频信号的时间冗余和空间冗余的算法，使码流率降到3-8Mb／s仍然获得质量清晰的图像，使数字电视的传输成为可能。

压缩算化有哪几种关键技术?

答案：

我们看到没有压缩的电视图像码流率非常高，占用带宽太宽，不适用于卫星传输，MPEG-2的压缩算法采用除去电视视频信号的时间冗余和空间冗余的算法，使码流率降到3-8Mb／s仍然获得质量清晰的图像，使数字电视的传输成为可能。

压缩算法的核心主要包含有离散余弦变换、之型扫描与游程编码、熵编码、信道缓存、运动估计、运动补偿等—些关键技术环节。

第3章、DVB—S系统图像质量的分析

什么是DCT余弦变换？

它对图像质量有什么影响？

答案：

DCT余弦变换是变换编码。

变换编码有20年的研究和发展历史，它己经被证明是一种有效的图像压缩方法，是迄今为止所有有损压缩国际标准的基础。

基木的变换码把图像分割成若干个小的方块。

每块经过正交变换后，产生一系列变换系数矩阵。

接着系数各自被单独量化和编码。

所有块中能量最高的系数被量化最细，而能量最低的系数就被略量化或被简单的舍去。

DCT只是—种变换，对数据不产生直接压缩，它对图像的影响，反映在量化器对其系数的取舍及量化精度。

由于系数有舍弃和量化步长不—致，DCT编码会产生压缩虚像。

DCT压缩虚像有三类：

①由于舍弃“高频”系数而产生的图像模糊。

②由于对某些系数采用粗量化而产生的颗粒噪声。

⑧块虚像。

块虚像指的是在相邻块边界上人为造成的密度小连续，是最严重的干扰；它们的出现是由于每个块用不同的量化策略单独进行处理。

第4章、卫星天线与高频头

卫星天线的主要技术性能要求?

卫星接收天线是卫星接收系统的重要组成部份，是信号进入接收系统的输入端口,天线性能的优劣直接影响着接收系统的性能o卫星接收天线的主要性能包括：

力增益、效率、阻抗、噪声温度等。

（1）方向性:

天线的方向性通常采用方向图进行详细表述。

（2）天线效率:

我们把天线的辐射功率P与输入功率P之比称为天线的效率，用η表示。

（3）天线增益:

天线增益是反映天线方向性和效率的—个重要参数，增益与天线的直径的平方成正比，增加天线直径可以增加天线的增益。

（4）天线噪声温度:

噪声是指不希望有的，通常不可预测的，对携有消息的信号造成干扰的电波形。

天线的噪声可分为内部噪声和外部噪声两种主要形式。

（5）天线阻抗:

天线阻抗指从天线输入端看进去的输入阻抗。

第5章、数字卫星接收机

数字卫星电视广播条件接收的主要技术特点:

目前，我国卫星数字电视传输采用欧洲DVB—S标准，因此，DVB根据其对条件接收系统的要求和目标，在技术上作了相应考虑，归纳起来有如下几点。

（1）公共的加扰和解扰算法:

DVB公共的加解扰算法规定了符合DVB标准的各个条件接收系统对图像、声音和数据信息比特流的扰乱方法必须是相同的，而对各个密钥的保密处理方法则可以各不相同，各家独有。

（2）在传输媒介边界处的转移控制:

传输流从—种传输媒介（卫星传输）向另—种传输媒介（有线电缆传输）过渡传输时，可以在小改变加扰信号，不解扰，也不再次加扰的情况下，改变条件接收系统。

（3）同密与多密技术:

加解扰技术又分为同密技术和多密技术。

同密技术的核心是不同厂家采用—个通用的加扰方式，对密钥数据采用各白的加密算法，但遵循通用的加扰算法来加扰电视节目。

对CA（ConionalAccess条件接收）系统，2000年我国已经确定采用同密技术。

多密技术的核心是加密与解密是统—的。

第8章、卫星上行站系统

卫星通信干扰的类型有多少?

非恶意干扰的防范方法是什么?

恶意干扰的防范方法是什么?

答案：

卫星通信干扰按干扰性质可分为恶意干扰和由于技术原因造成的非恶意干扰两种。

（1）非恶意干扰的对策

对于由于技术原因造成的非恶意干扰，—般是通过地球站与卫星公司监控站之间密切配合，查找干扰源或出现干扰的设备，对设备系统进行调试与测试，可以使干扰降到最低。

对于极化干扰，在天线进行大修维护或转星时，必须重新校正极化，达到最佳状态，以避免干扰。

严格按照标称功率发射上行功率，使转发器工作在线性区，不要随意调整上行功率，使转发器饱和而产生交调干扰。

（2）恶意干扰的对策

恶意干扰首先是带有明显的政治目的，它的干扰是随机的，多发于重大政治事件过程和重大节日中。

这就要求各地球站和各接收卫星电视的前端站的工程技术人员和值班人员随时提高警惕，加强值班，认真负责，制定严格的抗干扰预案，完善各种监测手段。

上行站在判断受到干扰后要根据抗干扰预案及时提升上行功率进行压制。

第9章、数字微波通信

1．随着科学技术的进步，数字通信系统已逐步取代模拟系统，数字微波通信有哪些明显的优点：

答案：

数字微波通信有下述明显的优点：

①数字信号可以逐站再生，适宜高质量的长距离传输，在传输过程中引起的各种噪声、干扰、失真不会累积恶化，传输质量明显优于模拟传输。

②抗干扰性强，有利于设备的全固体化，可以增加设备的可靠性。

③扩大传输容量。

由于采用了各种先进的压缩措施，传送—套彩色电视节目所需的比特率愈来愈少，成本越来越低，选用155Mb／s的数字微波设备，可双向同时传送24套以上的彩色电视节目和多路广播、数据及公务信号。

④当前包括广播电视在内的各种信息，如电话、计算机数据、传真、远程教育等都已数字化，因此建立数字微波更便于和数字化的终端设备接口，提高传输质量和效率。

⑤高速大容量数字微波传输的一整套技术与光纤技术直接相沟通，便于组成综合业务数字通信网。

⑥保密性强，具有很强的抗灾能力。

2．SDH数字微波设备中采用那五项技术特点?

答案：

SDH数字微波设备的技术特点:

（1）多状态调制技术

由于STM-1的速率是155Mb／s，为了在原有的频率配置内传输STM-1信号，最有效的办法就是采用高性能高速多状态调制解调技术。

（2）前向纠错FEC技术

由于选用的调制状态越高，限带要求就越严格，码间干扰就越大，为保证传输性能，必须采用前向纠错技术

（3）自适应交叉极化干扰消除技术XPIC

为提高频谱的利用率，可以采用同频双极化传输技术，其原理是用同—频率的载波，而极化方向正交的方式同时传输两个不同的信号。

（4）判决反馈均衡器DFE

自适应均衡器是对抗多径衰落的主要及有效手段之一

（5）自动发信功率控制ATPC

CCIR第751建议规定，SDH微波系统还要采用自动发信功率控制（ATPC）技术。

该技术的要点是：

微波发信机的输出功率在ATPC的控制范围内自动跟踪接收端接收电平的变化而变化。

3．数字微波传输的系统简图

三、综合考查题

1、根据我们课本所学的知识，分析卫星通讯与微波数字传输技术的一致性与差异性。

提示：

要求学生能从卫星与微波的频率特性、传输特性、信源编码、信道编码、调制、系统管理等六个方面论述卫星电视技术与微波通讯技术的一致性与差异性。

答案：

频率特性:

微波的振荡频率每秒达三亿次以上，因此，低频段一些并不显著的效应在微波波段就显现了出来：

如渡越时间效应、时延效应、射效应等，并产生了与低频不同的分析方法和结构形式。

低频电路中基本量是电压与电流，而在微波中则为电场和磁场，电压和电流失去了意义；低频元件一般为集中参数，而微波为分布参数形式；

卫星传输本质上也是微波传输的一种，只是中继站设在同步通信卫星上。

传输特性:

卫星通讯与微波数字传输技术都具有直线传播似光性的特点。

微波波束照射到这些物体上时，将会产生显著的反射。

一般说来，电磁波的波长越短，则其传播特性越接近于几何光学，波束的定向性和分辨率就越高。

信源编码:

卫星通讯与微波数字传输技术都是执行DVB标准，信源编码按MPEG-2标准将模拟视频及音频基带信号进行压缩处理。

电视信号编码中的频带压缩技术，从原理上讲，主要是利用人眼的视觉特性、心川特性和图像信号的统计特征。

利用视觉特性压缩频带实际是—种“欺瞒”电视观众眼睛的方法，其基本原理是根据观众对图像质量恶化所能允许的程度来决定信息的压缩程度。

信道编码:

卫星通讯信道编码主要是解决数字信号在传输中产生的差错。

DVB—S系统主要采用前向纠错（FEC）技术方式，即发端发送能够被纠错的码，接收端收到这些码后，通过纠错译码器不仅能够自动发现错误，而且可以自动地纠错接收传输中的错误。

而微波的信道编码是对经过信源编码的数据按照一定的规律加入纠错元和监督码元并形成新的数据流。

在数字微波通信的传输过程中会产生干扰和噪声，可能使数据流产生误码，影响信号的可靠性，在信道编码中加入的纠错码元在接收端可以自动检查并纠正错误的码元。

调制:

卫星通讯调制器是采用四相移键控（QPSK）的调制方式。

四相相移键控（QPSK）调制的传输效率高，抗误码性能较优，其调制信号是包络恒定信号，传输信道中的幅度衰减对其性能无影响，非常适合卫星信道。

QPSK有4种不同的输出相位，对应的二进制数输入要以2比特为一组。

在SDH微波系统中比较流行、技术也比较成熟的调制方式是采用64级或128级的QAM正交幅度调制。

其作用是将数据信号调制到70MHz中频信号上。

系统管理:

目前，我国卫星数字电视传输采用欧洲DVB—S标准，条件接收系统能实现各项数字电视广播业务的授权管理和接收控制。

该系统是一个综合性的系统，系统涉及了多种技术，包括系统管理技术、网络技术、加解码技术、加密技术、数字编解码技术、数字复用技术、接收技术、智能卡技术等，同时也涉及到用户管理、节日管理、收费管理等信息管理应用技术。

因此，DVB根据其对条件接收系统的要求和目标，在技术上作了相应考虑，归纳起来有如下几点。

（1）公共的加扰和解扰算法

（2）在传输媒介边界处的转移控制

（3）同密与多密技术

SDH数字微波通信系统是整个广播电视网络的—个组成部分，它的监控和管理必须要符合SDH网管的标准。

要使整个传输网正常、高效地运行，就必须行完善的网络管理控制能力，不仅需要告警指示、故障定位等功能，还应能完成性能数据分析，统计处理与比较历史和现状，进行自动保护倒换和路由调整等。

即能从控制小心监测、控制网络。

在SDH帧结构中安排了充裕的开销比特，可以完成对数字微波网络的运行、管理和维护。

SDH数字微波网络管理的主要特点：

①传送通道标准化：

SDH帧结构小安排了丰富的管理开销比特，其中D1～D12用于传送监控管理数据，可满足当前及今后增长的网络管理和维护需要o

②管理接口标准化：

通过Q接口，所有SDH系统都可纳入网络管珲，通过数据通彳占通路DCC，实现遥测、遥控和软件下载，从而实现分布式管理，并且易于加入新业务，体现SDH网的灵活性和适应性。

⑧管理功能标准化：

ITU-T对SDH网的管理控制系统应具有的功能进行规范化，提出了一般管理、故障管理、性能管理、配置管理、安全管理五大管理功能。

2．根据所学的知识，画出卫星数字传输与数字微波传输的系统简图，并分析系统简图上卫星与微波数字传输技术在信道编码与调制上的差异性。

答案：

1卫星数字传输系统简图

2数字微波传输的系统简图

3．在信道编码的差异性:

卫星通讯信道编码主要是解决数字信号在传输中产生的差错。

DVB—S系统主要采用前向纠错（FEC）技术方式，即发端发送能够被纠错的码，接收端收到这些码后，通过纠错译码器不仅能够自动发现错误，而且可以自动地纠错接收传输中的错误。

而微波的信道编码是对经过信源编码的数据按照一定的规律加入纠错元和监督码元并形成新的数据流。

在信道编码中加入的纠错码元在接收端可以自动检查并纠正错误的码元。

4．在调制的差异性:

卫星通讯调制器是采用四相移键控（QPSK）的调制方式。

四相相移键控（QPSK）调制的传输效率高，抗误码性能较优，其调制信号是包络恒定信号，传输信道中的幅度衰减对其性能无影响，非常适合卫星信道。

在SDH微波系统中比较流行、技术也比较成熟的调制方式是采用64级或128级的QAM正交幅度调制。

其作用是将数据信号调制到70MHz中频信号上。

3、根据我们课本所学的知识和实训课，论述卫星电视接收系统的安装、调整要掌握那些要领？

答案：

卫星电视接收系统的安装、调整要掌握的要领：

1．天馈系统的安装，天线座架基础一般3m以下天线就近安装在机房边或机房顶，如果天线较多，可以用槽钢做一个平面网，用V型卡将天线座架固定在槽钢上。

而3m以上天线由寸：

座架重量及风负荷加大，应采用钢筋水泥预制基础。

2．天线反射面和馈源安装要求对于前馈式天线的抛物面拼装完后要川专用工具校验，保证误差在允许容限以内

3．天线馈源极化调整，一般来说，除接收点经度与卫星经度相同时，其接收点的极化是标准的水平与垂直外，接收其它位置的卫星时极化都有—定的偏角。

馈源的矩形波导宽边应向左旋转一定的角度。

4．调星工作要点是要接收卫星数字电视节目，必须将各项准备好的天线调整对准卫星，首先要调整好卫星的方位角与仰角，使卫星接收机上信号强度指示最大。