DVB-S基础

DVB-SDVB-S数字卫星电视系统概述►目前世界上许多国家都在发展数字卫星电视系统，原因在于其独特的优点：首先，数字电视通过卫星传输后，接收端的信号质量可与发送端的相比拟，这是因为它采用了数字传输和误码保护技术，而普通模拟电视信号采用的是模拟处理和传输方式，接收质量容易受噪声及干扰的影响；第二，数字卫星电视系统由于采用数字压缩技术及数字调制技术，在只能传1路模拟电视的一个36MHz卫星转发器上，可传输5-6路数字电视节日，从而大大的节约了空间频率资源；DVB-S数字卫星电视系统概述►第三，采用大规模集成电路，使设备功耗降低、体积减小、可靠性提高并易于与计算机联网。介于数字卫星电视具有上述突出的优点，再加上近年来高速信号处理技术和超大规模集成电路技术的发展，为实现数字卫星电视系统提供了基础。从1993年起，欧洲数字电视广播集团陆续制定了一系列数字电视标准，即DVB（DigitalVideoBroadcast），其中包括适用于卫星链路的DVB-S标准。欧洲的DVB-S标准在亚洲、澳洲、美国都得到了响应，我国在1996年颁布广播电视数字传输技术体制、决定采用符合DVB-S标准的数字电视卫星广播系统。常见的几个卫星名词概念►波段和频率划分：卫星电视节目分为C波段和Ku波段(Ka波段电波传输损耗大，特别受雨及大气中的水汽凝结物的影响严重)。C波段的频率范围是3400MHz~4200MHz。Ku波段的频率10.7~12.75GHz，其中可分为10.7~11.7GHz、11.7~12.2GHz、12.2~12.75GHz等频段。常见的几个卫星名词概念►上行：上行信号路径是从地球站到卫星。►上行频率►C波段5.925-6.425GHz►Ku波段14-14.5GHz电视信号的传送►如电视广播中心制作好的电视节目和一个辅助数字通道分别送到码率压缩编码器，再送入四相移调制器，输出70MHz中频(IF)信号，经光缆、微波传送到电视广播地球上行站，上行站把信号加以基带处理，再经调制上变频和高功率放大然后由天线向卫星发送上行信号。电视信号的传送过程►星上接收天线接收来自地面的信号，输出到星上通信接收机。通信接收机对信号进行下变频（对于C波段即是将6GHz变为4GHz，对于Ku波段即是将14GHz变为12GHz）和功率放大，之后送至输入复接器。在输入复接器内，信号通过工作在不同使用频段的选择性滤波器，输出到相应的功率放大信道。功率放大信道主要包括线性器和行波管放大器)两部分。所有功率放大信道的输出信号经过输出复接器的合路，最后送至星上发射天线转发回地面。常见的几个卫星名词概念►下行：下行信号路径从卫星向地球。下行频率是卫星向地面发射信号所使用的频率，不同的转发器所使用的下行频率不同，也就是说当我们收不同的节目内容时，所使用的下行频率不同。在设置卫星接收机的参数时必须与下行频率一致，否则，就接收不到相应的内容。►下行频率►C波段3.7-4.2GHz►Ku波段11.7-12.7GHzDownlinkFrequencies下行频率常见的几个卫星名词概念常见的几个卫星基本概念►转发器：转发器是卫星上用于接收地面发射来的信号，并对该信号进行放大，再以另一个频率向地面进行发射的设备。一颗卫星可装有多个转发器。►描述卫星转发器的时候，通常将上行频率放在前面。比如“带有144MHz/29MHz转发器的卫星”就是表示这颗卫星的转发器能将144MHz上的某个频带转发到29MHz上。常见的几个卫星名词概念►有效全向辐射功率(EIRP)：有效全向辐射功率EIRP为卫星转发器在指定方向上的辐射功率。它为天线增益与功放输出功率之对数和，单位为dBW。►EIRP的计算公式为EIRP=P–Loss+式中的P为放大器的输出功率，Loss为功放输出端与天线馈源之间的馈线损耗，为卫星天线的发送增益。常见的几个卫星基本概念►卫星节目的符号率：指数据传输的速率，与信号的比特率及信道参数有关，单位为Mb/s。ST的STB6000可符号率为１～４５Mb/s。卫星电视的符号率越来越高，载波信号携带的节目数越多时。►极化是指电场的瞬时分量随时间变化的方式或方向。电场矢量投影在与传播方向垂直平面上的轨道为一直线，则是线极化；如投影轨迹为园或椭园，则是圆或椭圆极化。国内或区域卫星一般是线极化，线极化分为水平极化（以E‖表示）和垂直极化（以E⊥表示）►卫星辐射极化波的极化与地面接收天线的极化定义基准不同。卫星辐射波的极化定义以卫星轴系为基准，卫星运动的轨迹近似为圆，如果电场矢量与卫星所在点的园切线方向一致，则称为水平极化波，如电场矢量方向与卫星运动轨道平面（即赤道平面）垂直，称为垂直极化波。地面接收天线极化的定义以地平面为基准，天线馈源（或极化器）矩形波导口窄边平行地平面，则电场矢量平行于地平面，定义为水平极化；反之馈源矩形波导口窄边垂直于地平面定义为垂直极化，►极化复用，即同一个频率可以传输两套不同极化的信号。水平极化和垂直极化对应的电压分别是18V和13V。水平极化天线接收水平极化波，垂直极化天线接收垂直极化波，两者互不干扰，这样就可以实现极化复用，即同一个频率可以传输两套不同极化的信号。►高频头馈源筒内有两个互相垂直的极化探针，分别对应两个极化，至于哪个是垂直或是水平极化，并没有严格的定义。水平振子和垂直振子永远呈90度垂直状态。卫星接收机规定：垂直极化时输出13V电压，水平极化时输出17V电压。为了与接收机的设定一致和方便调星，我们应把高频头的实际接收状态调整的和接收机一致。高频头识别工作电压,使相应的极化探针工作.所以高频头只能工作在一种极化方式,不是水平就是垂直.►常见的几个卫星基本概念►0/22KHZ开关：通过接收机发出的22KHZ脉冲信号来控制开关切换，完成控制通路选择。可用于双本振Ku头切换高低两个本振，也可用于LNB的切换。常见的几个卫星基本概念►DiSEqC（DigitalSatelliteEquipmentControl），直译为：“数字卫星设备控制”，有1.0、1.1、1.2、2.0等不同版本的标准，是用数字卫星电视接收机控制，发出指令集(控制指令)给相应设备，如切换开关、切换器、天线驱动设备、LNB等。工作过程是数字卫星电视接收机内部在同步时钟脉冲配合下，通过与LNB高频头相连的同轴电缆线，经调制于22KHz频率上交替变化的数字信号串行转送相关控制指令，DiSEqC1.0常用于控制多入一出的中频切换器的控制；DiSEqC1.1是1.0的扩充版本；DiSEqC1.2则加入驱动并控制推动杆或极轴座的功能；DiSEqC2.0就具有双向控制的功能，外设就会有信息传回数字卫星电视接收机。DVB-S介绍►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(主档次@主等级)。►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介绍►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：DVB-S介绍DVB-S介绍►ＤＶＢ－Ｓ系统定义了从ＭＰＥＧ－２复用器输出到卫星射频信道、能对电视基带信号进行适配处理的设备功能模块，也称之为卫星信道适配器。卫星电视接收常识►卫星电视接收系统的组成：卫星电视接收系统是由：面天线、馈源、高频头、卫星接收机组成的卫星地面接收站。卫星电视接收常识►卫星广播电视和卫星通信使用的频率范围属微波波段（波长0.001-1米，频率0.3-300吉赫），微波波段的电磁波接近光波，它具有直线传输的特点,在空间传播过程中衰减损耗较小,微波波段的电磁波高于空间电离层反射临界频率，能穿透电离层。利用微波波段电磁波的这些传输特性，实现了卫星与地球表面间传输广播电视信号的目的。同时，也因定置于赤道上空35786km高空的同步卫星的远距离因素，场强很弱，无法使用地面电视使用的线天线，通常使用面状结构的天线（称为面天线）接收其信号。►抛物面天线：抛物面天线是把来自空中的卫星信号能量反射聚成一点。是把电磁场能变为高频电能或反之的装置。抛物面天线又分前馈型和后馈型几种。前馈方式又分为正馈和偏馈，一般偏馈天线的效率稍高于正馈天线。目前多采用垂直或水平极化的馈源，对于偏馈多使用一体化馈源高频头，安装调试时方便一些，但各有利弊。卫星电视接收常识►馈源：是在抛物面天线的焦点处设置一个收集卫星信号的喇叭，称为馈源，又称波纹喇叭。主要功能有俩个：一是将天线接收的电磁波信号收集起来，变换成信号电压，供给高频头。二是对接收的电磁波进行极化。卫星电视接收常识►高频头：（LNB亦称降频器）是将馈源送来的卫星信号进行降频和信号放大然后传送至卫星接收机。一般可分为C波段频率和Ku波段频率。LNB的工作流程就是先将卫星高频讯号放大至数十万倍后再利用本地振荡电路将高频讯号转换至中频950MHz-2150MHz，以利于同轴电缆的传输及卫星接收机的解调和工作。在高频头部位上都会有频率范围标识。质量低劣的高频头本振频率会产生漂移的现象。高频头的噪声度数越低越好。卫星电视接收常识►从极化方式上分，高频头可分为单极化和双极化两种。目前的广播卫星基本上都是双极化方式传送信号，对于个人接收用户而言，应使用双极化高频头；对于系统工程来说则只须单极化高频头即可。从结构上划分，可分为一体化高频头和分体式高频头，前者为双极化高频头，后者为单极化高频头，需另配馈源；而一体化高频头已将高频头和馈源做成了一体，不但使用方便，而且效率高，收视效果好。卫星电视接收常识►卫星接受天线高频头的选择►1、Ku波段，由于频带很宽10.7GHZ---12.75GHZ,单一本振的高频头无法适用于如此宽带的频率信号。因此接收不同频段就需要选用相应本振的高频头接受频率范围(GHZ)高频头本振频率10.7--11.99.7510.95--12.151011.55--12.7510.611.71--12.0110.678(日本百合花卫星专用）11.7--12.7510.7512.2--12.7511.2512.25--12.7511.32、C波段高频头本振有5150MHZ和5750MHZ之分，他们对应的变频后中频也不同的本振频率（MHZ)变频后的中频频率（MHZ)5150950-175057501550-2150卫星电视接收常识►卫星接收机：是将高频头输送来的卫星信号进行解调，解调出卫星电视图像或数字信号和伴音信号。►天线接收下来的卫星信号(C频段或Ku段)经低噪声放大和下变频变成L频段（0.39到1.55GHz）信号，进入综合接收解码器，经电子调谐解调器产生的正交模拟I，Q两路基带信号，送到数字解调电路进行数字解调，然后再送到信道解码电路进行进一步处理。卫星电视接收常识►数字解调与信道解码电路的功能是将模拟I，Q基带信号进行数字化变换后，用数字信号处理的方式，进一步进行数字解调和解码。数字解调部分主要包括：模数转换器、匹配滤波器、QPSK数字解调器（这一部分包括插值操作、时钟和载频恢复）等。卫星电视接收常识►此数据流经维特比解码(Viterby)、去交织及R-S解码，对传输中引入的误码进行纠错，然后对此数字流进行去复用，解出的数据流送到MPEG-2视频、音频解码器，经过解压缩、数模变换等处理后输出模拟信号。卫星电视接收常识►基本配置：►接收C波段的模拟节目：正馈天线+C波段高频头+模拟卫星接收机►接收C波段的数码节目：正馈天线+C波段高频头+数字卫星接收机►接收KU波段的数码节目：KU偏馈天线+KU波段高频头+数字卫星接收机DVB-S2.0简介►DVB-S2是最新的卫星数字电视接收标准，由JTC（联合技术委员会）制定，JTC最初于1990年由EBU、ETSI联合组建，负责制定广播电视及相关领域的技术标准，2004年6月，公开发布DVB-S2草案。DVB-S.2是DVB-S的升级版本DVB-S2.0简介DVB-S.2系统流程图如图DVB-S2.0简介►映