帶寬,載頻間還有1MHz寬的隔離。在這種情況下,一個轉發器上的TWTA功率被5個數字衛星信號使用,顯然每個數字衛星信號所獲得的功率要小于一個轉發器只給一路模擬衛星信號的功率,因此真正的一路數字衛星電視信號的EIRP值要比模擬衛星電視信號小,這就是數字衛星信號比模擬衛星電視信號難接收的主要原因之一。
在多路單載波(MCPC)情況下,它的優勢就是可以在一路載波(下行頻率)下傳輸數路甚至20多路電視信號,當然這個載波信號的帶寬要比單路單載波寬了,通常此時的多路單載波信號要占一個轉發器36MHz的帶寬,如中星6B和亞太6號上信號大多如此。在一路載波下要傳輸如此多路的電視信號,從技術上,對基帶信號的要求是很高的,其中有一點是如何防止多達20余路電視信號之間的串擾問題,解決的方法是降低它們的電平,采用功率回退的辦法,結果是多路單載波信號既便是占用一個轉發器的功率,而實際發射的功率還是變小了。所以EIRP值也要比模擬衛星信號的 EIRP值小,因此接收起來難了。同時多路單載波信號中,所傳輸的電視路數越多,每一路電視信號壓縮的越歷害,其帶寬就越窄,其傳輸質量越難以保證。為了在較窄的帶寬情況下傳輸而不丟失信息,就必須采用高符碼率傳輸,用這么高的速率就是為了彌補頻帶過窄而易丟失信息的矛盾。而如此之高的速率(符碼率)又給地面接收時增加了解碼時間和難度。
基于以上原因,我們在接收數字衛星信號時,因為它比模擬信號場強要弱,所以感到難以接收了。
1 衛星接收機的門限問題
有人講數字機有門限,模擬機沒有門限。這是一個錯覺,甚至是錯誤觀點。數字機的門限大家能感覺到,要么有信號,要么沒信號。而模擬機門限只是大家沒有感覺到。模擬機的門限定義為在保證接收機輸出一定信噪比S/N情況下,輸入信號的最小載噪比 C/N。這個最小C/N就是模擬機的門限,相似于數字機的Eb/N。只是因為模擬機在收模擬信號時,因模擬信號是連續的、多狀態的,所以在低于門限值C/N時仍能工作,仍有輸出,只是這個輸出是達不到要求的信噪比 S/N的,這給使用慣數字機的人一種感覺似乎沒有門限。而數字機接收數字信時,數字信號只有兩種狀態且互不連續的,因此低于門限時無信號輸出,給人一種明顯的門限感覺。人們錯誤的將這種感覺移植到模擬機上,便對模擬機產生了錯誤認識。
利用衛星傳送廣播電視節目通常是使用同步軌道衛星,也稱為靜止軌道衛星,即從地面上看,衛星是靜止不動的。同步軌道衛星位于地球赤道上空3.6萬公里,這就相當于在3.6萬公里高空建立了一個信號收轉站,其信號覆蓋區域非常之大,理論上講每顆衛星可以覆蓋地球1/3的地表面積。衛星電視的優點是覆蓋范圍大、信號穩定、質量好,特別適合于幅員遼闊、地形復雜的國家。
2 衛星電視廣播的組成和原理
衛星電視廣播通常采用C波段或Ku波段進行傳送。C波段具有覆蓋范圍大,信號穩定,受降雨等氣象因素影響小等優點,但接收易受地面同頻微波信號的干擾,接收天線的口徑也比較大(一般大于2m),因此,C波段一般用于大范圍節目傳輸。Ku波段具有傳輸容量較大、信號強、地面干擾小、接收天線口徑較小(一般1m左右)等優點,但信號傳輸受降雨等氣象因素影響大,覆蓋范圍相對較小,因此Ku波段一般用于區域性節目覆蓋,衛星廣播電視直播即采用Ku波段。
一個典型的衛星廣播電視傳送通常由地球站、衛星和接收站等3部分組成。來自電臺、電視臺的廣播電視節目首先進行壓縮、復用,再經過中頻、上變頻和高功率放大轉換為適合衛星傳輸的高頻信號,然后再由衛星地球站上行發送至衛星。
數字衛星電視的出現,大大改善了人們收看衛星電視的視覺效果,進而逐步將模擬衛星電視淘汰。然而,這種發展也確實使接收者增加了接收的難度,數字衛星電視信號的接收不再像模擬衛星電視信號那么簡便、直觀、容錯度較大。數字衛星電視信號的難接收,一方面表現在對地面接收的基理、接收的方法與技巧上;另外還有很重要的一方面就是空中衛星上行的原因,在星上,向地面轉發的數字衛星電視信號的生成,傳輸的技術條件,造就了比模擬衛星電視信號難接收的基理。
大家知道,通信衛星或廣播衛星上有若干個轉發器,衛星電視信號就是由這些轉發器將地面站發射來的電視信號接收并經過處理后再向地面發射而形成的。轉發器在這里起到很重要的信號轉換作用,每顆衛星上都有很多轉發器。早期發展的衛星轉發器都較少,的衛星都有40個以上轉發器,同時還有若干個 Ku甚至Ka轉發器,而這些轉發器分別使用不同指向的天線形成不同的衛星信號波束。早期衛星上轉發器不多,星上天線也不多,所以形成的波速很少,基本上是面波束,且是固定指向的,也就是說衛星上所有轉發器所發出的信號,基本上是1個或者2個面波束。但是隨著科技的發展,現代衛星不僅轉發器多了,天線也多了,不再是所有的轉發器都使用1面或2面星上天線。它們是根據市場需要由不同的轉發器使用不同天線,形成不同的極化、不同的波段、不同指向的輻射波束,1顆衛星可以多達10余個不同區域波束,場強圖也有10余種,正是因為這些新型衛星上承載著眾多不同的數字衛星電視頻道,用一張場強圖就難以解決眾多不同指向、不同極化的信號接收。
3 衛星電視廣播的傳送方式和發展
為了提高衛星的利用率,一般多套廣播電視節目通過同一衛星轉發器傳送,采用的傳送方式通常有兩種,即SCPC(單路單載波)方式和MCPC(多路單載波)方式。
3.1 SCPC方式特點
(1)節目上下行靈活,可以方便地實現在不同地點上行多套廣播電視節目(一個 36MHz衛星轉發器大約可以傳送5~6套標準清晰度數字電視節目),以頻率分隔的方式共用一個衛星轉發器。但是,為了背面避免載波間的邊帶干擾,各個載波之間需要留有一定的保護頻帶,使得衛星轉發器的頻帶利用率下降;
(2)為避免多載波間產生互調干擾,轉發器功率須退到線形區,使得衛星轉發器的功率利用率下降。同時衛星轉發器工作在線形區,每個載波的功率相對較小,因此以 SCPC方式傳送的節目信號較易受到其它信號的影響,抗干擾性能較差;
(3)每個載波占用固定頻率寬度,傳送的節目碼率固定不變,降低了衛星信道的利用率。
3.2 MCPC方式特點
(1)可以在同一地點打包集中上行多套廣播電視節目(一個36MHz衛星轉發器大約可以傳送10套以上標準清晰度數字電視節目),而以單一載波占用一個衛星轉發器。由于轉發器內只有一個載波,不存在載波間相互干擾問題,因此不需要分配保護頻帶,衛星轉發器的頻率利用率較高;
(2)衛星轉發器工作在飽和狀態,載波功率相對較大,因此以MCPC方式傳送的節目信號不易受到其它信號的影響,抗干擾性能較強;
(3)傳送多套節目可以采用統計復用等節目碼率動態分配技術,使每套節目的平均碼率大為減少,提高了衛星信道的利用率。MCPC方式的缺點是不能實現各套節目分別在不同地點上行到同一轉發器,節目的上行不如SCPC方式靈活。
SCPC方式與 MCPC方式各具特點,采用何種方式傳送廣播電視節目需要根據具體情況而定。一般來講,不同地域間廣播電視的節目傳輸通常采用SCPC 方式,而對于像衛星直播等節目集中上行的情況,而多采用MCPC方式。
4 衛星電視廣播模擬和數字傳輸的特點
我們同樣知道,每個衛星上轉發器所轉發信號的強弱取決于每個轉發器中發射部分的功率放大器的功率TWTA大小,這個TWTA一般為數10W,甚至上千瓦。從而形成C波段和Ku波段轉發器的全向等效輻射功率EIRP即俗稱為場強的值各不相同。注意:我們這里所講的衛星場強值是指1個轉發器的EIRP值,也就是通常我們從衛星場強圖上所看到的數值。我們同時又知道,每個轉發器是有頻帶寬度的,C波段一般轉發的帶寬為40MHz,考慮到防止轉發器之間串擾,實際使用帶寬為36MHz,轉發器之間留有4MHz的防衛度。
無論是模擬衛星電視信號還是數字衛星電視信號的基帶信號,即所要傳送的電視圖像與伴音信號還是一樣的,可以是PAL制或NTSC制信號,更可以是SECAM制信號,只是它們的基帶信號帶寬略有不同而已。在模擬衛星電視信號中,采用的是調頻一調頻制,即圖像調制和伴音調制都是調頻的。調制后的衛星電視信號的頻帶寬度遠大于基帶信號的帶寬,一般C波段為36MHz。這就是我們所說的在模擬衛星電視中,一個轉發器由于帶寬的原因,只能容納下一路調頻的衛星電視(射頻)信號的原因。那么這個轉發器的放大功率也就全部給了這一路的模擬衛星電視(射頻)信號。這里我們著重需要再次重申的是,衛星上一個轉發器只能傳送一路模擬衛星電視信號,一路模擬衛星電視信號占有一個轉發器的全部發射功率,從而獲得了一個轉發器的全部功率所形成的 EIRP值。
然而在數字衛星電視信號中,卻與模擬衛星信號形成了很大的不同。我們知道,數字信號是在模擬信號的基礎上進行抽樣、編碼、調制而成的,在這個過程中同時完成了頻帶壓縮,正是由于數字信號的這個可以壓縮頻帶的特點,使得一路數字衛星信號的帶寬要小于模擬衛星信號。在模擬衛星電視信號必須占用36MHz帶寬的情況下,一路數字衛星電視信號只需要占用5~6MHz帶寬,甚至更少的帶寬就夠了。這一特征是數字信號的優勢,所以在一個轉發器中可以傳輸多達10~20路的電視信號,每套節目所占的帶寬自然就清楚了,是遠小于模擬信號的,當然傳輸的電視路數越多,信號質量就越難以保證。
一個轉發器轉發一路模擬信號和轉發多路數字信號,每路信號所獲取的轉發器功率一樣嗎?當然不一樣,一般由它們所占用的頻帶寬度來決定。如果一路模擬信號占用36MHz帶寬,而一路數字信號也占用36MHz帶寬的話,它們所取得轉發器功率應該是一樣的,它們的EIRP值也便會一樣的。但就是因數字衛星電視信號可以壓縮節省頻率,因為數字衛星電視的帶寬要窄,所以數字衛視信號所獲取的轉發器功 率變小,變小的程度依據它們所占帶寬而定。很顯然,由于數字衛星電視信號的功率比模擬衛星信號功率小了,那么EIRP值也小了,也就是數字衛星信號相對弱了,自然接收數字衛星信號要比接收模擬信衛星信號難了。
當我們明白了由于帶寬的原因一般數字衛星信號要比模擬衛星信號的EIRP值要小,至于小的程度還要看數字衛星信號是單路單載波(SCPC)信號,還是多路單載波( MCPC)信號。
在單路單載波(SCPC)情況下,一個36MHz轉發器可以容納5個左右數字衛星信號,每個載波信號一般6MHz。
