论文部分内容阅读
早在1999年,我国就利用110.5°E鑫诺1号卫星直播开展“村村通”工程,自工程实施以来,有效地扩大了农村广播电视的覆盖面,在解决近亿农民听广播难、看电视难的问题上取得了显著成效。但是受当时的经济技术条件限制,设备投入少,技术起点低,农村广播电视建设还处于较低水平,广播电视覆盖还存在“盲区”,一些农村地区还存在收听收看广播电视节目套数少、质量差的问题;再加上长期以来的资金投入不足、设备陈旧老化、日常运行维护经费缺乏等原因,难以保证村村通、长期通。
从2006年起,国家开始大力推进新时期“村村通”工程建设,发展各种形式的“村村通”电视接收系统,以首先解决20户以上已通电自然村的“盲村”广播电视信号接收的问题为主要出发点。随着一系列国家政策的扶持、资金的投入,使得“村村通”电视接收系统渐进佳境。
新一代农村卫星电视接收系统
据统计,目前我国70%以上的农村人口只能通过无线方式收听广播和收看电视,节目套数有限,收视效果差;而大部分农村地区面积辽阔、地理和气候条件复杂,铺设有线电视传输网的成本高、难度大。从2006年起,国家广电总局在部分农村地区,特别是偏远山区开始推广一种新形式的“村村通”电视接收系统,即新一代农村卫星电视接收系统。
新一代农村卫星电视接收系统是专门为我国广大农村收看合法的卫视电视节目而设计的接收系统,它具有以下三大特点。
1. 专用卫星接收机
采用专用的卫星接收机(图1),在接收机里面固化了所有境内卫星电视节目参数,可以保证只能接收合法电视节目信号(图2)。
2. 双星接收基站
在2007年里,我国先后于6月1日、7月5日成功发射了两颗广播电视专用卫星—125°E鑫诺3号和115.5°E中星6B。从2007年9月起,原76.5°E亚太2R、87.5°E中卫1号、105.5°E亚洲3S、110.5°E鑫诺1号、122.2°E亚洲4号和134°E亚太6号这六颗不具抗干扰能力的卫星,共36个C波段转发器上传送的中央台和各省市台的152套卫星电视节目和155套卫星广播节目,全部转移到这两颗抗干扰专用卫星上传送。
随着125°E鑫诺3号和115.5°E中星6B的投入运营,新一代农村卫星电视接收系统则由接收这两颗卫星的双面天线构成双星接收基站(图3~图5),可以免费接收63个电视频道(见表1),图像清晰,内容丰富。
3. 成本及维护费用低
由于是直接接收我国卫星的大功率转发器信号,接收信号稳定、节目收视安全,与有线电视网比较,安装使用和维护的成本很低,适合我国农村地形和气候等使用环境,该系统采用个体单收站形式,卫星接收天线口径在1.5~1.8m,无公摊电费,维护简单;除安装和施工费用外,每户的系统建设成本不超过400元,从而为广大农村地区收看高质量电视节目提供了有力的技术支撑。
图6~图8为海南省文昌市某村落成“新一代农村卫星电视接收系统试点村”工程项目的一组图片。
目前,新一代农村卫星电视接收系统已在全国27个省区市的31个不同自然条件的村镇进行了试点建设。通过试点,不仅使一些革命老区、边疆地区、边远山区等地近5000户农民看上了内容丰富、清晰的电视节目,丰富了农民业余文化生活,促进了和谐村风建设,而且进一步完善了系统,并针对不同地理环境和应用要求,总结出新一代农村卫星电视接收系统推广使用的典型方案。图9为今年1月11日至12日,信息产业部在福建省漳州市召开的“新一代农村卫星电视接收系统试点建设总结会”的现场画面。
数字MMDS-QPSK接收系统
常常有用户询问,在农村某些地区采用免费的卫星接收机就能够收到CCTV-3.5.6.8等加密电视节目,而自己却不能收到,请问是什么原因?这就是部分地区在拓展“村村通”电视接收系统的另外一种形式,即数字MMDS接收系统。
1. 什么是MMDS系统
MMDS(Multichannel Microwave Distribution System:多路微波分配系统)是上个世纪80年初开始在美国及中南美一些国家试用并迅速发展起来的多路电视微波传输技术,90年代初期在我国城乡迅速发展起来。
MMDS可以将有线电视台多个频道的电视节目利用微波高线性大功率发射机,通过全向或定向宽带天线发射,将有线电视(CATV)前端的多路电视信号分配给各子前端或各电视机用户。它可代替光纤和电缆,是地方有线电视台进行区域联网的有效途径。既具有无线开路传输的特点,又像有线电视网一样传送多路电视节目。因此,MMDS有人称之为无线的有线电视传输网络。
MMDS多路电视微波传输分配系统如图10所示。
目前各级有线电视台、站多选用2.5~2.69GHz频段。MMDS电视台的服务半径视其发射机功率约在20~80km。电视节目数量的多少取决于MMDS的频率分配。按照国际通信标准,MMDS频道配置应该与国际接轨,在2503~2687MHz频段内,以每频道8MHz带宽邻频道间隔排列23个电视信道,2684~2700MHz专用频段用于数据及话音通讯传输及双向传输的上行回传。
早期的MMDS采用的是模拟信号传输,频率资源受到限制,传送电视节目少,远远不能满足实际需求,加上频率规划不合理,同频干扰现象严重;为了收费盈利,采用系统加扰,但由于是模拟信号,加解扰后图像质量损伤严重,而且易破解等问题,这些都严重的制约了MMDS的发展。
随着数字电视的发展,MMDS实现了无线数字系统的传输,从而大大地提高了电视图像和伴音的质量,也提高了频谱利用率。它不仅可以传输电视信号,还可以传输调频信号和其它数字信号。它既可在有线电视系统中起到超干线传输作用,又可直接将电视信号和FM信号传输分配给用户,实现了有线电视联网向广大偏远山区的乡、镇、村的覆盖。
2. MMDS数字电视接收系统的组成
MMDS数字电视接收系统由天馈系统(包括接收天线和变频器)和机顶盒组成,如图11所示。
由接收天线收到的2.5~2.7GHz MMDS微波信号,经下变频器放大、变频到符合机顶盒接收频率范围的数字信号,再由机顶盒进行解码,将音视频信号输入到用户的电视机,就可以收到数字电视节目了。
(1)天线
天线是MMDS电视接收设备的关键部件之一,常用的天线是抛物面格栅天线,如图12所示。
天线的性能决定着接收效果的好坏,要优先选择精度好、增益高、抗风强度符合要求的天线。天线还应根据当地MMDS电视发射台的距离、地形条件来选择,距离发射台越远,天线口径应越大,以保证接收图像质量良好。
(2)变频器
变频器,也称下变频器、降频器或高频头,是MMDS接收设备的心脏。变频器有分体式和一体化变频器之分,常用的是一体化变频器,其品牌有PBI、PAUXIS(普斯)、DIGICOM(鼎新)等,图13为DIGICOM的一体化变频器。
MMDS变频器常用本振频率有1838MHz、1998MHz、2030MHz、2033MHz、2065MHz、2129MHz。特殊本振频率有1547MHz、2278MHz、2451.5MHz三种,其中频率输出范围分别为953~1139MHz、222~422MHz、48.5~248.5MHz,可用于特殊要求的场合。变频器增益一般为36~38dB,增益越高,灵敏度越高。
(3)机顶盒
机顶盒是MMDS数字电视接收系统的终端解码设备,将接收到的数字信号解码还原成模拟的音视频信号,供电视机显示。根据MMDS接收系统调制方式的不同,应选用相应的不同解调方式的机顶盒,以便正确地解调出信号,供机顶盒后端的解码单元进行解码。
3. MMDS系统的调制方式
(1)MMDS调制方式的选择
由于我国幅员辽阔,农村人口众多,农民收入很低,采用数字MMDS系统无线覆盖,大都覆盖在农村地区,因此需合理选择MMDS的调制方式,因地制宜地发展数字MMDS。MMDS采用DVB传输系统的调制方式优缺点如表2所示。
从表2中可知,对于频率资源奇缺的地区,干扰严重的地区,可采用DVB-T调制方式;对于频率干扰较少,CATV和MMDS共用一个前端的地区,可以采用DVB-C调制方式;对于频率资源较丰富的地区,采用DVB-S调制方式,成本最低。
(2)MMDS-QAM调制
目前CATV(有线电视)是采用DVB-C的QAM调制方式进行节目传输,MMDS同样采用QAM调制,不仅可以实现地面微波传输,解决广大农村地区的看电视问题,还可以通过光纤电缆进行有线传输,实现有线数字电视覆盖。
采用QAM调制和在CATV系统中一样,大多采用64QAM调制方式,符号率大都采用6875kS/s,如图14所示。
(3)MMDS-QPSK调制
据悉,目前部分地区在推广的农村卫星电视接收系统,就是采用DVB-S的QPSK调制方式。该接收系统由MMDS天线+MMDS变频器(1547MHz)+卫星接收机构成。
MMDS-QPSK接收系统的最大特点是推广初期节目免费播出,这样用户配合普通的卫星接收机将可以收看到卫视节目。这在一些农村地区尤其是个人私自安装卫星接收设备现象较严重的地区,容易推广。因为用户手中已有了卫星接收机,可以直接使用,从而降低了再购置机顶盒的成本,并且接收系统的安装调试不复杂,用户易于接收,从而也引导当地的用户进行合法的卫星节目收视。
4. MMDS-QPSK系统的接收
由于数字MMDS系统采用地面无线传输方式,这使得只要在有效的信号覆盖区域内,用成本低廉的MMDS天线和专用的变频器配合接收机将可以收看到卫视节目。
(1)接收原理
MMDS-QPSK接收系统的信号解调、解码和卫星信号接收的原理是一致的,只不过信号的接收途径不同。卫星接收是通过卫星天线配合高频头接收卫星发送的C/Ku波段信号,而MMDS是接收经数字MMDS转发的卫星信号。
在接收系统中,选用变频器1547MHz本振频点(图15),这样2500~2700MHz的数字MMDS信号经降频后的IF频率为953~1139MHz,仍然落在卫星接收机的输入频率范围内;加上解调和解码方式并未改变,仍然是DVB-S和MPEG-2,当然可以用普通的卫星接收机进行接收。
图16为采用皇视HSR-2137普通的卫星接收机(图17)接收2530MHz频率的CCTV-5的电视画面。
这也解释了前面用户提出的为什么有些地区普通的接收机能够接收到CCTV-3.5.6.8画面的原因,因为当地采用了MMDS-QPSK电视接收系统,并且这些节目是免费发送的,这样在卫星接收天线的馈源处安装一个1547MHz本振的变频器,天线对准MMDS信号方向即可接收。
至于普通的卫星接收机在本振频率设置上为什么仍然要输入5150MHz,而不是1547MHz,这是卫星接收机系统软件本身的问题,同样反映到接收参数上频率为4167MHz,而不是2530MHz,也是一样的道理,只要中频频率(本振频率-下行频率)符合要求即可。
理论上,可以通过接收机的盲扫功能获得数字MMDS节目参数,只是其中的极化方式已没有作用,就如同采用双本振C波段高频头时,无需考虑极化方式一样。
(2)安装和接收
MMDS系统的安装很简单,可选择一根钢管、木棍或者是竹竿作立柱,在立柱安装上接收天线和变频器。安装立柱时应与地面保持垂直,以确保安装在立柱上的变频器与地面保持平行。图18为天线是水平安装方法,可接收当地发送的水平极化信号,如果当地采用垂直极化方式发射信号,只要将天线整体旋转90°即可。
MMDS天线与卫星天线相比,其接收调整更为简单,只要在接收机内输入接收参数,配合接收机的信号质量指示,左右旋转调整天线的指向,微调天线的高度,使得天线对准发射台的方向,接收机显示的信号质量指示数值为最大即可。如果接收机不能锁定信号,可检查天线至MMDS电视台方向是否有建筑物、树木等遮挡物。另外,要注意天馈系统的极性有水平极化与垂直极化之分,如果接收不到信号,可将天线整体旋转90°试一试。
有用户问,采用这种接收方式受卫星电视干扰器干扰吗?由于数字MMDS系统的发射频率为2500~2700MHz,而一般的卫星干扰器频率范围为3700~4200MHz,因此不受干扰。
目前MMDS和卫星电视是中国农村地区最适用的两种广播电视方式,它以低成本、宽覆盖获得了农村用户的青睐。特别是MMDS可以灵活开展多种业务,其节目源,可以是卫星电视、卫星加密电视、开路电视或来自录像机、摄像机等自办节目。如果要对MMDS信号进行收费、管理,只须在MMDS调制器或者射频输出端增加加扰设备,在每个变频器或用户端装上条件接收(CA)机顶盒解扰器,就可以实现用户付费收看电视节目了。
直播卫星“村村通”系统
确保“村村通”的长期通是我国政府坚持的一贯方针,在“十一五”规划期间,针对无线广播电视转播台站信号覆盖不到的中西部地区,如国家扶贫开发工作重点县、贫困人口集中分布地区、革命老区、少数民族地区等“盲区”,即解决20户以上已通电自然村的“盲村”广播电视信号接收的问题,将主要采用直播卫星方式,这也是我国政府发展以中星9号、鑫诺4号等直播卫星的首要目的。
随着二、三十年的不断发展,我国卫星电视广播系统已完成了从C波段向Ku波段、从模拟到数字的转变,现今正在从转播到直播、从非专用卫星到专用卫星的转变,这就是朝着卫星电视直播系统的方向发展,也是世界卫星电视系统发展的主流方向。
大家知道,我国人口众多但分布不均,有线电视网不发达。因此,我国是最适合发展卫星电视直播的国家,也是世界上少数几个拥有如此巨大市场的国家之一。发展卫星电视直播系统,对于幅员辽阔、地形复杂、人口众多的我国来说,可以大大减少成本;发展卫星电视直播系统,通过先进文化传播的先进手段,可提高我国全民族素质、教育水平;采用国产直播卫星,建立独立运行、自主控制的卫星电视直播系统,可解决日益突显的信息安全问题,也是抵御周边和西方国家卫星电视向我国渗透的基础设施和重要手段;发展卫星电视直播系统,还可以促进民族高科技产业发展,培育新的经济增长点。由此可见,发展卫星电视直播系统,无论是经济效益还是社会效益都是巨大的。
1. 什么是直播卫星?
直播卫星和大家所说的卫星直播是两种不同的概念,卫星直播是指使用Ku波段通信卫星(CS)的固定卫星业务(FSS),提供卫星直接到户(DTH)的一项服务。如早期登驻110.5°E鑫诺1号卫星,现在转到134°E亚太6号卫星 Ku波段的“村村通”工程,就是DTH服务。而前面介绍的新一代农村卫星电视接收系统则属于转播服务。
直播卫星(DBS:Direct Broadcasting Satellite)是采用广播卫星业务(BSS:Broadcasting Satellite Service)的Ku波段,以大功率信号辐射地面某一区域,传送电视、多媒体数据等信息的点对面的广播,直接供广大个体用户和集体用户接收。最近发射的中星9号就是一颗直播卫星,直播卫星的接收如图19所示。
直播卫星(DBS)相比普通通信卫星(CS)更有利于保护国家信息安全,其覆盖范围受到国际公约的保护。为了避免电波的“溢出”和相互的干扰,每一个国家申请的直播卫星轨道位置、星波束个数和极化方式、频道数以及其它相关参数都有明确的指配规定。
2. 直播卫星的特点
直播卫星与传统通信卫星相比,具有如下特点:①转发器的功率较大,而且地面场强分布均匀,电波利用率高,家庭可用0.5m以下口径的天线接收;②按照需求设计,以成形多波束覆盖全国,也可以单波束覆盖全国,以提高频率利用率;③不受地面频率分配的限制,可开展多种类型的电视服务以及高速Internet下载等数字信息服务;④覆盖范围受国际公约保护,在覆盖区内不受其他卫星的溢出电波干扰。
由于直播卫星发展时间相对较短,又被严格指定了具体频段,目前在轨的直播卫星要比通信卫星数量少。在亚洲,先前的直播卫星只有日本BSAT 2A/2C两颗;欧洲的直播卫星也只有“热鸟”(Hot Bird)系列等多颗;相比之下,北美洲在轨直播卫星虽然较多,但也只有美国EchoStar系列、Direc TV系列及加拿大Nimiq系列等二十几颗直播卫星。
随着技术发展,新一代高功率通信卫星的FSS转发器,在功率、容量、寿命、EIRP等方面也丝毫不逊色于专门的直播卫星,一些通信卫星也携有BSS频段转发器,可提供DBS服务。如由香港亚洲卫星有限公司经营的亚洲四号卫星,就有4个工作于BSS频段的Ku波段转发器,用于香港天浪卫视直播系统(Skywave TV)的近四十个电视频道的直播。
3. 中星9号直播卫星
原作为鑫诺2号的备份星、我国第一代直播卫星的首发星—中星9号卫星,已于2008年6月9日晚,在西昌卫星发射中心由长征3号乙型(CZ-3B)运载火箭成功发射,定点于92.2°E。为确保我国广播电视卫星电视直播系统的安全运行,早在2005年2月底,国家发改委正式批准中国卫通向法国AAS公司订购这颗卫星,它采用AAS公司SB4100系列成熟的商用卫星平台,携带22个Ku波段转发器,在轨使用寿命15年。
中星9号卫星将首先用于新时期的“村村通”工程,在中星9号卫星上将有4个转发器主要用于一期“村村通”工程的盲村覆盖,采用透明方式,即不加密的方式传输中央和省级48套电视和广播,直接服务于我国20户以上已通电的71.66万个自然村。国家也将计划投入三十多亿元资金对中西部贫困县给予补助,集中采购专用卫星接收机,用于盲村“村村通”的卫星电视信号接收。
4. 中星9号直播卫星的接收
为了支持具有我国自主知识产权的技术产品,推进民族产业的发展,直播卫星“村村通”信道编码采用国内自主知识产权的ABS-S标准,信号采用QPSK 方式调制。同时组织进行国标信源视频编码AVS、行标信源音频编码DRA在广播电视卫星传输领域的测试工作,但考虑到AVS和DRA的产业成熟现状,一期直播卫星“村村通”信源视频编码仍采用目前广泛使用的MPEG-2 MP@ML标准,而在之后的直播卫星正式商用阶段时,将采用AVS作为首选标准。
一期直播卫星“村村通”上行传输使用中星9号卫星的3A、4A、5A、6A转发器,转发器带宽为36MHz,下行频率分别为11840MHz、11880MHz、11920MHz、11960MHz,采用左旋圆极化(L),符码率均为28800kS/s。为了使广大农村用户能够方便快捷地收看感兴趣的节目,直播卫星“村村通”系统提供EPG(电子节目指南)功能,并提供接收机软件空中升级(OTA:Over The Air)服务,即通过空中下载的方式在专用接收机上进行创建和安装更新软件。
目前,国内的上广电、长虹、创维、海尔等多家企业均成功开发出了直播卫星ABS-S专用接收机,且具备大规模生产的能力,四川九洲、福建神州、湖南国科广电、深圳同洲、德州科海等生产厂家也完成了相关产品开发。在2008年3月21日~23日,北京举行的第十六届中国国际广播电视信息网络展览会(CCBN2008)上,国内不少电子厂家推出了针对我国卫星直播系统专用接收机,图21为四川九洲数视通推出的DVB-398ABS直播卫星专用机,此外还有同洲的CDVB3680、航天的AI-SH700等型号,配合圆极化高频头和小型卫星接收天线,可直接用于中星9号直播卫星“村村通”系统的电视节目接收,无需调整极化角,安装非常方便。
由于我国卫星电视直播系统是具有自主性的卫星电视直播系统,该标准与境外卫星电视所采用的标准不兼容,地面接收站必须采用符合ABS-S信道传输标准的专用卫星接收机,这样从技术上就限制了村村通用户接收其他卫星上的境外节目,确保了直播卫星“村村通”系统的安全性。
随着直播卫星“村村通”工程的启动,我国在今年可望发展直播卫星用户数百万,可以预计在未来两三年里将成为世界上最大的直播卫星用户市场。这就是直播卫星带来的渐进佳境的“村村通”电视接收系统。
随着中星9号直播卫星的成功发射,我国终于有了自己的直播卫星!这凝聚着热衷于我国广播电视事业的几代广电人的不懈努力。当中星9号直播卫星展开营运之时,当萦绕在我国老一辈广电工作者和新一代TVRO爱好者企盼望多年的心愿得以实现之际,回顾过去走过的岁月,无不感慨万千而又激动不已。最后,让我们来重新回顾一下进入21世纪以来,我国关于直播卫星方面的一些大事记。■
从2006年起,国家开始大力推进新时期“村村通”工程建设,发展各种形式的“村村通”电视接收系统,以首先解决20户以上已通电自然村的“盲村”广播电视信号接收的问题为主要出发点。随着一系列国家政策的扶持、资金的投入,使得“村村通”电视接收系统渐进佳境。
新一代农村卫星电视接收系统
据统计,目前我国70%以上的农村人口只能通过无线方式收听广播和收看电视,节目套数有限,收视效果差;而大部分农村地区面积辽阔、地理和气候条件复杂,铺设有线电视传输网的成本高、难度大。从2006年起,国家广电总局在部分农村地区,特别是偏远山区开始推广一种新形式的“村村通”电视接收系统,即新一代农村卫星电视接收系统。
新一代农村卫星电视接收系统是专门为我国广大农村收看合法的卫视电视节目而设计的接收系统,它具有以下三大特点。
1. 专用卫星接收机
采用专用的卫星接收机(图1),在接收机里面固化了所有境内卫星电视节目参数,可以保证只能接收合法电视节目信号(图2)。
2. 双星接收基站
在2007年里,我国先后于6月1日、7月5日成功发射了两颗广播电视专用卫星—125°E鑫诺3号和115.5°E中星6B。从2007年9月起,原76.5°E亚太2R、87.5°E中卫1号、105.5°E亚洲3S、110.5°E鑫诺1号、122.2°E亚洲4号和134°E亚太6号这六颗不具抗干扰能力的卫星,共36个C波段转发器上传送的中央台和各省市台的152套卫星电视节目和155套卫星广播节目,全部转移到这两颗抗干扰专用卫星上传送。
随着125°E鑫诺3号和115.5°E中星6B的投入运营,新一代农村卫星电视接收系统则由接收这两颗卫星的双面天线构成双星接收基站(图3~图5),可以免费接收63个电视频道(见表1),图像清晰,内容丰富。
3. 成本及维护费用低
由于是直接接收我国卫星的大功率转发器信号,接收信号稳定、节目收视安全,与有线电视网比较,安装使用和维护的成本很低,适合我国农村地形和气候等使用环境,该系统采用个体单收站形式,卫星接收天线口径在1.5~1.8m,无公摊电费,维护简单;除安装和施工费用外,每户的系统建设成本不超过400元,从而为广大农村地区收看高质量电视节目提供了有力的技术支撑。
图6~图8为海南省文昌市某村落成“新一代农村卫星电视接收系统试点村”工程项目的一组图片。
目前,新一代农村卫星电视接收系统已在全国27个省区市的31个不同自然条件的村镇进行了试点建设。通过试点,不仅使一些革命老区、边疆地区、边远山区等地近5000户农民看上了内容丰富、清晰的电视节目,丰富了农民业余文化生活,促进了和谐村风建设,而且进一步完善了系统,并针对不同地理环境和应用要求,总结出新一代农村卫星电视接收系统推广使用的典型方案。图9为今年1月11日至12日,信息产业部在福建省漳州市召开的“新一代农村卫星电视接收系统试点建设总结会”的现场画面。
数字MMDS-QPSK接收系统
常常有用户询问,在农村某些地区采用免费的卫星接收机就能够收到CCTV-3.5.6.8等加密电视节目,而自己却不能收到,请问是什么原因?这就是部分地区在拓展“村村通”电视接收系统的另外一种形式,即数字MMDS接收系统。
1. 什么是MMDS系统
MMDS(Multichannel Microwave Distribution System:多路微波分配系统)是上个世纪80年初开始在美国及中南美一些国家试用并迅速发展起来的多路电视微波传输技术,90年代初期在我国城乡迅速发展起来。
MMDS可以将有线电视台多个频道的电视节目利用微波高线性大功率发射机,通过全向或定向宽带天线发射,将有线电视(CATV)前端的多路电视信号分配给各子前端或各电视机用户。它可代替光纤和电缆,是地方有线电视台进行区域联网的有效途径。既具有无线开路传输的特点,又像有线电视网一样传送多路电视节目。因此,MMDS有人称之为无线的有线电视传输网络。
MMDS多路电视微波传输分配系统如图10所示。
目前各级有线电视台、站多选用2.5~2.69GHz频段。MMDS电视台的服务半径视其发射机功率约在20~80km。电视节目数量的多少取决于MMDS的频率分配。按照国际通信标准,MMDS频道配置应该与国际接轨,在2503~2687MHz频段内,以每频道8MHz带宽邻频道间隔排列23个电视信道,2684~2700MHz专用频段用于数据及话音通讯传输及双向传输的上行回传。
早期的MMDS采用的是模拟信号传输,频率资源受到限制,传送电视节目少,远远不能满足实际需求,加上频率规划不合理,同频干扰现象严重;为了收费盈利,采用系统加扰,但由于是模拟信号,加解扰后图像质量损伤严重,而且易破解等问题,这些都严重的制约了MMDS的发展。
随着数字电视的发展,MMDS实现了无线数字系统的传输,从而大大地提高了电视图像和伴音的质量,也提高了频谱利用率。它不仅可以传输电视信号,还可以传输调频信号和其它数字信号。它既可在有线电视系统中起到超干线传输作用,又可直接将电视信号和FM信号传输分配给用户,实现了有线电视联网向广大偏远山区的乡、镇、村的覆盖。
2. MMDS数字电视接收系统的组成
MMDS数字电视接收系统由天馈系统(包括接收天线和变频器)和机顶盒组成,如图11所示。
由接收天线收到的2.5~2.7GHz MMDS微波信号,经下变频器放大、变频到符合机顶盒接收频率范围的数字信号,再由机顶盒进行解码,将音视频信号输入到用户的电视机,就可以收到数字电视节目了。
(1)天线
天线是MMDS电视接收设备的关键部件之一,常用的天线是抛物面格栅天线,如图12所示。
天线的性能决定着接收效果的好坏,要优先选择精度好、增益高、抗风强度符合要求的天线。天线还应根据当地MMDS电视发射台的距离、地形条件来选择,距离发射台越远,天线口径应越大,以保证接收图像质量良好。
(2)变频器
变频器,也称下变频器、降频器或高频头,是MMDS接收设备的心脏。变频器有分体式和一体化变频器之分,常用的是一体化变频器,其品牌有PBI、PAUXIS(普斯)、DIGICOM(鼎新)等,图13为DIGICOM的一体化变频器。
MMDS变频器常用本振频率有1838MHz、1998MHz、2030MHz、2033MHz、2065MHz、2129MHz。特殊本振频率有1547MHz、2278MHz、2451.5MHz三种,其中频率输出范围分别为953~1139MHz、222~422MHz、48.5~248.5MHz,可用于特殊要求的场合。变频器增益一般为36~38dB,增益越高,灵敏度越高。
(3)机顶盒
机顶盒是MMDS数字电视接收系统的终端解码设备,将接收到的数字信号解码还原成模拟的音视频信号,供电视机显示。根据MMDS接收系统调制方式的不同,应选用相应的不同解调方式的机顶盒,以便正确地解调出信号,供机顶盒后端的解码单元进行解码。
3. MMDS系统的调制方式
(1)MMDS调制方式的选择
由于我国幅员辽阔,农村人口众多,农民收入很低,采用数字MMDS系统无线覆盖,大都覆盖在农村地区,因此需合理选择MMDS的调制方式,因地制宜地发展数字MMDS。MMDS采用DVB传输系统的调制方式优缺点如表2所示。
从表2中可知,对于频率资源奇缺的地区,干扰严重的地区,可采用DVB-T调制方式;对于频率干扰较少,CATV和MMDS共用一个前端的地区,可以采用DVB-C调制方式;对于频率资源较丰富的地区,采用DVB-S调制方式,成本最低。
(2)MMDS-QAM调制
目前CATV(有线电视)是采用DVB-C的QAM调制方式进行节目传输,MMDS同样采用QAM调制,不仅可以实现地面微波传输,解决广大农村地区的看电视问题,还可以通过光纤电缆进行有线传输,实现有线数字电视覆盖。
采用QAM调制和在CATV系统中一样,大多采用64QAM调制方式,符号率大都采用6875kS/s,如图14所示。
(3)MMDS-QPSK调制
据悉,目前部分地区在推广的农村卫星电视接收系统,就是采用DVB-S的QPSK调制方式。该接收系统由MMDS天线+MMDS变频器(1547MHz)+卫星接收机构成。
MMDS-QPSK接收系统的最大特点是推广初期节目免费播出,这样用户配合普通的卫星接收机将可以收看到卫视节目。这在一些农村地区尤其是个人私自安装卫星接收设备现象较严重的地区,容易推广。因为用户手中已有了卫星接收机,可以直接使用,从而降低了再购置机顶盒的成本,并且接收系统的安装调试不复杂,用户易于接收,从而也引导当地的用户进行合法的卫星节目收视。
4. MMDS-QPSK系统的接收
由于数字MMDS系统采用地面无线传输方式,这使得只要在有效的信号覆盖区域内,用成本低廉的MMDS天线和专用的变频器配合接收机将可以收看到卫视节目。
(1)接收原理
MMDS-QPSK接收系统的信号解调、解码和卫星信号接收的原理是一致的,只不过信号的接收途径不同。卫星接收是通过卫星天线配合高频头接收卫星发送的C/Ku波段信号,而MMDS是接收经数字MMDS转发的卫星信号。
在接收系统中,选用变频器1547MHz本振频点(图15),这样2500~2700MHz的数字MMDS信号经降频后的IF频率为953~1139MHz,仍然落在卫星接收机的输入频率范围内;加上解调和解码方式并未改变,仍然是DVB-S和MPEG-2,当然可以用普通的卫星接收机进行接收。
图16为采用皇视HSR-2137普通的卫星接收机(图17)接收2530MHz频率的CCTV-5的电视画面。
这也解释了前面用户提出的为什么有些地区普通的接收机能够接收到CCTV-3.5.6.8画面的原因,因为当地采用了MMDS-QPSK电视接收系统,并且这些节目是免费发送的,这样在卫星接收天线的馈源处安装一个1547MHz本振的变频器,天线对准MMDS信号方向即可接收。
至于普通的卫星接收机在本振频率设置上为什么仍然要输入5150MHz,而不是1547MHz,这是卫星接收机系统软件本身的问题,同样反映到接收参数上频率为4167MHz,而不是2530MHz,也是一样的道理,只要中频频率(本振频率-下行频率)符合要求即可。
理论上,可以通过接收机的盲扫功能获得数字MMDS节目参数,只是其中的极化方式已没有作用,就如同采用双本振C波段高频头时,无需考虑极化方式一样。
(2)安装和接收
MMDS系统的安装很简单,可选择一根钢管、木棍或者是竹竿作立柱,在立柱安装上接收天线和变频器。安装立柱时应与地面保持垂直,以确保安装在立柱上的变频器与地面保持平行。图18为天线是水平安装方法,可接收当地发送的水平极化信号,如果当地采用垂直极化方式发射信号,只要将天线整体旋转90°即可。
MMDS天线与卫星天线相比,其接收调整更为简单,只要在接收机内输入接收参数,配合接收机的信号质量指示,左右旋转调整天线的指向,微调天线的高度,使得天线对准发射台的方向,接收机显示的信号质量指示数值为最大即可。如果接收机不能锁定信号,可检查天线至MMDS电视台方向是否有建筑物、树木等遮挡物。另外,要注意天馈系统的极性有水平极化与垂直极化之分,如果接收不到信号,可将天线整体旋转90°试一试。
有用户问,采用这种接收方式受卫星电视干扰器干扰吗?由于数字MMDS系统的发射频率为2500~2700MHz,而一般的卫星干扰器频率范围为3700~4200MHz,因此不受干扰。
目前MMDS和卫星电视是中国农村地区最适用的两种广播电视方式,它以低成本、宽覆盖获得了农村用户的青睐。特别是MMDS可以灵活开展多种业务,其节目源,可以是卫星电视、卫星加密电视、开路电视或来自录像机、摄像机等自办节目。如果要对MMDS信号进行收费、管理,只须在MMDS调制器或者射频输出端增加加扰设备,在每个变频器或用户端装上条件接收(CA)机顶盒解扰器,就可以实现用户付费收看电视节目了。
直播卫星“村村通”系统
确保“村村通”的长期通是我国政府坚持的一贯方针,在“十一五”规划期间,针对无线广播电视转播台站信号覆盖不到的中西部地区,如国家扶贫开发工作重点县、贫困人口集中分布地区、革命老区、少数民族地区等“盲区”,即解决20户以上已通电自然村的“盲村”广播电视信号接收的问题,将主要采用直播卫星方式,这也是我国政府发展以中星9号、鑫诺4号等直播卫星的首要目的。
随着二、三十年的不断发展,我国卫星电视广播系统已完成了从C波段向Ku波段、从模拟到数字的转变,现今正在从转播到直播、从非专用卫星到专用卫星的转变,这就是朝着卫星电视直播系统的方向发展,也是世界卫星电视系统发展的主流方向。
大家知道,我国人口众多但分布不均,有线电视网不发达。因此,我国是最适合发展卫星电视直播的国家,也是世界上少数几个拥有如此巨大市场的国家之一。发展卫星电视直播系统,对于幅员辽阔、地形复杂、人口众多的我国来说,可以大大减少成本;发展卫星电视直播系统,通过先进文化传播的先进手段,可提高我国全民族素质、教育水平;采用国产直播卫星,建立独立运行、自主控制的卫星电视直播系统,可解决日益突显的信息安全问题,也是抵御周边和西方国家卫星电视向我国渗透的基础设施和重要手段;发展卫星电视直播系统,还可以促进民族高科技产业发展,培育新的经济增长点。由此可见,发展卫星电视直播系统,无论是经济效益还是社会效益都是巨大的。
1. 什么是直播卫星?
直播卫星和大家所说的卫星直播是两种不同的概念,卫星直播是指使用Ku波段通信卫星(CS)的固定卫星业务(FSS),提供卫星直接到户(DTH)的一项服务。如早期登驻110.5°E鑫诺1号卫星,现在转到134°E亚太6号卫星 Ku波段的“村村通”工程,就是DTH服务。而前面介绍的新一代农村卫星电视接收系统则属于转播服务。
直播卫星(DBS:Direct Broadcasting Satellite)是采用广播卫星业务(BSS:Broadcasting Satellite Service)的Ku波段,以大功率信号辐射地面某一区域,传送电视、多媒体数据等信息的点对面的广播,直接供广大个体用户和集体用户接收。最近发射的中星9号就是一颗直播卫星,直播卫星的接收如图19所示。
直播卫星(DBS)相比普通通信卫星(CS)更有利于保护国家信息安全,其覆盖范围受到国际公约的保护。为了避免电波的“溢出”和相互的干扰,每一个国家申请的直播卫星轨道位置、星波束个数和极化方式、频道数以及其它相关参数都有明确的指配规定。
2. 直播卫星的特点
直播卫星与传统通信卫星相比,具有如下特点:①转发器的功率较大,而且地面场强分布均匀,电波利用率高,家庭可用0.5m以下口径的天线接收;②按照需求设计,以成形多波束覆盖全国,也可以单波束覆盖全国,以提高频率利用率;③不受地面频率分配的限制,可开展多种类型的电视服务以及高速Internet下载等数字信息服务;④覆盖范围受国际公约保护,在覆盖区内不受其他卫星的溢出电波干扰。
由于直播卫星发展时间相对较短,又被严格指定了具体频段,目前在轨的直播卫星要比通信卫星数量少。在亚洲,先前的直播卫星只有日本BSAT 2A/2C两颗;欧洲的直播卫星也只有“热鸟”(Hot Bird)系列等多颗;相比之下,北美洲在轨直播卫星虽然较多,但也只有美国EchoStar系列、Direc TV系列及加拿大Nimiq系列等二十几颗直播卫星。
随着技术发展,新一代高功率通信卫星的FSS转发器,在功率、容量、寿命、EIRP等方面也丝毫不逊色于专门的直播卫星,一些通信卫星也携有BSS频段转发器,可提供DBS服务。如由香港亚洲卫星有限公司经营的亚洲四号卫星,就有4个工作于BSS频段的Ku波段转发器,用于香港天浪卫视直播系统(Skywave TV)的近四十个电视频道的直播。
3. 中星9号直播卫星
原作为鑫诺2号的备份星、我国第一代直播卫星的首发星—中星9号卫星,已于2008年6月9日晚,在西昌卫星发射中心由长征3号乙型(CZ-3B)运载火箭成功发射,定点于92.2°E。为确保我国广播电视卫星电视直播系统的安全运行,早在2005年2月底,国家发改委正式批准中国卫通向法国AAS公司订购这颗卫星,它采用AAS公司SB4100系列成熟的商用卫星平台,携带22个Ku波段转发器,在轨使用寿命15年。
中星9号卫星将首先用于新时期的“村村通”工程,在中星9号卫星上将有4个转发器主要用于一期“村村通”工程的盲村覆盖,采用透明方式,即不加密的方式传输中央和省级48套电视和广播,直接服务于我国20户以上已通电的71.66万个自然村。国家也将计划投入三十多亿元资金对中西部贫困县给予补助,集中采购专用卫星接收机,用于盲村“村村通”的卫星电视信号接收。
4. 中星9号直播卫星的接收
为了支持具有我国自主知识产权的技术产品,推进民族产业的发展,直播卫星“村村通”信道编码采用国内自主知识产权的ABS-S标准,信号采用QPSK 方式调制。同时组织进行国标信源视频编码AVS、行标信源音频编码DRA在广播电视卫星传输领域的测试工作,但考虑到AVS和DRA的产业成熟现状,一期直播卫星“村村通”信源视频编码仍采用目前广泛使用的MPEG-2 MP@ML标准,而在之后的直播卫星正式商用阶段时,将采用AVS作为首选标准。
一期直播卫星“村村通”上行传输使用中星9号卫星的3A、4A、5A、6A转发器,转发器带宽为36MHz,下行频率分别为11840MHz、11880MHz、11920MHz、11960MHz,采用左旋圆极化(L),符码率均为28800kS/s。为了使广大农村用户能够方便快捷地收看感兴趣的节目,直播卫星“村村通”系统提供EPG(电子节目指南)功能,并提供接收机软件空中升级(OTA:Over The Air)服务,即通过空中下载的方式在专用接收机上进行创建和安装更新软件。
目前,国内的上广电、长虹、创维、海尔等多家企业均成功开发出了直播卫星ABS-S专用接收机,且具备大规模生产的能力,四川九洲、福建神州、湖南国科广电、深圳同洲、德州科海等生产厂家也完成了相关产品开发。在2008年3月21日~23日,北京举行的第十六届中国国际广播电视信息网络展览会(CCBN2008)上,国内不少电子厂家推出了针对我国卫星直播系统专用接收机,图21为四川九洲数视通推出的DVB-398ABS直播卫星专用机,此外还有同洲的CDVB3680、航天的AI-SH700等型号,配合圆极化高频头和小型卫星接收天线,可直接用于中星9号直播卫星“村村通”系统的电视节目接收,无需调整极化角,安装非常方便。
由于我国卫星电视直播系统是具有自主性的卫星电视直播系统,该标准与境外卫星电视所采用的标准不兼容,地面接收站必须采用符合ABS-S信道传输标准的专用卫星接收机,这样从技术上就限制了村村通用户接收其他卫星上的境外节目,确保了直播卫星“村村通”系统的安全性。
随着直播卫星“村村通”工程的启动,我国在今年可望发展直播卫星用户数百万,可以预计在未来两三年里将成为世界上最大的直播卫星用户市场。这就是直播卫星带来的渐进佳境的“村村通”电视接收系统。
随着中星9号直播卫星的成功发射,我国终于有了自己的直播卫星!这凝聚着热衷于我国广播电视事业的几代广电人的不懈努力。当中星9号直播卫星展开营运之时,当萦绕在我国老一辈广电工作者和新一代TVRO爱好者企盼望多年的心愿得以实现之际,回顾过去走过的岁月,无不感慨万千而又激动不已。最后,让我们来重新回顾一下进入21世纪以来,我国关于直播卫星方面的一些大事记。■