卫星数字电视系统信道编码优化

卫星信道适配器就是适用于卫星数字电视的信道编码和载波调制器综合电路，已调制的中频载波信号传输至卫星射频通道，进行上变频和功放，变成大功率高频信号送往发射天线。

（一）复用适配和能量扩散

复用适配的作用是使传输流的数据结构与信号源格式相匹配，一般图像格式为720×576/50/2：1，每帧625行，有效行288×2，数字VBI期为24+25=49行（模拟各25行），取样模式为4：2：2，SDI串行接口数据率为270Mbit/s，MPEG-2信源编码采用MP@ML（主型主级）规范。图中，输入的数据为MPEG-2传送复用包，输入时钟为270MHz基准振荡信号。

能量扩散也称数据随机化或频谱成形或数据加扰，作用是使每个数据包内的187字节受到逐比特的数据随机化处理，打碎传送层TS流中可能发生的长“1”、长“0”，避免数据流频谱低频端有大的能量分布而不适应信道的传输特性。数据随机化原理参考有线数字电视系统相关内容。

（二）外编码器

这里的第2个方框也是RS（204，188）编码，称之为外编码是因为16字节的RS纠错码附加在188字节的信息码元之后，构成所谓的系统码或组织码，编码原理参考有线数字电视系统相关内容。

（三）卷积内编码

内码编码与外码编码相结合，构成了DVB-S中的级联编码，它增强了信道纠错能力，有利于抗御卫星广播信道传输中干扰的影响。

DVB-S中采用的（2，1，7）基本卷积码电路构成如图10-2所示。

图10-2　1/2编码率的基本卷积码

图中的输入数据流来自外交织器，每输入一个比特生成X、Y两个比特，X、Y的生成多项式G'（x）和G″（x）分别为：

也可以简记为：

式中，“d”表示十进制计数，“OCT”表示八进制计数，通常采用八进制数字标记生成多项式。

显然，基本卷积码编码效率低（η=1/2），优点是纠错能力强。

（四）删余卷积码和基带成形

图10-2所示的基带卷积输出X、Y输入至收缩卷积码电路，实现2/3或3/4等编码效率，而后再使该串行序列经串/并变换电路形成I、Q两路并行输出，如图10-3（a）所示。

图10-3　删余卷积码和QPSK调制

I、Q两路输出传输至QPSK调制器，对高频载波实施QPSK调制。

图10-3（b）是QPSK调制星座图，由图可见，IQ=00对应于45°载波相位，IQ=10对应于135°，IQ=11对应于225°，IQ=01对应于315°。所以，使用的是格雷码QPSK调制，不是DQPSK调制。对于解调器中的180°相位不确定性问题，通过界定字节交织帧中MPEG-2的同步字节予以识别和解决。(www.xing528.com)

（五）误码性能要求

一般情况下，要求接收端在解调和解码后MPEG-2的去复用器输入端数据误码率BER≤10-11，这大约相当于1小时发生一次不可纠正的误码事件，并称之为准无误码（QEF）接收。去复用器输入端的BER值对应于接收端RS解码后的BER值，要求RS解码后BER≤10-11，又可往前推移地要求接收端在维特比译码后的BER≤2×10-4。所需的Eb/N0值和相应的高频信号噪载比（C/N）值如表10-1所示。

表10-1　DVB-S的误码性能要求表

传输信道存在AWGN的性能要求（RS解码后为BER≤10-11，维特比译码后BER≤2·10-4）

（六）可用比特率与转换器带宽的关系

一个卫星转发器能以QPSK调制方式传输的可用比特率值，除了决定于可选用的不同值的内码编码率外，更加决定于卫星转发器本身的带宽。它有26MHz、27MHz、30MHz、54MHz等一系列值，因而一个转发器传输的可用比特率值有较大的差别，不同转发器带宽下不同内码编码率时的可用比特率值如表10-2所示。

表10-2　可用比特率与转发器带宽间的关系

一个BW=33MHz带宽的系统应用参数如表10-3所示。

表10-3　33MHz转发器系统性能例子

（七）SCPC和MCPC工作方式

在36MHz或54MHz等转发器带宽条件下，有SCPC（单路单载波）和MCPC（多路单载波）两种工作方式。对于SDTV，通过信源编码和信道编码后一路电视节目约需4Mbit/s～7Mbit/s的码率，考虑到α=0.35的滚降系数和QPSK调制，一路电视节目需占用约4.5MHz射频带宽。以54MHz带宽的转发器为例，在该带宽内如何安排多路电视节目有两种方式，即SCPC和MCPC。

1.MCPC方式

所谓MCPC方式，就是在54MHz带宽内安排n路电视节目时如图10-1所示的在传送系统的时分复用器内将几路单节目TS流复用成几路合成的多节目TS流，总比特率在QPSK调制后占用比如54MHz，则共可传输54/4.5=12套电视节目，这就是MCPC。

2.SCPC方式

所谓SCPC方式，就是n路电视节目不是以时分方式形成总TS流，而是各以分配到的特定射频带宽调制各自的高频载波，在转发器全部带宽内以频分方式分享同一TWTA的功率容量。

（八）卫星数字电视广播接收系统

卫星数字电视广播系统的设计，原本针对的接收对象是个体家庭，这称为DBS（直播卫星）的DTH（直接到家）方式。

从接收系统看具有个体接收、集体接收和有线电视台转发三种接收方式：

1.个体接收；2.集体接收；3.有线电视台接收。