词条摘要:“中星九号”广播电视直播北京时间2008年6月9日晚20:15,中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,将“中星九号”电视直播卫星成功发射升空。“中星九号”是中国卫星通信集团公司向法国泰雷兹阿莱... [阅读全文]
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与DVB-S2相比,ABS-S在信道编码方案的设计上具有两个方面的优势。
首先,ABS-S的LDPC的码字长度为15360,且不同编码比率时,码长固定。而DVB-S2的LDPC码分长码与短码,其长度分别是64800和16200。尽管在LDPC编码中,码字长度较长时,具有更好的逼近香农极限特性,可以减小突发差错对译码的影响,然而ABS-S2短码时,仍具有与DVB-S2长码基本相当的性能。同时,较短的码长在硬件设计时具有编解码简单及硬件成本低廉的特点,更易于被市场接受。
其次,ABS-S仅依靠LDPC编码即能够实现低于10-7的误包率要求,这样就不需要额外级联BCH或其它形式的外码。通常,短码字的LDPC码具有较高的差错平底,ABS-S中的LDPC码能够在码字较短的同时提供低于10-7的误包率,充分体现出了在信道编码方案设计上的优势。
与DVB-S2相同,ABS-S提供了从1/2到9/10的多种编码比率,其范围从1.3DB到11.25DB(QPSK与8PSK调制方式下),步进差值大约在1DB左右。这样,结合不同的滤波滚降因子可以为运营商提供相当精细的选择,从而根据系统实际应用条件充分发挥直播卫星的传输能力。
ABS-S中采用的LDPC信道编码方案的纠错性能曲线(QPSK调制方式下):
另外,考虑到卫星载荷制造技术的进步,ABS-S中提供了16APSK和32APSK两种高阶调制方式,这两种方式在符号映射与比特交织上结合LDPC编码的特性进行了专门的设计,从而体现出了整体性能优化的设计理念。
2、帧结构设计
由于在信道编码上采用了LDPC线性分组码,因此在链路层必须提供必要的同步机制,即以帧为单位进行传输,并提供帧起始标识。在DVB-S2中采用了自相关性非常高序列作为帧起始(SOF)标识。ABS-S借鉴了这一思路,其唯一字(UW,Unique
Word)长度为64个符号。
在DVB-S2中,一个物理帧中只包含一个LDPC码字,这样在调制方式发生变化时(VCM或ACM方式下),物理帧的符号长度或时间长度将随调制方式不断改变,这就为接收端的同步带来很大的不便。ABS-S在设计上采用了另外一种思路,即固定物理帧长度(不含导频),在一个物理帧内可以传输不同调制方式的多个LDPC码字。同时,在ACM工作方式下,通过特定的数据结构NFCT对下一帧的结构进行描述,如各LDPC码字的调制方式、编码比率等。这样做最大的优势在于物理帧的时间长度固定,即同步字UW以相同的时间间隔出现,便于接收机进行同频搜索。同时,NFCT可以对一帧中多个LDPC码字的参数进行描述,而NFCT被放置在一帧的第一个LDPC码字中,同样通过LDPC进行编码,在信息量相同的条件下,其传效率明显高于DVB-S2中采用的里德-穆勒码(MODCOD字段)。
ABS-S在帧结构设计方面的另一个特点在于其高阶调制方式下导频字的插入。DVB-S2中的导频长度固定为36个符号,这种设计灵活性较差,在特定的符号率范围内性能良好,而在低码率时,其性能不佳。ABS-S中的导频插入可以根据实际系统应用条件,由运营商自行设置,而接收机则进行自适应有判断,大大提高灵活性和系统性能。同时由于ABS-S采用了固定的物理帧符号长度,保证了导频信号的均匀插入。
ABS-S的主要技术参数如下:
(1)输入信号:MPEG-TS比特流或通用数据流(如IP包);
(2)FEC编码方案:LDPC编码;
(3)LDPC帧长度:15360比特;
(4)LDPC编码率:1/4~9/10,与不同调制方案共有28种组合方式可供选择;
(5)载波调制方案:QPSK、8PSK(于用所有业务),16APSK、32APSK(用于除广播业务外的所有其它业务);
(6)脉冲成型滤波滚降因子:0.35、0.25、0.2;
(7)导频:可选,同相QPSK符号;
(8)支持可变编码调制与自适应编码调制的无缝衔接;
(9)提供网络控制信息插入功能。
通过在设计思路与技术实现手段上的创新,ABS-S与DVB-S2技术相比,系统总体性能相当,同时在某些方面具有一定的优势。
(1)ABS-S在信道编码的设计上比DVB-S2更加优化。在ABS-S中,仅使用LDPC作为信道编码,提高了传输效率,同时仍然实现了10-7以下的差错平底。
(2)ABS-S的LDPC码型设计在性能与复杂度之间进行了更好的折中,在性能相当的前提下,ABS-S码长不到DVB-S2的四分之一,这大大降低了ABS-S的实现难度,并缩短了信号传输延时。
(3)ABS-S采用了更为合理、高效的传输帧结构。其传输帧长度不随调制方式的改变而变化,具有统一的符号长度。这使得接收机能够具有更好的同步搜索性能,同时还可以实现不同编码调制方式的无缝衔接,提供了更大的业务配置灵活性,特别是能够更好地适应未来直播卫星或接收机技术的进步。
(4)ABS-S在比特织和符号映射等信号处理环节上同样采用了独特的技术,这些技术能够充分发挥LDPC编码的优势,进一步优化整个系统的性能,体现了合理设计、全局优化的设计理念。
ABS-S完全基于自主知识产权的技术构建而成。在ABS-S中,共包含信项专利技术,这些专利技术涵盖了卫星信号传输的帧结构、信道编码和调制方式。
ABS-S可应用于广播业务、交互式业务或DSNG等专业应用:
为了验证ABS-S系统的性能,国家广电总局在项目研究过程中及项目完成后对ABS-S系统及相关产品进行了多次测试,并与国际标准DVB-S、DVB-S进行了对比测试。实验室内及利用现有KU频段通信卫星进行的开路现场测试结果均表明:
(1)ABS-S明显优于目前普遍使用的DVB-S系统,如在同等信号传输能力条件下,ABS-S载噪比门限要求比DVB-S低1.5到2DB;而在同等信道条件下,ABS-S的信号传输能力高于DVB-S系统20-25%。
(2)ABS-S在性能上与DVB-S2基本相当,载噪比门限相差约0.1-0.3分贝,接近理论极限,而传输能力则略高于DVB-S2。同时ABS-S的复杂度远低于DVB-S2,更加易于实现。
(3)ABS-S适应我国卫星直播业务开展的要求,提供了40余种不同的配置方案,可以最大限度地发挥系统能力,满足不同业务和应用的需求。Tvro
(4)ABS-S产品性能完全达到设计目标要求,经对近十家国内接收机厂家提供的十余款接收机产品样机的测试,其载噪比门限与仿真结构最大相差不超过0.6DB,支持符号率范围为1-45MBPS。
目前,ABS-S接收机的设计、生产已完全实现国产化,包括九州、同洲、上广电、长虹、创维、海尔等在内的十余家厂家已完成产品开发与试制工作,为我国卫星直播业务的开展提供了必要的产业基础条件。
我国卫星直播业务的应用方向与要求
除信号传输技术外,卫星直播业务中还包括信源编码、条件接收、EPG等多个技术环节。而我国卫星直播的主要应用方向与要求将直播影响相应的技术体制选择。我国的卫星直播将同时承担公益性服务与运营两项职能,而首先将开避孕药的是公益性服务工作,运营及相关技术准备工作正在进行中。
考虑到卫星直播手段的优势与特点,我国已确定将卫星直播作为“十一五”期间广播电视“村村通”工程建设的重要手段之一,重点用于解决20户以上已通电广播电视“盲村”的广播电视覆盖问题,将通过直播卫星透明传送47套电视、47套广播节目。这对于加强我国农村地区,特别地处偏远、经济欠发达农村地区政治思想和国家方针政策的宣传工作,丰富这些地区人民群众的业余文化生活,提高科学教育水平,消除城乡文化服务差异,构建社会主义和谐社会具有重要的促进作用和重大的实践意义。国家广电总局近期将就卫星直播“村村通”应用的技术体制提出明确要求。
而运营工作由于其目的与特点差异,运营商在某些技术环节,如条件接收、EPG、数据广播等方面的技术方案选择上将具有一定的灵活性,交城主管部门的统一指导下完成此项工作。
我国的卫星直播业务经历了漫长的孕育、准备阶段,而近期以ABS-S技术为代表的新技术的出现与应用将为我国的卫星直播业务开展提供良好的技术基础与保障。而随着应用的逐步推广,相关的经营、服务与管理工作同样需要不断的探索与实践,同样需要充分发挥创新意识,从而实现能够满足不同主体需求的良好的运行机制
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