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我 國 新 一 代 衛 星 廣 播 系 統
ABS—S在設計時充分吸取了先進的思想和理念．同時又針對現有可參考的DVB—S2系統的不足進行了合理的改進，使得ABS—S能夠更好地為我國衛星直播業務的開展提供可靠的技術保障。ABS—S的創新與優勢體現在： （1） ABS—S在信道編碼的設計上比DVB—S2更加優化。在ABS—S中，僅使用LDPC作為信道編碼，而沒有采用BCH作為外碼(用來增強主要編碼技術糾錯能力的輔助編碼)，提高了傳輸效率，同時仍然實現了10—7以下的差錯平底，充分體現了較高的技術水平與技術優勢。 （2）ABS—S的LDPC碼型設計在性能與復雜度之間進行了更好的折中，在性能相當的前提下，ABS—S的碼長還不到DVB—S2的四分之一，這一優化工作大大降低了ABS-S的實現難度，并縮短了信號傳輸延時。 （3）ABS—S采用了更為合理、更為高效的傳輸幀結構。該結構保證了傳輸幀長度不隨調制方式的改變而變化，具有統一的符號長度。這一獨特設計使得接收機能夠具有更好的同步搜索性能，同時還可以實現不同編碼調制方式的無縫銜接，提供了更大的業務配置靈活性，特別是能夠更好地適應未來直播衛星或接收機技術的進步。另外，ABS—S幀結構在設計原則上還可以支持不同長度的導頻信號的插入，以適應不同的高頻頭器件特性。 （4）ABS—S在比特交織和符號映射等信號處理環節上同樣采用了獨特的技術，這些技術能夠充分發揮LDPC的優勢，進一步優化整個系統的性能，體現了合理設計，全局優化的設計理念。 3.2 實驗結果 為了驗證ABS—S系統的先進性，對ABS—S系統進行了多次測試，并與國際標準DVB—S、DVB—S2進行了對比測試。經過實驗室內以及利用現有Ku頻段通信衛星進行的開路現場測試．詳細的測試結果均表明： （1）ABS—S明顯優于目前普遍使用的DVB—S系統，在同等信號傳輸能力條件下，ABS—S載噪比門限要求比DVB—S低1.5—2dB；在同等信道條件下，ABS—S的信號傳輸能力高于DVB—S系統20—25％。 （2）ABS—S在性能上與DVB-S2基本相當，載噪比門限相差0.1-0.3dB，接近理論極限，而傳輸能力則略高于DVB—S2；同時，ABS—S的復雜度遠低于DVB—S2．更加易于實現。 （3）ABS—S適應我國衛星直播業務開展的要求，提供了40余種不同的配置方案，可以最大限度地發揮系統能力，滿足不同業務和應用的需求。 3.3 產業化推進 為保障我國衛星直播工作順利進行，使得ABS—S技術不僅僅停留在科研成果的水平上，ABS-S系統的產業化準備工作也得到大力推動。 ABS—S的產業化推進工作共包括三方面的重要內容，即接收機專用解調芯片、接收機、專業調制器設備。 （1）在芯片設計、生產的問題上，充分考慮其可靠性、可控性、競爭性、階段性。ABS—S專用解調芯片AVL1108一次流片成功，該芯片實現水平高，主要性能指標完全達到或超過設計目標，產品穩定可靠。AVL1108作為ABS—S專用芯片，不與DVB-S或DVB—S2兼容，從而一定程度上保證了接收機產品的安全性。 （2）在專業調制器設備的開發上，考慮到調制器產品需求量小、專業性強的特點，采取了委托開發的方式開展合作，并通過協議方式嚴格限定了調制器產品的銷售范圍。目前，ABS—S專業調制器產品NTC／2278／xP的開發已全部完成，具備了接受訂貨的能力，完全能夠滿足“村村通”衛星上行平臺建設工作的要求。 （3）在接收機的開發上，堅持完全立足國內、確保產品質量、鼓勵公平競爭的原則，有計劃地扶持幫助國內接收機生產企業提供出符合特定功能和性能要求的接收機產品，目前，已經具有年產1500萬臺接收機的產業基礎。 3.4 ABS—S系統和“村村通”項目 廣播電視村村通是黨和國家組織實施的一項民心工程和德政工程。自實施以來，“村村通”工程已基本解決了我國已通電行政村和5O戶以上自然村廣播電視信號覆蓋“盲區”群眾收聽廣播，收看電視節目問題。作為新農村文化建設的一號工程，農村公共文化服務體系的重要組成部分，廣播電視村村通工作已明確列入我國”十一五”發展規劃綱要。 針對我國20戶以上已通電自然村地處偏遠，居住分散，地形復雜等特點，衛星直播以其投資少、見效快，維護成本低，農民群眾負擔小等突出優勢，成為解決這些地區廣播電視覆蓋問題最為直接、便捷的技術手段。在我國“村村通”衛星直播業務中，將采用由廣播科學研究院自主開發的“先進衛星廣播系統(ABS—S)”信號傳輸技術。 國家廣播電影電視總局已根據ABS—S系統，編制了廣播電影電視行業衛星信道傳輸技術要求。以及相應的接收機行業技術要求。 ABS—S直播衛星技術規范．是建國以來廣電系統第一次自主研發的、具有自主知識產權的重要系統技術規范。是廣電系統立足自主創新，立足民族工業推動廣電發展的具體實踐，標志著我國廣電系統科研工作從過去單純的跟蹤研究向自主創新研究的轉變。衛星直播是廣播電視傳輸手段的一個重要組成部分，對豐富我國廣播電視覆蓋手段，提高我國廣播電視覆蓋率，特別是在偏遠地區大力推進”村村通”工程具有重大的實際意義 目前，國際上主要有三種衛星廣播標準：DVB—S、DVB—DSNG和DVB—S2。DVB—S系統標準于1993發布，是公認的最成功的兩個系統之一 (DVB—S和GSM標準)。同時被全球直播（DTH．Direct To Home)衛星電視廣播商大量采用。DVB—S系統采用QPSK調制方式．RS+卷積碼的級聯碼糾錯編碼方案。1998年，DVB組織發布了第二個衛星廣播標準DVB—DSNG，該系統是DVB—S系統的延伸，在原來的基礎上增加了高階調制(8PSK、16QAM)。但是這兩個系統中的前向糾錯編碼是一樣的．其糾錯性能略顯不足。 最近幾年，隨著數字通信技術的發展，特別是適合迭代譯碼的糾錯碼技術的發展，給通信系統的創新帶來了新的動力。另外，消費者和運營商都希望衛星具有更大的通信容量以便提供更多的新業務。2003年，DVB組織發布了基于低密度奇偶校驗編碼(LDPC)和BCH碼的DVB—S2系統，也就是歐洲的第二代衛星廣播系統，該系統已經被ITU一R和歐洲通信標準協會ETSI接受。由于DVB—S2系統數據傳輸吞吐能力比DVB—S提高了30％，因此DVB—S2標準作為廣播通信技術發展到新水平的標志，受到廣泛關注。 國家廣播電影電視總局廣播科學研究院研制的新一代衛星電視廣播系統(ABS—S)，與DVB—S2系統相比，具有相同的性能，但復雜程度較低。 與現有的DVB—S2標準比較，ABS—S具有以下幾點優勢： （1）沒有BCH碼，減小了編碼及系統的復雜度。 （2）采用較短的幀長，降低了實現系統的成本。 （3）更好的同步性能(基于優化的幀結構)。 （4）更簡化的幀結構。 （5）固定碼率調制(CCM)、可變碼率調制(VCM)及自適應編碼調制(ACM)模式可以無縫結合使用。 ABS—S具有如下特點： （1）高質量信號采用無導頻的模式，而對于由于使用低廉射頻器件引起的噪聲信號，可以采用有導頻模式。 （2）FEC只使用具有強大糾錯能力的LDPC編碼。 （3）對于不同的應用，可以使用不同的碼率，并具有四種調制方式：QPSK、8PSK、16APSK和32APSK。 （4）三種咸形濾波滾降因子：0.2、0.25和0.35。 （5）ACM可應用于互聯網技術中。 ABS—S系統能夠支持基于用戶端的綜合接收解碼器、PC或其他專業級雙向衛星通訊設備的交互式服務。其回傳信道可以是任何能夠支持衛星回傳通信的標準或現有的規范．比如DVB—RCS等等。在這些應用中．傳輸的數據格式可以是TS流，也可以是通用數據流。通過封裝，ABS—S系統可以支持諸如IP的一些協議。封裝的協議遵循EN301 192或者IPTV中的一些協議 2.1 ABS—S系統概述 ABS—S是衛星直播應用的傳輸標準．定義了編碼調制方式、幀結構及物理層信令。系統定義了多種編碼及調制方式，以適應不同衛星廣播業務的需求。ABS—S傳輸系統的功能框圖如圖1所示（略），基帶格式化模塊將輸入流格式化為前向糾錯塊，然后將每一前向糾錯塊送入LDPC編碼器，經編碼后得到相應的碼字，比特映射后，插入同步字和其它必要的頭信息．經過根升余弦（RRC）濾波器脈沖成形，最后上變頻至Ku波段射頻頻率。在接收信號載噪比高于門限電平時．可以保證準無誤接收（PER >10 -7 )。 2.2 應用范圍 ABS—S可提供以下業務： （1）廣播業務：可支持電視直播業務．包括高清晰電視直播。 （2） 交互式業務：通過衛星回傳信道．很容易滿足用戶的特殊需求，例如：天氣預報．節目、購物．游戲等信息。 （3）數字衛星新聞采集(DSNG)業務。 （4）專業級業務：可提供雙向Internet服務。 2.3 前向糾錯LDPC碼 前向糾錯編碼(FEC)與調制技術，是提高衛星性能的關鍵因素，尤其是在較高噪聲和干擾環境下。LDPC是由R.G Gallager于1962年在其博士論文中首先提出的，由于當時超大規模集成電路(VLSL )尚未成熟，難以逾越的復雜程度使其被束之高閣，1995年．受Turbo碼成功的啟示，MacKay和Neal研究的迭代譯碼算法使LDPC的價值被重新挖掘，成為當前編碼領域的熱點之一。LDPC是一種具有稀疏校驗矩陣(校驗矩陣中1的個數比較少)的線性分組碼，具有逼近香濃極限的優良特性．譯碼復雜度只與碼長成線性關系，編碼復雜程度適中，在碼長較長的情況下，仍然可以保證有效譯碼，在信道環境較差的移動通信、衛星通信方面得到廣泛的應用。LDPC是到目前為止最好的FEC之一。 ABS—S系統采用了一類高度結構化的LDPC碼。該結構的LDPC碼，其編解碼復雜度低，并可以在相同碼長條件下，方便地實現不同碼率的LDPC碼設計。 DVB—S2系統中，為了降低誤碼率，減小錯誤平底(error floor)，采用了內碼為LDPC碼，外碼為BCH碼的級聯碼結構，在每個LDPC碼字內，BCFT碼可以糾正8到12個比特的錯誤。與DVB—S2系統相比，ABS—S具有以下兩個優勢：（1）ABS—S的LDPC碼的碼長度為15360，且不同碼率時，碼長固定，而DVB—S2的LDPC碼分長碼與短碼，其長度分別是64800和16200。眾所周知，在糾錯碼領域，LDPC碼字長度較長時，具有更好的逼近香農極限特性，可以減小突發差錯對譯碼的影響。然而，ABS—S系統中的LDPC碼，具有與DVB—S2中長碼基本相同的性能。同時，短碼在硬件設計時具有編解碼簡單及硬件成本低廉的特點，更易于被市場接受；（2）ABS—S系統能夠實現低于10-7的誤幀率FER要求。與其相比，DVB—S2中的LDPC碼不能提供低于10-7的誤幀率，必須通過級聯BCH外碼才能降低錯誤平底，達到10-7的誤幀率要求。同時，通常短碼字的LDPC碼具有較高的錯誤基底．然而，ABS-S中的LDPC碼能夠提供底于10-7“的REF，并具有較低的錯誤平底 （本文已被瀏覽 1370 次） |
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