1、衛(wèi)星數字傳輸與微波技術?期末復習提綱一、 根本概念1. 衛(wèi)星傳輸本質上也是微波傳輸的一種,只是中繼站設在同步通信衛(wèi)星上.2. 理論上說,三顆同步通信衛(wèi)星根本上可以覆蓋全球,我國只要一顆衛(wèi)星就 可以全部覆蓋.3. 四相相移鍵控QPSK調制的傳輸效率高,抗誤碼性能較優(yōu),其調制信號是 包絡恒定信號,傳輸信道中的幅度衰減對其性能無影響,非常適合衛(wèi)星信道.4. 當以二進制碼作數字信息的度量單位時,單位時間內傳送的二進制比特數 稱作數碼或比特率.5. 模擬信號取樣后變成了時間上離散的脈沖信號 PAM言號,再經過量化, 即幅度上別離之后才能直接編碼.6. 電視信號編碼中的頻帶壓縮技術,從原理上講,主要是利用

2、人眼的視覺特 性、心川特性和圖像信號的統計特征.利用視覺特性壓縮頻帶實際是一種“欺瞞 電視觀眾眼睛的方法,其根本原理是根據觀眾對圖像質量惡化所能允許的程度來決 定信息的壓縮程度.7. 能量擴散在衛(wèi)星傳輸中是非常重要的.不管是模擬或數字系統,不允許調 制波的頻譜集中在局部,否那么將使得對衛(wèi)星播送業(yè)務共用頻段的其他業(yè)務的十擾超 過規(guī)定值.8. MPEG-2標準中的壓縮方案包括六個主要技術環(huán)節(jié)： DC攻換、量化器、運 動估算和運動補償、信道緩存、嫡編碼、之字形掃描和游程編碼.就對圖像質量影 響而言,前三項比后三項更為重要.9. 方位角是地面上天線到衛(wèi)星的連線在地平面的投影,與接收天線向正南方 向畫出

3、的射線之間的夾角.仰角是指接收天線和衛(wèi)星的連線與地平面之間的夾角.10. 調相調制器,一般是數字信號對載波的相位進行調制,在收端用鑒相器 對載波相位進行檢測將信號取出.11. 衛(wèi)星天線的作用是將上行站的發(fā)射功率有效的轉換成電磁波的能量,并 發(fā)向衛(wèi)星,同時將空間衛(wèi)星發(fā)出的極微弱的電磁波能量轉換為高頻能量饋送給接收 機.12. 微波系統中比擬流行、技術也比擬成熟的調制方式是64級正交幅度調制 QAM調制.13. SDH專送網是由一些SD啊元組成,在光纖、微波或衛(wèi)星上進行同步信 息傳送、復用和交義連接的網絡.14. 光纜、衛(wèi)星和地面微波是我國通信和播送電視覆蓋的三種根本傳輸方 式.15. DVB-S

4、系統發(fā)送端分為兩局部,一局部為信號形成即信源編碼和復用局部：另一局部為信號傳輸即信道編碼與數字調制局部.信源編碼按MPEG-加準將模擬視頻及音頻基帶信號進行壓縮處理.信道編碼主要是解決數字信號在傳輸中 產生的過失.16. 衛(wèi)星接收高頻頭的電路組成由低噪聲放大器、帶通濾波器、平衡混頻 器、第一本地振蕩器、低通濾波器、前置第一中頻放大器和供電電路組成.17. 衛(wèi)星天線的作用是將上行站的發(fā)射功率有效的轉換成電磁波的能量,并 發(fā)向衛(wèi)星,同時將空間衛(wèi)星發(fā)出的極微弱的電磁波能量轉換為高頻能量饋送給接收 機.18、衛(wèi)星接收天線是衛(wèi)星接收系統的重要組成部份,是信號進入接收系統的 輸入端口,天線性能的優(yōu)劣直接影

5、響著接收系統的性能.衛(wèi)星接收天線的主要性能 包括：方向性、增益、效率、阻抗、噪聲溫度等.19、加解擾技術乂分為同密技術和多密技術.同密技術的核心是不同廠家采 用一個通用的加擾方式,對密鑰數據采用各白的加密算法,但遵循通用的加擾算法 來加擾電視節(jié)目.對CAConional Access條件接收系統,2000年我國已經確定 采用同密技術.同密技術為用戶提供了只使用一個接收機或者變換器,便可以接收到該傳輸通道傳輸的各個被授權接收的節(jié)目.而不管哪個節(jié)目是哪個節(jié)目提供商提 供的.20、條件接收系統是數字電視接收限制的核心保證系統.典型的條件接收系統由用戶治理系統、節(jié)目信息治理系統、加密解密系統、 加擾解

6、擾系統等構成.21 .微波是指頻率介于300MH木300GH昶圍內的無線電波.22、在數字微波通信中主要的技術要求可歸納為傳輸容量和傳輸質量.23, 直播衛(wèi)星：直播衛(wèi)星DBS是利用工作在專用衛(wèi)星播送頻段的播送衛(wèi)星,將電視節(jié)日送到 家庭的一種直播方式,乂稱衛(wèi)星直接到戶DTHo在技術上,直播：衛(wèi)星主要米取 了兩項舉措：使用Ku波段和采用大功率的衛(wèi)星轉發(fā)器.衛(wèi)星電視直播是解決覆蓋 問題的最有效、最先進、最便捷的途徑,因此它代表我國衛(wèi)星播送技術的開展方 向.24. A / D 變換:經過取樣、量化后,模擬信號已變成一申幅度分級的脈沖信號,這申脈沖的 包絡線代表模擬了的模擬信號,它本身也還不是數字信號.

7、把它再變換成對應的二 進制數字信號組的過程就叫編碼.編碼的作用就是把量化后不同幅度的信號轉換 成二進制數字信號組,這個過程叫模擬/數字變換,即A/D變換.25. DCT 編碼：DC"是一種變換,對數據產生直接壓縮,它對圖像的影響,反映在量化器對量化系數的取舍及量化精度.由丁系數有舍棄和量化步長不一致,dctS碼會產生壓縮虛像.26.SDH數字微波系統：所謂SDH專送網是由一些SDFW元組成,在光纖、微波或衛(wèi)星上進行同步信 息傳送、復用和交義連接的網絡,它有一套標準化的信息結構等級,允許安排豐富 的開銷比特用丁網絡治理,分插復用器是 SDH的網絡單元,它將同步復用與數字交 義連接功能綜

8、合丁一體,是有靈活的分插任意支路信號的水平,在網絡設計上有很 大的靈活性,上下業(yè)務十分容易.二、各章節(jié)重點掌握知識第1章、概論1. 畫出DVB-S數字衛(wèi)星電視系統根本組成框圖tfi I- IE fl.* 肇 椎羽2、與模擬衛(wèi)星播送相比,數字衛(wèi)星播送有那些突出的優(yōu)點：(1) 節(jié)省衛(wèi)星頻率資源：模擬衛(wèi)星播送,一套電視節(jié)目就占用一個衛(wèi)星轉發(fā)器；而數字衛(wèi)星播送,根據目前的技術水平來說一個轉發(fā)器有效帶寬為36MHz可傳輸5套電視節(jié)目,(2) 節(jié)省運行本錢(3) 地球站發(fā)射功率?。耗M衛(wèi)星傳輸要求地球站的發(fā)射功率通常在數白瓦(C波段)至千瓦(Ku波段)范圍內；而通常數字衛(wèi)星上行站的發(fā)射功率在十幾瓦的數量

9、級就足夠了.(4) 節(jié)目的傳輸質量高(5) 數字信號易于處理,便于多功能開發(fā)如圖文電視、股票信息、電子報紙等等.便于實現節(jié)目的有條件接收,有條 件接收就是采用一定的加擾舉措,保證滿足一定條件的用戶才能收看到傳輸節(jié)目, 付費電視業(yè)務就是有條件接收.顯而易見,采用數字信號之后加擾就成為非常容易 的事情了.第2章、DVB-S系統1. 要實現播送電視數字化,首先需要將信號的模擬量轉化為數字信號.模擬 信號數字化的第一步是取樣,什么是取樣？取樣定理成立,有哪三個先提條件必須 滿足？答案：要實現播送電視數字化,首先需要將信號的模擬量轉化為數字信號. 模擬信號數字化的第一步,就是在時間上對信號進行離散化處理

10、,即將時間上連續(xù) 的信號處理為時間上離散的信號,并用時間域上離散時點的振幅值作為樣值來表示.這一過程就稱為取樣,它實際上也可以看作是對時間量化的過程.奈奎斯特取 樣定理,簡稱取樣定理.取樣定理成立,有三個先提條件必須滿足,即(a) 取樣脈沖是理想開關脈沖序列：(b) 輸入模擬信號的帶寬為有限帶寬；(c) 低通濾波器更有理想的截止特性.2. MPEG-鄧壓縮算法采用除去電視視頻信號的時間冗余和空間冗余的算 法,使碼流率降到3-8Mb/s仍然獲得質量活晰的圖像,使數字電視的傳輸成為可 能.壓縮算化有哪幾種關鍵技術？答案：我們看到沒有壓縮的電視圖像碼流率非常高,占用帶寬太寬,不適用 于衛(wèi)星傳輸,MP

11、EG-2的壓縮算法采用除去電視視頻信號的時間冗余和空間冗余的 算法,使碼流率降到3-8Mb/s仍然獲得質量活晰的圖像,使數字電視的傳輸成為 可能.壓縮算法的核心主要包含有離散余弦變換、之型掃描與游程編碼、嫡編碼、 信道緩存、運動估計、運動補償等一些關鍵技術環(huán)節(jié).第3章、DV4S系統圖像質量的分析什么是DC訟弦變換？它對圖像質量有什么影響？答案：DCT余弦變換是變換編碼.變換編碼有 20年的研究和開展歷史,它己 經被證實是一種有效的圖像壓縮方法,是迄今為止所有有損壓縮國際標準的根底. 基木的變換碼把圖像分割成假設十個小的方塊.每塊經過正交變換后,產生一系列變 換系數矩陣.接著系數各自被單獨量化和

12、編碼.所有塊中能量最高的系數被量化最 細,而能量最低的系數就被略量化或被簡單的舍去.DCT只是一種變換,對數據不產生直接壓縮,它對圖像的影響,反映在量化 器對其系數的取舍及量化精度.由于系數有舍棄和量化步長不一致,DCT®碼會產生壓縮虛像.DCTE縮虛像有三類： 由于舍棄“高頻系數而產生的圖像模糊. 由于對某些系數采用粗量化而產生的顆粒噪聲.塊虛像.塊虛像指的是在相鄰塊邊界上人為造成的密度小連續(xù),是最嚴重 的十擾；它們的出現是由于每個塊用不同的量化策略單獨進行處理.第4章、衛(wèi)星天線與高頻頭衛(wèi)星天線的主要技術性能要求？衛(wèi)星接收天線是衛(wèi)星接收系統的重要組成部份,是信號進入接收系統的輸入

13、端口,天線性能的優(yōu)劣直接影響著接收系統的性能 o衛(wèi)星接收天線的主要性能包 括：力增益、效率、阻抗、噪聲溫度等.(1) 方向性:天線的方向性通常采用方向圖進行詳細表述.(2) 天線效率：我們把天線的輻射功率P與輸入功率P之比稱為天線 的效率, 用7 表小.(3) 天線增益：天線增益是反映天線方向性和效率的一個重要參數,增益與天 線的直徑的平方成正比,增加天線直徑可以增加天線的增益. 天線噪聲溫度：噪聲是指不希望有的,通常不可預測的,對攜有消息的信 號造成十擾的電波形.天線的噪聲可分為內部噪聲和外部噪聲兩種主要形式.(5)天線阻抗:天線阻抗指從天線輸入端看進去的輸入阻抗第5章、數字衛(wèi)星接收機數字衛(wèi)

14、星電視播送條件接收的主要技術特點：目前,我國衛(wèi)星數字電視傳輸采用歐洲 DV4 S標準,因此,DVB®據其對條 件接收系統的要求和目標,在技術上作了相應考慮,歸納起來有如下幾點.(1) 公共的加擾和解擾算法:DVB公共的加解擾算法規(guī)定了符合 DVEB準的各 個條件接收系統對圖像、聲音和數據信息比特流的擾亂方法必須是相同的,而對各 個密鑰的保密處理方法那么可以各不相同,各家獨有.(2) 在傳輸媒介邊界處的轉移限制：傳輸流從一種傳輸媒介(衛(wèi)星傳輸)向另一 種傳輸媒介(有線電纜傳輸)過渡傳輸時,可以在小改變加擾信號,不解擾,也不再 次加擾的情況下,改變條件接收系統.(3) 同密與多密技術：加

15、解擾技術乂分為同密技術和多密技術.同密技術的核心是不同廠家采用一個通用的加擾方式,對密鑰數據采用各白 的加密算法,但遵循通用的加擾算法來加擾電視節(jié)目.對 CA(Conional Access條 件接收)系統,2000年我國已經確定采用同密技術.多密技術的核心是加密與解密 是統一的0第8章、衛(wèi)星上行站系統衛(wèi)星通信十擾的類型有多少？非惡意十擾的防范方法是什么？惡意十擾的防范 方法是什么？答案：衛(wèi)星通信十擾按十擾性質可分為惡意十擾和由于技術原因造成的非惡 意十擾兩種.(1)非惡意十擾的對策對于由于技術原因造成的非惡意十擾,一般是通過地球站與衛(wèi)星公司監(jiān)控站 之間密切配合,查找十擾源或出現十擾的設備,對

16、設備系統進行調試與測試,可以 使十擾降到最低.對于極化十擾,在天線進行大修維護或轉星時,必須重新校正極 化,到達最正確狀態(tài),以防止十擾.嚴格根據標稱功率發(fā)射上行功率,使轉發(fā)器工作 在線性區(qū),不要隨意調整上行功率,使轉發(fā)器飽和而產生交調十擾.(2)惡意十擾的對策惡意十擾首先是帶有明顯的政治目的,它的十擾是隨機的,多發(fā)于重大政治 事件過程和重大節(jié)日中.這就要求各地球站和各接收衛(wèi)星電視的前端站的工程技術 人員和值班人員隨時提升警惕,增強值班,認真負責,制定嚴格的抗十擾預案,完 善各種監(jiān)測手段.上行站在判斷受到十擾后要根據抗十擾預案及時提升上行功率進行壓制.第9章、數字微波通信1. 隨著科學技術的進步

17、,數字通信系統已逐步取代模擬系統,數字微波通信 有哪些明顯的優(yōu)點：答案：數字微波通信有下述明顯的優(yōu)點： 數字信號可以逐站再生,適宜高質量的長距離傳輸,在傳輸過程中引起的 各種噪聲、十擾、失真不會累積惡化,傳輸質量明顯優(yōu)于模擬傳輸. 抗十擾性強,有利于設備的全固體化,可以增加設備的可靠性. 擴大傳輸容量.由于采用了各種先進的壓縮舉措,傳送一套彩色電視節(jié)目 所需的比特率愈來愈少,本錢越來越低,選用 155MXs的數字微波設備,可雙向 同時傳送24套以上的彩色電視節(jié)目和多路播送、數據及公務信號. 當前包括播送電視在內的各種信息,如 、計算機數據、 、遠程教 育等都已數字化,因此建立數字微波更便于和數

18、字化的終端設備接口,提升傳輸質 量和效率. 高速大容量數字微波傳輸的一整套技術與光纖技術直接相溝通,便于組成 綜合業(yè)務數字通信網. 保密性強,具有很強的抗災水平.2. SD皈字微波設備中采用那五項技術特點？答案：SDHa字微波設備的技術特點：(1)多狀態(tài)調制技術由于STM-1的速率是155MXs,為了在原有的頻率配置內傳輸 STM-1信號, 最有效的方法就是米用局性能局速多狀態(tài)調制解調技術.前向糾錯FEC技術由于選用的調制狀態(tài)越高,限帶要求就越嚴格,碼問十擾就越大,為保證傳 輸性能,必須采用前向糾錯技術(3) 自適應交義極化十擾消除技術 XPIC為提升頻譜的利用率,可以采用同頻雙極化傳輸技術,

19、其原理是用同一頻率的載波,而極化方向正交的方式同時傳輸兩個不同的信號.(4) 判決反應均衡器DFE自適應均衡器是對抗多徑衰落的主要及有效手段之一(5)自動發(fā)信功率限制ATPCCCIR第751建議規(guī)定,SDH散波系統還要采用自動發(fā)信功率限制(ATPC)S 術.該技術的要點是：微波發(fā)信機的輸出功率在 ATPC勺限制范圍內自動跟蹤接收 端接收電平的變化而變化.3. 數字微波傳輸的系統簡圖三、綜合考查題1、根據我們課本所學的知識,分析衛(wèi)星通訊與微波數字傳輸技術的一致性與 差異性.提示：要求學生能從衛(wèi)星與微波的頻率特性、傳輸特性、信源編碼、信道編 碼、調制、系統治理等六個方面論述衛(wèi)星電視技術與微波通訊技

20、術的一致性與差異 性.答案:頻率特性:微波的振蕩頻率每秒達三億次以上,因此,低頻段一些并不顯著的效應在微 波波段就顯現了出來：如渡越時間效應、時延效應、射效應等,并產生了與低頻不 同的分析方法和結構形式.低頻電路中根本量是電壓與電流,而在微波中那么為電場 和磁場,電壓和電流失去了意義；低頻元件一般為集中參數,而微波為分布參數形 式；衛(wèi)星傳輸本質上也是微波傳輸的一種,只是中繼站設在同步通信衛(wèi)星上.傳輸特性：衛(wèi)星通訊與微波數字傳輸技術都具有直線傳播似光性的特點.微波波束照射 到這些物體上時,將會產生顯著的反射.一般說來,電磁波的波長越短,那么其傳播 特性越接近于幾何光學,波束的定向性和分辨率就越高

21、.信源編碼:衛(wèi)星通訊與微波數字傳輸技術都是執(zhí)行 DVEB準,信源編碼按MPEG-標準將 模擬視頻及音頻基帶信號進行壓縮處理.電視信號編碼中的頻帶壓縮技術,從原理上講,主要是利用人眼的視覺特 性、心川特性和圖像信號的統計特征.利用視覺特性壓縮頻帶實際是一種“欺瞞 電視觀眾眼睛的方法,其根本原理是根據觀眾對圖像質量惡化所能允許的程度來決 定信息的壓縮程度.信道編碼:衛(wèi)星通訊信道編碼主要是解決數字信號在傳輸中產生的過失.DV4S系統主要采用前向糾錯(FEC)技術方式,即發(fā)端發(fā)送能夠被糾錯的碼,接收端收到這些碼 后,通過糾錯譯碼器不僅能夠自動發(fā)現錯誤,而且可以自動地糾錯接收傳輸中的錯 誤.而微波的信道

22、編碼是對經過信源編碼的數據根據一定的規(guī)律參加糾錯元和監(jiān) 督碼元并形成新的數據流.在數字微波通信的傳輸過程中會產生十擾和噪聲,可能 使數據流產生誤碼,影響信號的可靠性,在信道編碼中參加的糾錯碼元在接收端可 以自動檢查并糾正錯誤的碼元.調制：衛(wèi)星通訊調制器是采用四相移鍵控(QPSK*勺調制方式.四相相移鍵控(QPSK) 調制的傳輸效率高,抗誤碼性能較優(yōu),其調制信號是包絡恒定信號,傳輸信道中的 幅度衰減對其性能無影響,非常適合衛(wèi)星信道.QPSK 4種不同的輸出相位,對應的二進制數輸入要以2比特為一組.在SDH散波系統中比擬流行、技術也比擬成熟的調制方式是采用64級或128級的QAM交幅度調制.其作用

23、是將數據信號調制到 70MH#頻信號上.系統治理：目前,我國衛(wèi)星數字電視傳輸采用歐洲 DV4S標準,條件接收系統能實現各 項數字電視播送業(yè)務的授權治理和接收限制.該系統是一個綜合性的系統,系統涉 及了多種技術,包括系統治理技術、網絡技術、加解碼技術、加密技術、數字編解 碼技術、數字復用技術、接收技術、智能卡技術等,同時也涉及到用戶治理、節(jié)日 治理、收費治理等信息治理應用技術.因此,DVB艮據其對條件接收系統的要求和 目標,在技術上作了相應考慮,歸納起來有如下幾點.(1) 公共的加擾和解擾算法(2) 在傳輸媒介邊界處的轉移限制(3)同密與多密技術SDH»字微波通信系統是整個播送電視網絡

24、的一個組成局部,它的監(jiān)控和管 理必須要符合SDH網管的標準.要使整個傳輸網正常、高效地運行,就必須行完善 的網絡治理限制水平,不僅需要告警指示、故障定位等功能,還應能完成性能數據 分析,統計處理與比擬歷史和現狀,進行自動保護倒換和路由調整等.即能從限制 小心監(jiān)測、限制網絡.在SDHM結構中安排了充裕的開銷比特,可以完成對數字微 波網絡的運行、治理和維護.SDHR字微波網絡治理的主要特點： 傳送通道標準化：SDH結構小安排了豐富的治理開銷比特,其中 D1D12用丁傳送監(jiān)控治理數據,可滿足當前及今后增長的網絡治理和維護需要o 治理接口標準化：通過 Q接口,所有SDHS統都可納入網絡管璋,通過數 據通彳占通路DCC實現遙測、遙控和軟件下載,從而實現分布式治理,并且易丁 參加新業(yè)務,表達SDHR的靈活性和適應性.治理功能標準化：ITU-T對SDH網的治理限制系統應具有的功能進行標準 化,提出了一般治理、故障治理、性能治理、配置治理、平安治理五大治理功能.2. 根據所學的知識,畫出衛(wèi)星數字傳輸與數字微波傳輸的系統簡圖,并分析 系統簡圖上衛(wèi)星與微波數字傳輸技術在信道編碼與調制上的差異性.答案：1衛(wèi)星數字傳輸系統