褚秀春

（國(guó)家新聞出版廣電總局七二五臺(tái)，山西靈石 031308）

衛(wèi)星接收機(jī)的同步廣播技術(shù)

褚秀春

（國(guó)家新聞出版廣電總局七二五臺(tái)，山西靈石 031308）

時(shí)代的進(jìn)步為廣播形式迎來了多樣化的“春天”，衛(wèi)星廣播技術(shù)開始進(jìn)入人們的視野并逐漸為人們所重視。衛(wèi)星廣播技術(shù)由于其本身具有覆蓋面廣、節(jié)目容量大等優(yōu)點(diǎn)而一度成為人們研究的熱點(diǎn)問題。本文對(duì)衛(wèi)星接收機(jī)的同步廣播技術(shù)方面進(jìn)行了研究與探討，希望為衛(wèi)星廣播技術(shù)的發(fā)展和提升提供一定的借鑒意義。

衛(wèi)星接收機(jī) 同步廣播 音頻解碼

廣播雖然是傳統(tǒng)信息傳播媒介之一，但由于它具有其他多媒體上技術(shù)所沒有的特點(diǎn)，如投資少、靈活性強(qiáng)等，使得它在科技發(fā)達(dá)的今天仍然占有一定的重要地位。同步廣播技術(shù)充分利用了高科技，在廣播原有的優(yōu)點(diǎn)之上又加入了科學(xué)技術(shù)，覆蓋范圍更廣、質(zhì)量更好，更大程度上滿足了聽眾的需求。

1 衛(wèi)星廣播系統(tǒng)簡(jiǎn)介

衛(wèi)星廣播系統(tǒng)由數(shù)字衛(wèi)星上行設(shè)備、同步衛(wèi)星、衛(wèi)星接收機(jī)三個(gè)部分組成。這三個(gè)部分有各自的不同功能。首先，每個(gè)節(jié)目的視頻、音頻以及數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)由數(shù)字衛(wèi)星上行設(shè)備打包為單個(gè)節(jié)目碼流；然后經(jīng)過一系列運(yùn)輸調(diào)制，再發(fā)送到同步衛(wèi)星；同步衛(wèi)星通過收發(fā)天線和轉(zhuǎn)發(fā)器兩個(gè)部分，對(duì)運(yùn)輸過來的編碼進(jìn)行解碼、轉(zhuǎn)發(fā)、傳輸?shù)鹊膹?fù)雜操作后得到了音頻信號(hào)和視頻信號(hào)；最后，將這些信號(hào)通過其他途徑發(fā)送到廣播或用戶等。

與傳統(tǒng)廣播相比，衛(wèi)星數(shù)字廣播具有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)。第一個(gè)，衛(wèi)星數(shù)字廣播對(duì)音頻的損害大大低于傳統(tǒng)廣播，使得傳輸節(jié)目的質(zhì)量更高。第二，衛(wèi)星數(shù)字廣播所占的衛(wèi)星通道帶寬比較窄，所以可以傳輸?shù)墓?jié)目數(shù)量更多，更大程度地保證了聽眾的需求。第三，傳輸方式不再單一，變得靈活多樣，如，有單路單載波和多路單載波等方式。第四，現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，使得廣播可以傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)更多，如聲音以及相關(guān)數(shù)據(jù)廣播的傳輸?shù)取?/p>

2 衛(wèi)星接收機(jī)的同步廣播技術(shù)探究

2.1 MPEG-2系統(tǒng)

該系統(tǒng)的中文翻譯為動(dòng)態(tài)圖像專家組，數(shù)字電視廣播和有線電視的圖像和聲音編碼標(biāo)準(zhǔn)都與該系統(tǒng)有關(guān)。該系統(tǒng)的主要作用是存儲(chǔ)或傳輸，視頻、音頻及其相關(guān)的數(shù)據(jù)以一定的語法規(guī)則為依據(jù)，組合成一個(gè)或者多個(gè)碼流，而這個(gè)系統(tǒng)的碼流主要采用分層結(jié)構(gòu)，分為基本碼流、打包基本碼流，復(fù)用后的節(jié)目碼流（也稱傳輸碼流）三層。

傳輸碼流簡(jiǎn)稱TS流，它是由每個(gè)TS包組成的，TS包是由4個(gè)字節(jié)的TS包頭、可變長(zhǎng)度的自適應(yīng)字段和有效負(fù)載組成。4個(gè)字節(jié)的TS包頭的主要作用在于它可以實(shí)現(xiàn)TS包的同步、錯(cuò)誤指示、識(shí)別、條件接收以及傳輸包的連續(xù)計(jì)數(shù)等功能。其中，自適應(yīng)字段的長(zhǎng)度是可變化的，因?yàn)樗饕潜患釉谟行ж?fù)載前面的數(shù)據(jù)包。只有當(dāng)傳輸碼流打包過程中節(jié)目PES流的數(shù)據(jù)填不滿TS包的有效負(fù)載時(shí)才會(huì)使用自適應(yīng)字段。

服務(wù)信息數(shù)據(jù)的出現(xiàn)是為了便于對(duì)含有不同數(shù)據(jù)來源的TS包的有效管理，而服務(wù)信息數(shù)據(jù)在MPEG標(biāo)準(zhǔn)中被稱為節(jié)目特定信息（即PSI）。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原理主要是：FPGA是控制器，通過控制器配置SHARP Z0194一體化調(diào)諧解調(diào)器接收數(shù)字衛(wèi)星信號(hào)并得到傳輸流信號(hào)；之后，控制器將對(duì)傳輸流信號(hào)進(jìn)行解復(fù)用處理，將提取出來的一個(gè)節(jié)目的音頻PES流送到SDRAM進(jìn)行緩存；最后，控制器依靠GPS秒脈沖實(shí)現(xiàn)同步解碼輸出相位同步的音頻信號(hào)這一目的。至此，整個(gè)過程才結(jié)束。

2.3 電源設(shè)計(jì)

電源是每個(gè)系統(tǒng)得以運(yùn)行和操作的重要保證，所以，衛(wèi)星廣播系統(tǒng)也不例外。在衛(wèi)星廣播系統(tǒng)中，影響電源系統(tǒng)穩(wěn)定性的噪聲來源主要有三個(gè)方面。首先就是電源芯片本身。因?yàn)?，電源芯片有多穩(wěn)定，它在輸出時(shí)必定會(huì)產(chǎn)生一定程度的波紋，而對(duì)于這部分的噪聲，目前的科技無法改變或改進(jìn)，只能被動(dòng)接受。其次，穩(wěn)壓電源的響應(yīng)速度過低，達(dá)不到現(xiàn)在的微處理器內(nèi)核及外設(shè)所需的相應(yīng)需求，所以電源電壓會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。負(fù)載過重，電流過低，導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定或出現(xiàn)很大的噪聲。最后一個(gè)方面就是，由于一些阻抗的存在，導(dǎo)致負(fù)載瞬態(tài)電流產(chǎn)生壓降，造成噪聲以及電壓的不穩(wěn)定性。

2.4 數(shù)字衛(wèi)星信號(hào)的接收模塊

串行傳輸總線由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL組成，這兩根連線方便了全雙工同步數(shù)據(jù)傳輸。通過串行傳輸總線可以完成一體化調(diào)諧解調(diào)器的寄存器讀寫配置。因此，串行傳輸總線的重要性不言而喻。

一體化調(diào)諧解調(diào)器由兩部分構(gòu)成，一個(gè)是調(diào)諧器，一個(gè)是解調(diào)器。

調(diào)諧器的構(gòu)造十分復(fù)雜，它包括前置放大器、變頻器、中頻放大器等多個(gè)組成部分。由于調(diào)諧器接收的是高頻率的射頻信號(hào)，所以為了確保通信的準(zhǔn)確性，它的串行傳輸總線控制是調(diào)用的解調(diào)器內(nèi)部的串行傳輸總線復(fù)用器。可是，串行傳輸總線復(fù)用器有一個(gè)特點(diǎn)就是，從配置開始必須到配置結(jié)束時(shí)才能給一個(gè)結(jié)束信號(hào)，即配置過程不能被結(jié)束信號(hào)中斷。這個(gè)特點(diǎn)要求操作人員在配制調(diào)諧器之前首先要做的就是配置解調(diào)器的寄存器打開串行傳輸總線復(fù)用功能，之后再開始進(jìn)行初始化配置以及之后的一系列步驟。

STV0299B解調(diào)器的工作原理是：片內(nèi)的雙A/D轉(zhuǎn)換器將解調(diào)器發(fā)送過來的信號(hào)分別轉(zhuǎn)換成兩路數(shù)字信號(hào)，之后再進(jìn)行數(shù)字濾波。工作原理雖然簡(jiǎn)單，但其中的過程十分復(fù)雜繁瑣，且各項(xiàng)數(shù)據(jù)都有嚴(yán)格要求，如ACG電路的相關(guān)配置參數(shù)、載頻控制環(huán)路的各個(gè)參數(shù)等多個(gè)電路的配置參數(shù)。和調(diào)諧器的驅(qū)動(dòng)模塊一樣，STV0299B也是通過串行傳輸總線通信來完成參數(shù)配置。

2.5 傳輸碼流解復(fù)用模塊設(shè)計(jì)

傳輸碼流解復(fù)用模塊設(shè)計(jì)的主要功能是完成解碼工作。傳輸碼流解復(fù)用模塊的工作原理是：將接收的傳輸碼流進(jìn)行緩存，之后經(jīng)過控制器、秒脈沖等一系列的控制和操作，同步解碼輸出相位相同的模擬音頻，最后完成同步廣播。本文中所提及的傳輸碼流解復(fù)用具有無法處理加密節(jié)目、有兩個(gè)FIFO用來緩存?zhèn)鬏敶a流數(shù)據(jù)等特點(diǎn)。傳輸碼流數(shù)據(jù)接收模塊的主要功能是檢測(cè)和緩存。

3 結(jié)語

本文對(duì)衛(wèi)星接收機(jī)的同步廣播技術(shù)做了一些淺層次的探討和研究。20世紀(jì)90年代中期開始，很多國(guó)家都開始更多地關(guān)注數(shù)字壓縮技術(shù)，我國(guó)雖然起步較晚，但一直在努力進(jìn)步，并且虛心借鑒國(guó)外的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。經(jīng)過不懈努力，我國(guó)在廣播電視領(lǐng)域也有了很大進(jìn)步。衛(wèi)星接收機(jī)的同步廣播技術(shù)的極大發(fā)展改善了廣播這一傳統(tǒng)信息傳播媒介的地位，使得電視廣播更大程度、更廣范圍地滿足了我國(guó)群眾的需求。相信在不久的未來，這一技術(shù)仍會(huì)有更大的突破，從而提高我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平，幫助我國(guó)在世界民族之林站穩(wěn)腳跟。

［1］紀(jì)龍蟄，單慶曉，任立坤等.基于C++Builder的導(dǎo)航衛(wèi)星接收機(jī)顯示控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2013，21（3）：626-628.

［2］張龍.衛(wèi)星接收機(jī)的同步廣播技術(shù)研究［J］.西部廣播電視，2015，（7）：187.

［3］詹勝旋.廣播發(fā)射臺(tái)數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)工作原理和常見故障的分析與處理［J］.科教導(dǎo)刊，2015，（17）：23-25.