摘要：衛(wèi)星通信技術(shù)在當(dāng)前廣播電視傳輸發(fā)射中發(fā)揮著積極作用。強(qiáng)化衛(wèi)星通信技術(shù)功能對(duì)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展有積極影響。本文從衛(wèi)星通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)出發(fā)，詳細(xì)闡述了該技術(shù)在當(dāng)前廣播電視傳輸發(fā)射中的應(yīng)用路徑，包括實(shí)現(xiàn)4K超高清節(jié)目傳輸、構(gòu)建面向數(shù)字電視的新傳輸模式等。之后將以27GHz～40GHz頻段衛(wèi)星通信模式為研究對(duì)象，在掌握該頻段衛(wèi)星通信模式的先進(jìn)性后，深入評(píng)估了27GHz～40GHz頻段衛(wèi)星通信模式在廣播電視傳輸發(fā)射中的運(yùn)用方案，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，本文介紹的衛(wèi)星通信模式在提升互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)速率、提升廣播電視云服務(wù)水平方面發(fā)揮著積極作用，值得關(guān)注。

關(guān)鍵詞：廣播電視傳輸發(fā)射；衛(wèi)星通信技術(shù)；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

一、引言

衛(wèi)星通信是當(dāng)前廣播電視信號(hào)傳輸?shù)闹匾绞剑谔嵘盘?hào)傳輸質(zhì)量方面意義重大，尤其是我國(guó)在2017年成功發(fā)射的首顆Ka頻段高通量衛(wèi)星，標(biāo)志著我國(guó)衛(wèi)星通信發(fā)展進(jìn)入新的階段，對(duì)廣播電視行業(yè)發(fā)展有積極的推動(dòng)作用[1]。

為了更好地適應(yīng)未來(lái)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，相關(guān)研究者應(yīng)深入了解衛(wèi)星通信技術(shù)在廣播電視發(fā)射中的應(yīng)用模式，這也是本文研究的主要目的。

二、衛(wèi)星通信技術(shù)研究

現(xiàn)代研究認(rèn)為，廣播覆蓋范圍對(duì)廣播電視節(jié)目的整體質(zhì)量有直接影響，而衛(wèi)星通信技術(shù)因?yàn)榫哂歇?dú)特的優(yōu)勢(shì)，能夠高度滿(mǎn)足廣播電視節(jié)目的發(fā)展要求。其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面：

①極大的覆蓋范圍。目前，我國(guó)衛(wèi)星通信技術(shù)的整體發(fā)展速度較快，理論上可覆蓋全球大部分地區(qū)，能保證我國(guó)境內(nèi)的大部分用戶(hù)享受衛(wèi)星通信服務(wù)。

②較低的通信成本。雖然衛(wèi)星通信的發(fā)射成本較高，但相較于其所覆蓋的面積、所服務(wù)的居民數(shù)量等指標(biāo)，衛(wèi)星通信仍然是一種低成本、高效益的通信模式。

③能提供穩(wěn)定的通信服務(wù)。目前我國(guó)衛(wèi)星通信技術(shù)正處于高速發(fā)展階段，各項(xiàng)技術(shù)逐漸成熟。與當(dāng)前廣播電視中較為常見(jiàn)的光纖網(wǎng)絡(luò)通信模式相比，衛(wèi)星技術(shù)所需的中繼設(shè)備少，在電視服務(wù)中基本不需要額外增加高性能的中繼設(shè)備[2]。

三、衛(wèi)星通信技術(shù)在廣播電視傳輸發(fā)射中的應(yīng)用路徑

（一）構(gòu)建面向數(shù)字電視的新傳輸模式

衛(wèi)星通信技術(shù)受地域環(huán)境的影響小。通過(guò)該技術(shù)能為偏遠(yuǎn)地區(qū)居民提供穩(wěn)定的廣播電視服務(wù)，有助于加快構(gòu)建數(shù)字電視新模式的構(gòu)建。從該技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，中央廣播電視節(jié)目無(wú)線(xiàn)數(shù)字化功能已經(jīng)布設(shè)了數(shù)千臺(tái)地面數(shù)字發(fā)射機(jī)。該設(shè)備能夠直接與衛(wèi)星連接，在拓展電視信號(hào)覆蓋范圍的同時(shí)，能夠提供穩(wěn)定可靠的信號(hào)傳輸效果。在上述技術(shù)方案中，衛(wèi)星通信技術(shù)的基本應(yīng)用路徑包括以下幾點(diǎn)。

1.信號(hào)設(shè)計(jì)

在面向地面數(shù)字電視的衛(wèi)星通信技術(shù)中，可以通過(guò)調(diào)制解調(diào)技術(shù)與編碼技術(shù)保證滿(mǎn)意的通信效果。其中，編碼技術(shù)主要利用信道編碼與信源編碼等方法清除廣播電視信號(hào)傳輸信號(hào)中的冗余部分，滿(mǎn)足信號(hào)的高質(zhì)量傳輸需求。信道編碼技術(shù)是利用特定規(guī)則，預(yù)防信號(hào)的異常錯(cuò)誤情況，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。調(diào)制解調(diào)技術(shù)是通過(guò)信號(hào)的變換過(guò)程提升廣播電視傳輸信號(hào)的傳送性能，該技術(shù)的基本操作步驟為：

第一步，利用功能模塊完成信號(hào)的采樣；

第二步，利用整量化等相關(guān)處理方法完成信號(hào)數(shù)據(jù)的量化處理；

第三步，對(duì)采樣和量化后的信號(hào)幅度進(jìn)行編碼。此時(shí)，為獲得高質(zhì)量的數(shù)字信號(hào)，在操作過(guò)程中可考慮引入高頻振蕩載波技術(shù)。通過(guò)該方法能夠進(jìn)一步減少數(shù)字信號(hào)的失真問(wèn)題。

第四步，增量調(diào)制。通過(guò)對(duì)信號(hào)相隔一定周期做瞬時(shí)值增量，提升對(duì)信號(hào)的識(shí)別效果。

2.信號(hào)處理技術(shù)

衛(wèi)星信號(hào)處理技術(shù)是完成提供廣播電視傳輸發(fā)射服務(wù)的關(guān)鍵。目前，該技術(shù)在本環(huán)節(jié)可能面臨衛(wèi)星功率受限、電路傳輸距離遙遠(yuǎn)等相關(guān)問(wèn)題，因此，需要構(gòu)建相對(duì)成熟的技術(shù)應(yīng)對(duì)架構(gòu)[3]。該技術(shù)的基本操作流程為：

①信號(hào)的接收與前置處理。地面數(shù)字接收端獲取增強(qiáng)后的衛(wèi)星信號(hào)后，經(jīng)前置放大器等功能模塊完成對(duì)信號(hào)的前置處理。本環(huán)節(jié)的目的是進(jìn)一步降低噪聲等問(wèn)題對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響。

②信號(hào)解調(diào)方案。利用碼元同步完成本節(jié)操作，采用直接提取法?；静僮魉悸窞椋合葘?duì)輸入基帶的信號(hào)進(jìn)行匹配過(guò)濾最佳接收，然后再提取同步信號(hào)。上述操作步驟的主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是能夠獲得更高質(zhì)量的同步信號(hào)數(shù)據(jù)，減少信號(hào)噪聲等問(wèn)題。

③數(shù)據(jù)解碼。在衛(wèi)星信號(hào)中可能存在多種數(shù)據(jù)，除廣播電視節(jié)目數(shù)據(jù)外，還可能包括氣象或者車(chē)輛導(dǎo)航等數(shù)據(jù)，需要通過(guò)解碼的方法獲得原始信息。

④數(shù)據(jù)應(yīng)用。將衛(wèi)星傳輸?shù)膹V播電視信號(hào)應(yīng)用到具體的場(chǎng)景中即可。

（二）4K超高清節(jié)目傳輸

從廣播電視行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，4K超高清是行業(yè)發(fā)展的必然選擇，能夠滿(mǎn)足居民對(duì)廣播電視節(jié)目的質(zhì)量要求。但需要注意的是，傳統(tǒng)的地面通信技術(shù)在4K超高清節(jié)目傳輸中一直面臨諸多限制（如成本高等），而衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用則表現(xiàn)出了良好的技術(shù)先進(jìn)性，這是因?yàn)樵摷夹g(shù)能滿(mǎn)足4K超高清節(jié)目的觀(guān)看需求。傳統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)中所采用的寬帶網(wǎng)絡(luò)模式在4K超高清節(jié)目傳輸中的適應(yīng)性差，這是因?yàn)?K節(jié)目經(jīng)過(guò)壓縮的數(shù)據(jù)普遍高于36Mbps，但大部分用戶(hù)的寬帶無(wú)法滿(mǎn)足上述標(biāo)準(zhǔn)。雖然光纖技術(shù)的運(yùn)用在一定程度上解決了上述問(wèn)題，但依然難以滿(mǎn)足大量4K電視節(jié)目的無(wú)損傳輸要求。相比之下，衛(wèi)星通信技術(shù)則不存在上述問(wèn)題，這是因?yàn)槊總€(gè)衛(wèi)星上可能安裝數(shù)十個(gè)中興6B等轉(zhuǎn)發(fā)器，在大量轉(zhuǎn)發(fā)器的支持下能夠高效完成大量4K電視節(jié)目的轉(zhuǎn)發(fā)要求。除此之外，當(dāng)前衛(wèi)星通信技術(shù)為了能夠滿(mǎn)足4K超高清節(jié)目傳輸?shù)囊螅苍诜e極嘗試技術(shù)創(chuàng)新，并主動(dòng)運(yùn)用了一系列高精尖技術(shù)方案，主要包括：

①在衛(wèi)星傳輸信源編碼的設(shè)定上，為滿(mǎn)足4K超高清節(jié)目的傳輸要求，我國(guó)主要使用AVS2編碼方式，而國(guó)際上常用的編碼方式為HEVC，二者的編碼性能基本相同，但AVS2技術(shù)在數(shù)字電視廣播、電視畫(huà)面質(zhì)量管理中更具優(yōu)勢(shì)。

②目前，衛(wèi)星通信技術(shù)中積極運(yùn)用8PSK、16PSK的調(diào)制方式。與傳統(tǒng)的ABS-S調(diào)制方式相比，新技術(shù)方案往往能提供容量大的信道，因此，系統(tǒng)在4K高清節(jié)目數(shù)據(jù)傳輸中能獲得更理想的載荷，這也成為提升信號(hào)傳輸質(zhì)量的關(guān)鍵。

③在衛(wèi)星通信期間使用了新型的信號(hào)糾錯(cuò)方式，也成為4K超高清節(jié)目傳輸?shù)闹匾夹g(shù)保障。最新的基于低密度奇偶校驗(yàn)碼的技術(shù)方案具有碼率高、譯碼速度快等優(yōu)點(diǎn)。與常規(guī)技術(shù)相比，該編碼糾錯(cuò)技術(shù)的錯(cuò)誤平層更低。一般情況下，在采用衛(wèi)星通信模式后，只需要使用5/6或者7/8的糾錯(cuò)方式即可滿(mǎn)足4K超高清節(jié)目的傳輸要求。

四、面向Ka頻段的衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用方案與評(píng)估

（一）技術(shù)概述

Ka頻段的無(wú)線(xiàn)電波頻率主要集中在27GHz～40GHz之間。從技術(shù)的先進(jìn)性來(lái)看，該技術(shù)充分整合了互聯(lián)網(wǎng)與衛(wèi)星的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在廣播電視傳輸方面能夠達(dá)到頻率復(fù)用、多點(diǎn)波束的服務(wù)支持，從而顯著提升廣播電視信號(hào)的傳輸效果。從技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，面向27GHz～40GHz頻段的衛(wèi)星通信模式能夠提供12Mbps～150Mbps的上傳與下載速率，各項(xiàng)性能指標(biāo)完全滿(mǎn)足4K超高清節(jié)目傳輸?shù)囊?。并且該技術(shù)在運(yùn)用過(guò)程中能夠直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供用戶(hù)接入與管理等功能，并將各項(xiàng)運(yùn)營(yíng)控制指令發(fā)送至云端，因此用戶(hù)在廣播電視傳輸過(guò)程中只需要準(zhǔn)備一個(gè)小口徑的接收終端即可，解決了傳統(tǒng)技術(shù)方案中需要加設(shè)收發(fā)站的問(wèn)題[4]。

（二）應(yīng)用優(yōu)勢(shì)評(píng)估

在廣播電視傳輸發(fā)射中采用27GHz～40GHz頻段衛(wèi)星通信技術(shù)方案具有可行性。該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要集中在以下幾方面：

①有更滿(mǎn)意的頻段特性。27GHz～40GHz頻段衛(wèi)星通信技術(shù)具有更寬的可用頻譜。在廣播電視信號(hào)傳播中，其上下鏈路資源頻率超過(guò)3.5GHz，因此，該技術(shù)的通信容量更大，所能傳輸?shù)碾娨曅盘?hào)資源更多。

②27GHz～40GHz頻段衛(wèi)星通信技術(shù)有更強(qiáng)的信號(hào)傳輸通信能力。這是因?yàn)樵摷夹g(shù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)直接接入的方法，因此，在提升廣播電視信號(hào)質(zhì)量期間只需要考慮用戶(hù)端的相關(guān)操作要求即可。

③從終端設(shè)備角度的對(duì)比結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，27GHz～40GHz頻段衛(wèi)星通信技術(shù)的終端設(shè)備具有體積小、操作靈活等諸多優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)單人操作即可快速構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)。由此可見(jiàn)，該技術(shù)在使用靈活性上顯著優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)。

（三）應(yīng)用方案設(shè)計(jì)

為綜合評(píng)價(jià)27GHz～40GHz頻段衛(wèi)星通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將選擇傳統(tǒng)4G/5G信號(hào)覆蓋差的區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象，通過(guò)構(gòu)建面向27GHz～40GHz頻段衛(wèi)星通信技術(shù)平臺(tái)。該技術(shù)的廣播電視傳輸發(fā)射的信號(hào)傳輸方案如圖1所示。

根據(jù)圖1的信號(hào)傳輸方案，該系統(tǒng)應(yīng)用階段使用Ka衛(wèi)星自動(dòng)輕型便攜站。該設(shè)備的主要優(yōu)勢(shì)是可以實(shí)現(xiàn)快速連接衛(wèi)星，并提供實(shí)時(shí)的互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)等。對(duì)于廣播電視工作者而言，也可以通過(guò)筆記本、手機(jī)端或者其他手持設(shè)備完成現(xiàn)場(chǎng)采訪(fǎng)、直播、信號(hào)傳輸?shù)?；后方制作單位?jīng)過(guò)視頻加工后即可直接播放。

（四）功能測(cè)試

為綜合判斷面向27GHz～40GHz頻段衛(wèi)星通信技術(shù)在廣播電視傳輸發(fā)射中的實(shí)施效果，本文將重點(diǎn)開(kāi)展以下幾方面測(cè)試：

1.設(shè)備使用體驗(yàn)測(cè)試

本文的廣播電視傳輸方案使用了便攜式設(shè)備。設(shè)備的總重量約為10.3千克，一名成人男子完全可以承擔(dān)。在運(yùn)用設(shè)備的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，該設(shè)備的供電效果好，在充滿(mǎn)電情況下的連續(xù)運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)約為3.5小時(shí)～4.0小時(shí)。在設(shè)備啟動(dòng)后即可完成自動(dòng)尋星，整個(gè)操作過(guò)程約為2分鐘～3分鐘。上述數(shù)據(jù)表明，設(shè)備的使用效果良好，能夠達(dá)到預(yù)期效果。

2.廣播電視的訪(fǎng)問(wèn)速率測(cè)試

廣播電視的訪(fǎng)問(wèn)速率是影響電視節(jié)目質(zhì)量的重要因素。在本文所提方案的應(yīng)用環(huán)節(jié)，測(cè)試結(jié)果顯示，在采用新技術(shù)后，本地節(jié)點(diǎn)的廣播電視視頻下載與上傳速率分別為25.9Mbps、3.5Mbps，各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)指標(biāo)滿(mǎn)意。上述數(shù)據(jù)可以證明，面向27GHz～40GHz頻段的衛(wèi)星通信技術(shù)在提升信號(hào)傳輸速率方面發(fā)揮著重要作用。

3.碼流回傳測(cè)試

根據(jù)上文介紹的技術(shù)方案可知，該技術(shù)可以通過(guò)Ka系統(tǒng)完成現(xiàn)場(chǎng)視頻資料與互聯(lián)網(wǎng)的對(duì)接。測(cè)試結(jié)果顯示，視頻的信號(hào)碼率超過(guò)2.58Mbps，整體處于較高水平。之后，在總控機(jī)房綜合評(píng)價(jià)視頻畫(huà)面質(zhì)量情況。測(cè)試結(jié)果顯示，本組廣播視頻的平均延時(shí)數(shù)值小于等于1s，畫(huà)面?zhèn)鬏斦w穩(wěn)定；畫(huà)面評(píng)估證明，經(jīng)本方案?jìng)鬏斝盘?hào)后的畫(huà)面的整體質(zhì)量較高，很少出現(xiàn)畫(huà)面不清晰等問(wèn)題。根據(jù)本次碼流回傳測(cè)試結(jié)果證明，本文介紹的新技術(shù)方案能滿(mǎn)足廣播電視新聞畫(huà)面的傳送要求。

4.系統(tǒng)云編輯結(jié)果測(cè)試

本組測(cè)試?yán)肒a系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)的對(duì)接，并登錄當(dāng)?shù)貜V播電視單位的專(zhuān)用云平臺(tái)系統(tǒng)展開(kāi)測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，在上述技術(shù)方案中，支持廣播電視節(jié)目云上視頻編輯和寫(xiě)稿的要求，且相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，將約620M的視頻上傳到云平臺(tái)的耗時(shí)約為2.8分鐘，傳輸速度略慢于5G，但整體依然能滿(mǎn)足廣播電視視頻傳輸?shù)囊蟆榱私鉀Q上述問(wèn)題，未來(lái)，在衛(wèi)星通信技術(shù)的運(yùn)用階段可考慮采用獨(dú)享上行網(wǎng)絡(luò)的處理方法。采用上述技術(shù)方案后，視頻上傳速率將與5G技術(shù)相當(dāng)，總耗時(shí)下降至1.5分鐘～2.0分鐘之間。

五、結(jié)束語(yǔ)

衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展與推廣能夠顯著提升廣播電視傳輸發(fā)射的整體水平。未來(lái)，相關(guān)人員在應(yīng)用衛(wèi)星通信技術(shù)期間應(yīng)充分認(rèn)識(shí)并發(fā)揮衛(wèi)星通信的高清畫(huà)質(zhì)、更快傳輸速率、更大覆蓋范圍等優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化技術(shù)路徑，為提升廣播電視綜合服務(wù)能力奠定基礎(chǔ)。除此之外，本文的研究結(jié)果證明，面向27GHz～40GHz頻段衛(wèi)星通信技術(shù)具有優(yōu)勢(shì)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，該技術(shù)在系統(tǒng)云編輯、碼流回傳測(cè)試，以及廣播電視的訪(fǎng)問(wèn)速率測(cè)試等方面均具有優(yōu)勢(shì)，對(duì)于指導(dǎo)相關(guān)單位的衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用有一定的價(jià)值，值得關(guān)注。

作者單位：楊俊 武進(jìn)廣播電視信息網(wǎng)絡(luò)有限責(zé)任公司

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