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衛(wèi)星數(shù)字電視具有覆蓋范圍大、傳送質(zhì)量高、節(jié)約了衛(wèi)星資源優(yōu)點(diǎn)，提高了廣播電視的人口覆蓋率，有力地推動了廣播電視事業(yè)的發(fā)展。雖然衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是其信號的傳輸也受某些因素的影響，如自然現(xiàn)象的影響、衛(wèi)星信號間的干擾、上行傳輸系統(tǒng)以及下行接受系統(tǒng)的不完善所造成的影響等。以下對影響衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播(DVB-S)信號傳輸?shù)闹饕蛩胤謩e予以介紹。
自然現(xiàn)象的影響
衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)是一個開放的通信系統(tǒng)，其傳輸鏈路很易受外部自然條件的影響，比如降雨、降雪日凌、電離層閃爍、太陽磁暴等。
1、降雨的影響
當(dāng)電波穿過降雨的區(qū)域時，雨滴會對電波產(chǎn)生吸收和散射，造成衰減，簡稱雨衰。雨衰的大小取決于雨滴的直徑和電磁波的波長，電磁波的波長和雨滴直徑越接近衰減越大。實(shí)測結(jié)果表明雨滴的半徑約在0.025～0.3cm之間，在Ku波段內(nèi)，電波的波長在2.5cm左右，因此在Ku波段雨衰的影響是比較大的；而在C波段，因波長在7.5cm左右，波長大于雨滴的半徑，故雨衰比較小。降雨不僅會衰減電磁波，還會引起噪聲溫度的增加和去極化的發(fā)生，影響到接收信號的載噪比及導(dǎo)致正交極化信號的相互干擾加大。
云霧引起的衰減比降雨衰減小得多，但對接收Ku頻段信號的小口徑的接收站來說，這也許已經(jīng)超過或介于其接收設(shè)備余量了。
2、降雪的影響
一般情況下，除非是暴雪，降雪對Ku及其以下頻段的衛(wèi)星信號不會產(chǎn)生明顯的衰減（饋源上的積雪不要太厚），但在化雪過程，對于C波段及Ku波段的衛(wèi)星傳輸來說，影響都是非常顯著的。在化雪過程中，天線饋源及主反射面凹凸不平的積雪對電磁波產(chǎn)生強(qiáng)弱不同的散射和吸收，嚴(yán)重地破壞了衛(wèi)星天線口面場分布函數(shù)的均勻性，大大降低了天線的增益，同時也增大了天線的噪聲溫度，上行鏈路的EIRP值或接收系統(tǒng)的G/T值均會因此而大大減小，影響了衛(wèi)星信號的傳輸質(zhì)量。由于自然化雪持續(xù)時間一般較長，對天線的增益影響顯著，因此無論是上行站還是下行站，均須對此采取積極預(yù)防和克服措施。
3、日凌現(xiàn)象的影響
每年春分和秋分前后，衛(wèi)星地球站所在地的每天中午時分，衛(wèi)星將處在太陽與地球之間的直線上。這時衛(wèi)星地球站天線在對準(zhǔn)衛(wèi)星的同時也對準(zhǔn)太陽（如圖一所示），使太陽產(chǎn)生的強(qiáng)大的電磁波直接投射在地球站天線上。由于太陽產(chǎn)生的電磁波頻譜很寬，因此，對地球站來說，該電磁波是一個巨大的噪聲源，會對其所接受的衛(wèi)星信號造成干擾從而使接收鏈路嚴(yán)重惡化甚至中斷，這種現(xiàn)象即稱為衛(wèi)星通信的“日凌現(xiàn)象”。
日凌每天持續(xù)時間的長短由地球站接收天線的口徑?jīng)Q定，接收天線的口徑越大，日凌持續(xù)的時間就比較短；反之，天線的口徑越小，持續(xù)的時間越長。日凌對接收信噪比的影響程度取決于太陽噪聲的大小、頻帶寬度及工作頻率的高低。太陽活動高峰期日凌干擾最嚴(yán)重；工作頻帶越寬收到的噪聲越多，干擾也相對嚴(yán)重；工作頻率越高，噪聲強(qiáng)度也越大，例如：Ku頻段的衛(wèi)星信號受日凌干擾程度比C波段嚴(yán)重。在日凌時刻，太陽光能的加溫還使前饋天線的高頻頭外殼溫度升高，必要時應(yīng)采取相應(yīng)措施加以保護(hù)。
4、電離層閃爍現(xiàn)象的影響
當(dāng)電波穿越電離層時，由于電離層結(jié)構(gòu)的不均勻性和隨機(jī)時變性，造成信號的振幅、相位、到達(dá)角等特性短周期的變化，形成電離層閃爍。電離層閃爍與工作頻率、地理位置和太陽活動情況有關(guān)。通常，電離層閃爍最嚴(yán)重時發(fā)生在春分前后，較為嚴(yán)重在秋分前后。電離層閃爍現(xiàn)象通常持續(xù)30分鐘到數(shù)小時，發(fā)生的時間通常在日落后(18:00)至深夜(24:00)結(jié)束。雖然電離層閃爍主要發(fā)生在3GHz頻率以下，但在4GHz也有明顯的影響。據(jù)ITU統(tǒng)計，在4GHz，電離層閃爍可能造成超過10dB的峰峰值變化。
地球上有兩個電離層閃爍較為嚴(yán)重的區(qū)域：磁赤道 20度內(nèi)和高緯度區(qū)。我國長江以南地區(qū)以及長江以北的部分地區(qū)均屬于電離層活動高峰區(qū)(見圖二)，電離層閃爍現(xiàn)象在上述地區(qū)在春分和秋分前后在4GHz表現(xiàn)非常明顯，峰值超過10個dB，但通常情況下，電離層閃爍雖然會造成信號質(zhì)量下降，并不會造成電路的中斷。
5、太陽磁暴現(xiàn)象的影響
近幾年太陽經(jīng)常發(fā)生強(qiáng)烈的耀斑爆發(fā)，地球上的通信等設(shè)施會因此受到部分干擾。與耀斑爆發(fā)相伴，太陽表面還會產(chǎn)生一股強(qiáng)大的日冕物質(zhì)噴射，噴射產(chǎn)生的帶電粒子流與地球磁場作用后可能會形成比較強(qiáng)烈的地磁暴，對衛(wèi)星運(yùn)行和通信等造成干擾，嚴(yán)重的甚至?xí)剐l(wèi)星信號中斷。
衛(wèi)星信號間干擾的影響
衛(wèi)星通信系統(tǒng)是一種開放系統(tǒng)，相對于其它通信方式較易受到干擾。當(dāng)衛(wèi)星信號受到了干擾，會影響衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播信號的傳輸。衛(wèi)星信號間的干擾可分為以下幾種：鄰星干擾、極化干擾、相鄰載波間的干擾、轉(zhuǎn)發(fā)干擾和FM干擾、交調(diào)干擾、雜散干擾、惡意干擾等。
1、鄰星干擾
鄰星干擾可分為上行鄰星干擾和下行鄰星干擾。
a、上行鄰星干擾。地球站的上行天線在指向自身衛(wèi)星的同時，其天線旁瓣同時指向被干擾衛(wèi)星，從而形成了對鄰星的干擾。
b、下行鄰星干擾。被干擾衛(wèi)星和干擾衛(wèi)星(鄰星)具有重疊覆蓋區(qū)，在重疊覆蓋區(qū)，被干擾衛(wèi)星地球站在接收正常信號的同時，其旁瓣接收到鄰星信號。這種干擾與干擾衛(wèi)星的下行信號功率密度和被干擾地球站尺寸有關(guān)，隨被干擾地球站天線的尺寸的增加而減少。
2、極化干擾
極化干擾是衛(wèi)星通信最常見的干擾之一，即使經(jīng)過開通測試的滿足要求的地球站，隨著時間的推移，也會由于各種原因造成極化隔離度下降，帶來極化干擾。例如：地球站天線指向誤差過大，也會帶來極化干擾；由于各種原因，造成極化器偏離原來的位置；天線饋源膜損壞，饋源填充其它物質(zhì)；載波上行功率密度較大，即使地球站天線極化隔離度滿足要求，也會造成極化干擾。任何對天線的調(diào)整，都需要重新進(jìn)行極化確認(rèn)
3、相鄰載波間的干擾
衛(wèi)星公司的操作文件中規(guī)定載波頻譜邊帶功率密度必須低于載波功率密度26dB，對于載波間(不同用戶間)的保護(hù)帶寬也有明確規(guī)定。實(shí)際操作中，由于在安排載波時，對載波間的保護(hù)帶寬安排不足，另外用戶個別載波功率太高，造成載波間的相互干擾。
4、轉(zhuǎn)發(fā)干擾和FM干擾
轉(zhuǎn)發(fā)干擾和FM干擾是基于同一種原因的兩種不同表現(xiàn)形式的同一類干擾。轉(zhuǎn)發(fā)干擾是由于地球站收發(fā)隔離不滿足要求，將接收到的信號轉(zhuǎn)發(fā)到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，從而造成對整個轉(zhuǎn)發(fā)器甚至相鄰轉(zhuǎn)發(fā)器的干擾。由于地面調(diào)頻廣播使用88MHz-108MHz，而相當(dāng)一部分地球站使用70MHz中頻，如果地球站與周圍環(huán)境的隔離不好，地球站就有可能將地面調(diào)頻廣播帶到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器造成FM轉(zhuǎn)發(fā)干擾。
5、交調(diào)干擾
交調(diào)干擾包括由衛(wèi)星地球站產(chǎn)生的交調(diào)干擾和衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器產(chǎn)生的交調(diào)干擾兩部分。對于多載波使用，為避免交調(diào)干擾，轉(zhuǎn)發(fā)器必須工作在足夠的回退點(diǎn)。例如：亞太衛(wèi)星規(guī)定亞太一A號衛(wèi)星多載波轉(zhuǎn)發(fā)器必須工作在4.5dB的輸出回退點(diǎn)，而亞太六號衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器由于裝配了線性化器，因此輸出回退可減少為3dB。對于地球站的高功放，要求多載波情況下，交調(diào)必須滿足-30dBC的要求。簡單而言，對于SSPA高功放，需至少4-5dB的輸出回退，對于TWTA高功放，需至少7-8dB的回退；如載波數(shù)目較多，回退還應(yīng)該增加。
6、雜散干擾
雜散干擾主要是由于地球站站內(nèi)連接電平分配不合理或設(shè)備的故障，造成過多的中頻噪聲或載波邊帶被帶到衛(wèi)星，影響轉(zhuǎn)發(fā)器其它載波的正常操作等。任何可能導(dǎo)致上行參數(shù)變化的地球站上行設(shè)備的更換包括電路連接的改變均需重新進(jìn)行開通測試。
7、惡意干擾
2002年6月底至11月初，通過“鑫諾”衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的衛(wèi)星數(shù)字廣播電視受到多次、反復(fù)的嚴(yán)重的惡意干擾。由于衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)器的固有特點(diǎn)，而且電視信號的編碼參數(shù)也是公開的，所以只要干擾源具有足夠大的功率，或者大的天線增益，便可產(chǎn)生嚴(yán)重的惡意干擾。
只有所有上行地球站嚴(yán)格按照操作規(guī)程使用轉(zhuǎn)發(fā)器，才能保證合理，高效和安全地使用轉(zhuǎn)發(fā)器，減小衛(wèi)星信號間干擾的發(fā)生，保證衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播信號的安全可靠傳輸。 如果發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星信號受到干擾，應(yīng)立即通知衛(wèi)星公司衛(wèi)星測控中心，請求他們查找干擾源，并協(xié)調(diào)解決衛(wèi)星信號間干擾的問題。
影響上行傳輸系統(tǒng)方面的因素
上行傳輸系統(tǒng)主要是將模擬的視頻、音頻信號通過數(shù)字壓縮編碼系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成符合MPEG-2/DVB標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號，經(jīng)調(diào)制、上變頻，以規(guī)定的頻率和功率傳送上衛(wèi)星。上行傳輸系統(tǒng)是衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)。我們應(yīng)該以下幾個方面去完善上行傳輸系統(tǒng)，才能安全可靠、優(yōu)質(zhì)完整地傳送衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播信號：
1、上行傳輸系統(tǒng)應(yīng)選用符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的、具有良好的特性參數(shù)、工作穩(wěn)定可靠的設(shè)備。上行傳輸設(shè)備在裝入系統(tǒng)前應(yīng)測試，且必須符合技術(shù)要求。系統(tǒng)設(shè)備要有足夠的備份，至少要有1：1冗余備份。同時應(yīng)有完善的監(jiān)測報警系統(tǒng)，出現(xiàn)故障能立即發(fā)出警報和顯示出現(xiàn)故障的部位、原因，方便工作人員排除故障，防止由于設(shè)備故障造成信號的中斷或影響信號的質(zhì)量，提高系統(tǒng)的可靠性。為了保證系統(tǒng)信號暢通、穩(wěn)定可靠，上行站的工作人員應(yīng)認(rèn)真負(fù)責(zé)地做好系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)工作。
2、為了保證充足的上行EIRP，應(yīng)選用具有高增益、低旁瓣、強(qiáng)輻射、低噪聲等特性的大口徑天線，通過對上行傳輸鏈路進(jìn)行計算，同時考慮雨衰以及功率余量等因素，選用具有良好特性的、充足的輸出功率的高功放。特別在Ku頻段，因?yàn)橛晁ι闲墟溌返挠绊懜螅訩u頻段的上行站都要配備上行功率控制器（UPC），以補(bǔ)償Ku頻段信號在發(fā)送過程中所受到的雨、霧、雪等衰減。上行功率控制器一般安裝在上變頻器之前。它通過檢測上行線路信號的衰減程度，調(diào)整中頻信號電平，從而提高高功放輸出的上行功率，使到達(dá)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的功率通量密度保持恒定。當(dāng)上行站上空有降雨、降雪、霧或云層過厚等現(xiàn)象影響時，應(yīng)與衛(wèi)星測控中心聯(lián)系，加大上行功率，保證上行EIRP值。
3、系統(tǒng)設(shè)備配置要完善，不能存在不兼容的問題。各設(shè)備之間的電平參數(shù)要匹配，根據(jù)設(shè)備的輸入輸出特性參數(shù)調(diào)整電平參數(shù)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，保證信號優(yōu)質(zhì)完整地傳送。例如：輸入編碼器的模擬視頻、音頻信號的電平幅度過大或過�。ú环暇幋a器的輸入特性），都會造成編碼器出現(xiàn)故障（不能鎖定、檢測輸入的視頻、音頻信號），接收的電視圖像、聲音就會停頓或中斷。
4、上行站工作人員要定期對上行傳輸系統(tǒng)進(jìn)行測試，檢查系統(tǒng)特性參數(shù)是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，及時發(fā)現(xiàn)故障，解決問題，確保系統(tǒng)保持良好狀態(tài)。特別是數(shù)字壓縮編碼系統(tǒng)設(shè)備，要用碼流分析儀進(jìn)行檢測，因?yàn)槟呐率且稽c(diǎn)點(diǎn)的錯誤都會造成信號傳輸失敗。檢測TS流的編碼器、復(fù)用器是否符合MPEG-2/DVB標(biāo)準(zhǔn)，碼流是否有錯誤，有那些方面錯誤，能否被接收端正確解碼，以及分析傳輸流中的PSI/SI信息。
影響下行接收系統(tǒng)方面的因素
影響接收圖像質(zhì)量的因素有很多，情況也十分復(fù)雜，一般根據(jù)實(shí)際情況采用針對性的有效措施來改善接受圖像質(zhì)量。我們知道衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播傳輸系統(tǒng)中的衛(wèi)星數(shù)字接收機(jī)IRD有一項(xiàng)重要指標(biāo)———Eb/No門限值(Eb為二進(jìn)制碼元信號能量， No為單位頻譜的噪聲功率)，一般要求接收機(jī)的門限值小于等于5.5dB（FEC＝3/4時）。在數(shù)字衛(wèi)星電視接收中，當(dāng)接收信號的Eb/No值高于門限值時，C/N的變化不會影響圖像的信噪比S/N的變化，而在門限值附近時，C/N的下降會引起S/N的急據(jù)惡化，導(dǎo)致信號會出現(xiàn)誤碼率加大而引起“圖像停頓”或“馬賽克”現(xiàn)象，嚴(yán)重時會接收不到信號，這種現(xiàn)象稱為“峭壁效應(yīng)”。在門限值附近， C/N僅變化(0.1～0.2)dB就會使圖像由正常到中斷，因此在數(shù)字電視接收中，除要求采用具有低Eb/No門限的優(yōu)質(zhì)IRD接收機(jī)外，還必須使接收端留出足夠的C/N裕量，這一點(diǎn)對Ku頻段衛(wèi)星信號接收尤為重要，因?yàn)镵u頻段的雨衰量大。
由此可見，接收高頻頭（LNB）輸入端的載波功率/噪聲功率（即C/N）大小決定了接收圖像質(zhì)量，根據(jù)公式［C/N］=［EIRP］-［Lp］-［△L］+［G收/T］-［K］-［B］ （公式中的Lp為衛(wèi)星信號源的空間傳播損耗，K為波茲曼常數(shù)，△L為天線指向誤差、極化誤差、饋源損耗等）可知：
1、衛(wèi)星等效全向輻射功率（EIRP）的大小直接影響到接收圖像的質(zhì)量。對接收系統(tǒng)，圖像質(zhì)量也與接收機(jī)的輸入電平動態(tài)范圍有關(guān)。
2、接收天線增益G的大小直接影響到接收圖像的質(zhì)量。因此，應(yīng)該選用滿足系統(tǒng)要求、口徑大小合適、高效率的天線（要留有充分的C/N余量），調(diào)整好天線的饋源位置、仰角和方位角，并調(diào)好天線的極化角，使其與衛(wèi)星下行信號的極化方向相匹配。
3、要選用幅頻特性好、噪聲溫度低、本振相位噪聲小、頻率穩(wěn)定度和動態(tài)增益高的高頻頭。
4、要選用符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的低門限值［Eb/No］th、工作穩(wěn)定可靠、售后服務(wù)及品牌信譽(yù)比較好的衛(wèi)星數(shù)字接收機(jī)。有時候接收不到衛(wèi)星信號，最后檢查發(fā)現(xiàn)是接收機(jī)本身的問題。
5、中頻電纜選用線徑較粗的國標(biāo)同軸電纜，且連接電纜越短越好，以減少因傳輸線過長而造成的信號損耗。要選用質(zhì)量較好的連接頭，Ｆ連接頭與電纜之間的連接也要講究工藝，若連接不好會造成屏蔽網(wǎng)與芯線短路，或造成屏蔽網(wǎng)與Ｆ頭斷路，如防水處理不好，風(fēng)吹雨淋日曬會造成氧化，與高頻頭接觸不良而造成信號質(zhì)量大幅下降。因此要講究連接可靠與防雨。
6、對于接收Ku波段衛(wèi)星數(shù)字信號的，還必須考慮到Ku波段的雨衰大小及下雨時所引起的天空噪聲溫度的增加等因素，采用大口徑的接收天線。
7、在接收衛(wèi)星數(shù)字信號時，首先要注意有否干擾源，如果有干擾，則必須首先排除對接收衛(wèi)星信號的干擾。衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)最嚴(yán)重的干擾源來自地面微波中繼通信C波段信號及C波段雷達(dá)信號。它們對衛(wèi)星傳送的電視信號可造成較嚴(yán)重的干擾，特別是雷達(dá)信號的瞬時脈沖功率有時可達(dá)兆瓦級。如果在地面站附近存在這樣強(qiáng)大的干擾源，就會嚴(yán)重干擾電視信號的接收。同時還要注意高頻電器設(shè)備（如電焊機(jī)、微波爐等）的高頻輻射對衛(wèi)星電視接收站造成的干擾。防干擾的方式有：尋找屏蔽、架設(shè)防干擾網(wǎng)、防干擾器。
a、尋找屏蔽：就是尋找干擾電波的輻射死角。干擾波和衛(wèi)星波都是成直線行進(jìn)，遇障礙物則會被反射，而兩種電波的差別在于干擾波的場強(qiáng)大于衛(wèi)星波數(shù)千萬倍，和衛(wèi)星波如沒被天線所反射，信號則被地表吸收，而干擾波遇到障礙物及建筑物則會四處反射。
b、架設(shè)防干擾網(wǎng)：就是在天線四周架設(shè)鐵絲網(wǎng)，用來防止干擾波的進(jìn)入。架設(shè)鐵絲網(wǎng)時，高度必須超過 LNB，且不能遮擋衛(wèi)星信號的行進(jìn)方向。
c、裝防微波干擾器：在信號進(jìn)入 LNB前加裝一個微波濾波器
d、以上防干擾方式只能針對弱微波干擾，如遇到中、強(qiáng)微波干擾，只能將天線遷移到無干擾的地方，別無他法。
衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，影響衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播信號傳輸?shù)囊蛩匾埠芏�，我們只要對這些影響因素有了深刻的了解，不斷完善系統(tǒng)，針對這些因素制定有效措施去克服、防止一切影響衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播信號傳輸?shù)那闆r的發(fā)生。更好地應(yīng)用和發(fā)展衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)，不斷推進(jìn)衛(wèi)星數(shù)字廣播電視的發(fā)展，為我國的廣播電視事業(yè)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。
