衛(wèi)星接收機的同步廣播技術(shù)研究

摘 要:隨著廣播形式逐漸呈現(xiàn)多樣化，我國衛(wèi)星廣播技術(shù)開始進入應(yīng)用階段。衛(wèi)星廣播具有節(jié)目容量大、覆蓋面積大和受外界環(huán)境影響小的特征，然而不同區(qū)域廣播站點要同步進行廣播是衛(wèi)星廣播的一個技術(shù)性難題。本文主要論述了衛(wèi)星廣播系統(tǒng)概述、研究衛(wèi)星接收機同步廣播技術(shù)的重要意義、衛(wèi)星接收機同步廣播技術(shù)。

通常情況下，衛(wèi)星廣播系統(tǒng)由同步衛(wèi)星、數(shù)字衛(wèi)星設(shè)備與衛(wèi)星接收機三部分組成。同步衛(wèi)星有轉(zhuǎn)發(fā)器與收發(fā)天線兩部分，收發(fā)天線把獲得上行信號發(fā)給轉(zhuǎn)發(fā)器，轉(zhuǎn)發(fā)器負責把信號變頻成下行頻段信號，通過內(nèi)部發(fā)射器放大功率，把信號傳給衛(wèi)星所涵蓋的地區(qū)，進而進行地面信號傳輸；數(shù)字衛(wèi)星設(shè)備主要對節(jié)目對應(yīng)的音頻、視頻及數(shù)據(jù)信號進行編碼，打包成節(jié)目碼流后和其他節(jié)目反復(fù)利用獲得傳輸碼流，再發(fā)送到發(fā)射站，經(jīng)發(fā)射站調(diào)制放大以后獲得上行信號發(fā)送至同步衛(wèi)星；衛(wèi)星接收機利用高頻頭與天線獲得衛(wèi)星變頻信號，并對信號進行解調(diào)放大為兩路信號，兩路信號經(jīng)過信道解碼獲得系統(tǒng)的傳輸碼流，再通過解碼獲得視頻信號與音頻信號，傳給電視后就能夠播放節(jié)目。衛(wèi)星數(shù)字廣播具有很多傳輸優(yōu)點:傳輸數(shù)字電視解碼比傳輸模擬電視解碼占用的衛(wèi)星通道的帶寬窄，所以數(shù)字可以傳輸很多節(jié)目，能夠滿足人們?nèi)找嬖鲩L的節(jié)目需求，也降低了節(jié)目傳輸成本；有數(shù)字形式傳輸?shù)墓?jié)目質(zhì)量都很高，圖像質(zhì)量較穩(wěn)定，節(jié)目音頻效果也很好；數(shù)字方式傳輸很靈活，能夠進行多路單載波與單路單載波兩種方式；數(shù)字廣播傳輸很容易加密、加擾，進而方面用戶授權(quán)管理。

1　研究衛(wèi)星接收機同步廣播技術(shù)的重要意義

廣播是一種信息傳播媒介，廣播利用有線方式或無線方式傳輸聲音信息，進而方便人們較快地獲得信息。與其他媒體技術(shù)不同，廣播具有投資少、接收設(shè)備小、傳播速度快的優(yōu)點，所以廣播在日常生活中發(fā)揮著重要作用。同步廣播是在調(diào)頻廣播前提下逐漸發(fā)展起來的，同步廣播技術(shù)主要用來傳輸?shù)孛嫔系膹V播信息。同步廣播是各地區(qū)不同發(fā)射站運用統(tǒng)一頻率在同一時間發(fā)射相同節(jié)目的廣播形式。同步廣播由各站點把對應(yīng)廣播信息傳給聽眾，進而有效解決臨近站點間的相互干擾，提高廣播信息質(zhì)量與覆蓋范圍。衛(wèi)星廣播運用傳輸技術(shù)與數(shù)字壓縮技術(shù)，能帶來高品質(zhì)音效，滿足電視對節(jié)目的質(zhì)量要求。數(shù)字衛(wèi)星廣播能夠方便的實現(xiàn)跨區(qū)域和遠距離的傳輸。

2　衛(wèi)星接收機同步廣播技術(shù)

2.1 衛(wèi)星廣播系統(tǒng)設(shè)計和硬件電路

系統(tǒng)主要用FPGA為控制器，利用FPGA的調(diào)諧解調(diào)器接收數(shù)字衛(wèi)星信號，經(jīng)過解復(fù)用處理以后，在傳輸流中把音頻PES流取出來，進而緩存，在GPS秒脈沖作用下把音頻PES流送至數(shù)模轉(zhuǎn)換器與音頻解碼器，進而同步解碼對應(yīng)的音頻信號。系統(tǒng)硬件主要有Altera FPGA核心板、調(diào)諧解調(diào)器電路板、含有接口電路與音頻解碼的地板這三塊電路板。扳極電源模塊正常運用開關(guān)電源與線性電源，本項目運用了開關(guān)電源與線性電源結(jié)合的方式供電，各電路板電源均互相獨立，并運用電容與電感濾波，有效隔離了電源間噪聲。

2.2 數(shù)字衛(wèi)星信號的接收模塊

信號接收模塊運用FPGA配置調(diào)諧解調(diào)器來接收來自衛(wèi)星的信號，它們運用I2C進行總線通信。調(diào)諧解調(diào)器可以完成較為復(fù)雜的載頻恢復(fù)、時鐘恢復(fù)及信道解碼信號處理。FPGA協(xié)調(diào)器主要接收高頻頭下變頻信號，再配置寄存器信道解碼信號，最后得到TS流信號。I2C總線由時鐘線與數(shù)據(jù)線相連接共同實現(xiàn)同步數(shù)據(jù)的傳輸，進而能夠靈活的形成外圍器件系統(tǒng)與多機系統(tǒng)。一體化的調(diào)諧解調(diào)器由解調(diào)器與調(diào)諧器組成，通常情況下，解調(diào)器左邊是調(diào)諧器，右邊是一片解調(diào)器的芯片。調(diào)試數(shù)字衛(wèi)星信號的接收模塊時，需要先檢測AGC電路寄存器，通過寄存器觀察信號強度，再檢測載波恢復(fù)與定時恢復(fù)是不是已鎖定，然后檢測同步字節(jié)與收縮碼率鎖定情況。如果檢測信號全部鎖定，那么下行頻率衛(wèi)星信號接收就是成功的，系統(tǒng)輸出口就有TS流信號。本文運用一體化的調(diào)諧解調(diào)器與FPGA共同完成衛(wèi)星信號的變頻接收，同時解調(diào)信道解碼使TS流信號順利輸出。

2.3 TS流解復(fù)用模塊

TS流由各個TS包所組成，TS包的長度通常是188字節(jié)。TS流的解復(fù)用模塊主要完成TS流解碼工作，就是把某路解碼音頻PES流自含有多路解碼TS流里分離出來，先恢復(fù)節(jié)目音頻解碼數(shù)據(jù)信息，再用音頻解碼器進行解碼。TS流的解復(fù)用模塊在這個系統(tǒng)中起到承上啟下的作用，能接受調(diào)諧解調(diào)器的TS流，進行同步檢測以后進入FIFO緩存，F(xiàn)PGA提取節(jié)目音頻PES流后存至SDRAM，受秒脈沖控制后同步送至音頻解碼器進行解碼，進而使同步解碼輸出的相位相同。TS流解復(fù)用模塊的功能主要由FPGA完成，整個模塊可以分成緩存模塊、TS流接收模塊、PES流緩存模塊及解復(fù)用模塊。

3　結(jié)語

近年來，我國在廣播電視領(lǐng)域獲得了較快發(fā)展，并且已達到發(fā)達國家的先進水平。隨著傳輸技術(shù)與數(shù)字壓縮技術(shù)的逐步發(fā)展，我國數(shù)字電視廣播在節(jié)目質(zhì)量上，視頻畫質(zhì)會越來越清晰，音頻音效會越來越好，目前的業(yè)務(wù)方面已做到既能支持傳統(tǒng)數(shù)據(jù)與電視節(jié)目，還能支持用戶傳輸數(shù)據(jù)。