廣播電視衛(wèi)星傳輸?shù)母蓴_因素及解決策略探討

◎陳 琪

(中央廣播電視總臺(tái)技術(shù)局，北京 100866)

在融媒體時(shí)代背景下，人們?cè)谌粘Ｉ钪薪邮招畔⒌那篮头绞礁訌V泛，這也使傳統(tǒng)的廣播電視行業(yè)受到了巨大的沖擊。為了有效地應(yīng)對(duì)新的技術(shù)發(fā)展常態(tài)，廣播電視行業(yè)也開始由原本的有線信息傳輸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o線信息傳輸，只為更好地滿足受眾群體對(duì)于信息傳輸?shù)男枨?。目前，?guó)家廣播電視行業(yè)的信息傳遞鏈路主要是通過通信衛(wèi)星傳遞以及直播衛(wèi)星傳遞這兩種模式，以衛(wèi)星信息的接收和傳輸作為主要方式，極大地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)有線信息傳遞工作中存在的漏洞。但是，衛(wèi)星傳遞過程中產(chǎn)生的無線電波極容易受到不同區(qū)位條件自然環(huán)境以及設(shè)備等因素的干擾，這些干擾問題將會(huì)對(duì)信息傳遞的鏈路造成極大的影響，不利于廣播電視節(jié)目的播出。因此，只有加強(qiáng)對(duì)廣播電視衛(wèi)星傳輸過程中干擾因素的研究，才能夠找準(zhǔn)解決廣播電視衛(wèi)星傳輸不穩(wěn)定性的重要切入點(diǎn)，推動(dòng)國(guó)家廣播電視行業(yè)的穩(wěn)定和健康發(fā)展。

一、廣播電視衛(wèi)星系統(tǒng)傳輸工作概述

與傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)傳輸模式相比，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的傳輸主要是通過人造地球衛(wèi)星發(fā)射以及空間正常運(yùn)轉(zhuǎn)的支持充當(dāng)了原先信息傳遞過程中的中轉(zhuǎn)站，這些人造衛(wèi)星系統(tǒng)可以直接與地球上的接收站點(diǎn)保持動(dòng)態(tài)性的聯(lián)系，在二者連接的過程中，主要依靠無線通信電路對(duì)信息進(jìn)行傳遞。新型衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)的出現(xiàn)，不僅有效地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)信息傳輸工作存在的不足之處，而且也能夠更好地實(shí)現(xiàn)信息傳遞的時(shí)效性，更加滿足當(dāng)代受眾群體對(duì)于信息的需求。衛(wèi)星在充當(dāng)中轉(zhuǎn)站對(duì)信息進(jìn)行運(yùn)輸?shù)倪^程中，主要是通過對(duì)微波通信進(jìn)行識(shí)別和借鑒，對(duì)需要接收的有效信息打開傳遞通路。這種傳遞模式在一定程度上也保留了傳統(tǒng)信息傳遞模式的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)跨區(qū)域和遠(yuǎn)距離的傳輸，對(duì)于提升信息傳遞的效率以及信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性意義重大。目前，廣播電視衛(wèi)星傳輸工作系統(tǒng)中涵蓋了多個(gè)模塊，這些模塊主要包括了地球發(fā)射站、衛(wèi)星接收站、空間鏈路以及同步衛(wèi)星系統(tǒng)等，在地球接收站以及衛(wèi)星發(fā)射站同步聯(lián)動(dòng)的作用下，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和運(yùn)轉(zhuǎn)，在這一過程中，地球接收站需要通過空間鏈路與衛(wèi)星發(fā)射器保持動(dòng)態(tài)性的聯(lián)系，并通過對(duì)信號(hào)頻道進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和調(diào)節(jié)，保障信息通路的傳遞穩(wěn)定性以及傳遞效率。通過這樣的方式對(duì)信息的傳輸進(jìn)行處理，不僅能夠有效地發(fā)揮出衛(wèi)星系統(tǒng)在信息傳遞過程中的成本優(yōu)勢(shì)，而且也實(shí)現(xiàn)了信息傳遞鏈路的穩(wěn)定性和高效性。但也必須要清晰地意識(shí)到，目前衛(wèi)星系統(tǒng)信息傳遞過程中存在的各類型的干擾因素，只有將這些干擾因素從源頭上扼殺，才不會(huì)對(duì)衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)的創(chuàng)新性發(fā)展帶來不利影響。

二、廣播電視衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)運(yùn)行過程中的干擾因素

(一)空間鏈路產(chǎn)生的干擾因素

空間鏈路是信息傳遞過程中的必經(jīng)之路，而空間鏈路所處的周邊環(huán)境，也將會(huì)對(duì)廣播電視衛(wèi)星傳遞過程中的信息產(chǎn)生較大的干擾。例如，許多空間鏈路會(huì)經(jīng)過波動(dòng)性較大的行星區(qū)域，受到周邊運(yùn)行行星的磁場(chǎng)影響或動(dòng)態(tài)影響，就極有可能對(duì)廣播電視鏈路信號(hào)產(chǎn)生較大的干擾。尤其是隨著國(guó)家現(xiàn)代衛(wèi)星發(fā)射技術(shù)以及空間站建造技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，在太空空間站中的衛(wèi)星軌道建設(shè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，這也意味著，廣播電視衛(wèi)星信號(hào)在傳遞鏈路過程中將會(huì)經(jīng)過大量的同步軌道區(qū)域，而受到周邊行星帶來的干擾也將更加復(fù)雜多變。通常情況下，空間鏈路中的行星干擾主要分為上行干擾以及下行干擾這兩種類型。其中，上行干擾主要是指上行、鄰近行星在運(yùn)行過程中電壓之比的對(duì)數(shù)相對(duì)較大，但此時(shí)廣播電視衛(wèi)星信號(hào)的接收口徑相對(duì)來說較為統(tǒng)一。在這樣的狀況下，就會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星信號(hào)的功率譜密度難以被接收器所包容與接納，從而影響到鄰近衛(wèi)星系統(tǒng)的天線用戶，使其受到極大的電波干擾。下行干擾主要是指釋放出干擾信號(hào)的行星與被干擾對(duì)象處在同一空間區(qū)域中，這也就意味著，用戶的信息接收口徑在接收指定衛(wèi)星傳遞信息的同一時(shí)間段也可能會(huì)接收到周邊鄰近衛(wèi)星傳輸?shù)男盘?hào)，從而使空間鏈路中傳遞的數(shù)據(jù)信息產(chǎn)生較大的波動(dòng)[1]。

(二)地球站設(shè)備的干擾問題

一旦空間地球站載波的發(fā)射功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了額定的承受值，就會(huì)導(dǎo)致天線之間相互交叉的極化隔離度無法得到優(yōu)化調(diào)整，最終影響到衛(wèi)星信號(hào)系統(tǒng)的接收者以及使用者。除此之外，如果地球發(fā)射站中發(fā)射電纜本身的屏蔽性能較差，或在發(fā)射過程中受到了周邊其他基站釋放的磁場(chǎng)的影響，也有可能會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星信號(hào)無法持續(xù)和正常傳輸。并且在這樣的形勢(shì)下，衛(wèi)星發(fā)出信號(hào)的調(diào)制器又無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，最終導(dǎo)致同一空間鏈路中傳遞的信息數(shù)據(jù)存在較大的雜波。而我們?cè)谌粘Ｉ钪谐Ｒ姷膹V播電視節(jié)目中出現(xiàn)雜音等問題，就是這一干擾因素導(dǎo)致的。這種干擾狀況就好比信息數(shù)據(jù)傳遞鏈路中電壓之比出現(xiàn)了不協(xié)調(diào)的狀況，就有可能會(huì)導(dǎo)致較大的噪聲問題，而這些噪聲也勢(shì)必會(huì)對(duì)信息的傳遞帶來較大的干擾和波動(dòng)[2]。

(三)周邊自然環(huán)境產(chǎn)生的干擾因素

自然環(huán)境所產(chǎn)生的干擾因素是客觀存在的，這種干擾因素是不可避免也是較為明確的。我們常見且較為熟悉的自然干擾因素中，主要包括了太陽活動(dòng)引發(fā)的干擾因素、日凌現(xiàn)象引發(fā)的干擾因素，以及電離層導(dǎo)致的干擾問題等等。例如，當(dāng)電離層之間的結(jié)構(gòu)配置出現(xiàn)了劃分不均勻的狀況，就可能會(huì)對(duì)廣播電視信號(hào)的傳輸造成較大的影響。這主要是由于在廣播電視信號(hào)的電波穿越電離層的過程中，如果電離層之間的結(jié)構(gòu)不均勻，廣播電視信號(hào)每穿越電離層的其中一層，其振動(dòng)的幅度就會(huì)發(fā)生較大的波動(dòng)，嚴(yán)重的情況下，甚至還會(huì)導(dǎo)致電離層信號(hào)閃爍的問題。尤其是在烏云密布的天氣條件下，廣播電視信息的空間傳遞鏈路需要經(jīng)過層層密布的積雨云層，這時(shí)云層在雨水以及外界氣候條件的影響作用下，就可能會(huì)對(duì)正在傳輸?shù)男盘?hào)電波帶來干擾，這種干擾問題不僅會(huì)影響到地球接收站對(duì)于數(shù)據(jù)信息的接收，甚至還會(huì)對(duì)衛(wèi)星傳遞系統(tǒng)的傳輸造成較大的影響[3]。

(四)地球接收站地面信號(hào)設(shè)備帶來的干擾因素

通過文章上述的一些原理闡述不難看出，如果廣播電視信號(hào)系統(tǒng)的傳遞鏈路中存在電壓比配置不合理的問題，就有可能會(huì)引發(fā)較大的雜音甚至噪聲問題，這些雜音電波甚至還會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)信息的正常傳遞帶來巨大的干擾[4]。而廣播電視信息系統(tǒng)的地面接收站中，就存在諸多會(huì)對(duì)傳遞信號(hào)產(chǎn)生干擾的噪聲電波以及其他電波，其中，微波信號(hào)以及雷達(dá)信號(hào)都會(huì)對(duì)廣播電視的地面接收站產(chǎn)生較大的影響。如果微波信號(hào)和雷達(dá)信號(hào)同時(shí)與廣播電視衛(wèi)星的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳輸，并且信號(hào)的頻率也具有同質(zhì)性的特征，就可能會(huì)引發(fā)廣播電視鏈路信號(hào)接收存在波動(dòng)性較大的問題，甚至還會(huì)直接阻礙地面接收站對(duì)于衛(wèi)星信息系統(tǒng)的接收。除此之外，我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中常見的一些大型通信基站以及電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的電磁波，也會(huì)在一定程度上對(duì)廣播電視衛(wèi)星信號(hào)的傳輸以及接收造成波動(dòng)性干擾[5]。

三、應(yīng)對(duì)廣播電視衛(wèi)星傳輸干擾因素的有效策略

(一)應(yīng)對(duì)自然干擾因素的有效策略

在諸多的廣播電視衛(wèi)星信號(hào)數(shù)據(jù)干擾條件中，只有自然因素是客觀存在的，這些自然干擾因素基本是無法得到有效避免的。但是，為了進(jìn)一步提升廣播電視衛(wèi)星信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及傳輸效率，工作人員仍然應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)自然干擾因素的預(yù)測(cè)并制定相關(guān)的預(yù)警措施，這樣才能在受到各類型自然因素干擾的條件下，對(duì)這些干擾因素進(jìn)行快速排查和處理。例如，當(dāng)空間鏈路穿越積雨云，由于云層自然因素對(duì)廣播電視衛(wèi)星信息產(chǎn)生干擾，維修管理人員可以通過優(yōu)化地球接收站天線位置的設(shè)置模式以及結(jié)構(gòu)，有效地降低積雨云層以及其中雨水對(duì)于衛(wèi)星信息數(shù)據(jù)傳輸帶來的干擾[6]。雖然目前國(guó)家已經(jīng)針對(duì)常見的自然干擾因素提出了有效的應(yīng)對(duì)策略，但針對(duì)日凌現(xiàn)象產(chǎn)生的干擾因素還找不到有效的應(yīng)對(duì)方式，一旦發(fā)生日凌現(xiàn)象，只能通過啟動(dòng)備用傳遞鏈路以及備用接收站的方式確保數(shù)據(jù)信息的正常和穩(wěn)定傳輸。通常情況下，當(dāng)日凌現(xiàn)象周期結(jié)束之后，廣播電視衛(wèi)星信號(hào)的傳輸也會(huì)逐漸趨于平穩(wěn)，并不會(huì)對(duì)正常的信息傳輸帶來其他干擾。除此之外，針對(duì)衛(wèi)星侵蝕對(duì)于廣播電視信號(hào)傳遞帶來的影響，目前國(guó)家都采用穩(wěn)定的備用電源來解決這一問題，并取得了巨大的抗干擾成效，當(dāng)前衛(wèi)星侵蝕現(xiàn)象基本不會(huì)對(duì)衛(wèi)星信息的正常傳輸帶來其他影響[7]。

(二)應(yīng)對(duì)地球接收站干擾因素的有效策略

相較于廣播電視衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)中其他工作站點(diǎn)的干擾問題，地球接收站在對(duì)信息進(jìn)行接收的過程中所受到干擾的方式以及干擾源頭更加復(fù)雜多變。因此，地球接收站的選址以及設(shè)置工作開始之前，必須要針對(duì)周邊所處的自然環(huán)境以及電氣環(huán)境進(jìn)行深度的檢驗(yàn)和考察，在人為調(diào)節(jié)地球接收站之間磁場(chǎng)的干擾波后，盡可能選擇相對(duì)較為空曠，且不會(huì)與其他干擾站之間相互影響的位置進(jìn)行設(shè)置。同時(shí)，還應(yīng)該強(qiáng)化對(duì)于所處環(huán)境周邊干擾因素的分析和判斷，這樣才能夠準(zhǔn)確地找到影響衛(wèi)星信號(hào)接收傳送的重要切入點(diǎn)。如果在地球接收站接收數(shù)據(jù)信息時(shí)發(fā)現(xiàn)了明顯的微波干擾，就應(yīng)該立即轉(zhuǎn)換成人工方式對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)接，并通過人工控制實(shí)現(xiàn)對(duì)微波信號(hào)的屏蔽，實(shí)現(xiàn)對(duì)其他干擾因素的抗干擾操作[8]。

(三)應(yīng)對(duì)空間鏈路干擾因素的有效策略

空間鏈路是信息數(shù)據(jù)傳遞過程中的必經(jīng)之路，也是建立地球接收站與空間衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng)之間的有效橋梁。因此，針對(duì)空間鏈路的抗干擾策略進(jìn)行持續(xù)性的研究，也是保障廣播電視衛(wèi)星傳輸穩(wěn)定性的關(guān)鍵點(diǎn)。首先，廣播電視衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)的工作人員以及維護(hù)人員，必須要實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾源頭以及干擾方式的準(zhǔn)確排查，只有在傳遞過程中明確來源于不同方向干擾信息的運(yùn)行方式，才能通過雙星定位的方式快速地找到干擾源頭的所在之處[9]。在完成對(duì)干擾源頭的定位和判斷工作之后，就可以借助提前設(shè)置好的抗干擾技術(shù)手段對(duì)干擾的源頭進(jìn)行扼殺，但同時(shí)也應(yīng)該注意，不要對(duì)周邊臨近衛(wèi)星的信息傳遞鏈路帶來負(fù)面影響。其次，如果采取抗干擾技術(shù)手段滯后，導(dǎo)致周邊鄰近衛(wèi)星的信號(hào)傳遞鏈路也受到了較大的負(fù)面影響，就應(yīng)該通過人為控制轉(zhuǎn)發(fā)器，對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行調(diào)節(jié)和進(jìn)一步的處理，確保轉(zhuǎn)發(fā)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中能夠始終保持原點(diǎn)狀態(tài)，避免其他干擾因素對(duì)臨近信號(hào)傳遞鏈路的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。最后，如果在同一時(shí)間點(diǎn)中跨區(qū)域的電視信號(hào)在傳遞的過程中都需要經(jīng)過同一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)備，就需要提前加強(qiáng)不同區(qū)域之間的信息傳遞溝通，通過不同區(qū)域之間信息傳遞的相互合作，以及動(dòng)態(tài)性的轉(zhuǎn)發(fā)器維護(hù)和監(jiān)督工作，保障轉(zhuǎn)發(fā)器對(duì)于同一時(shí)間段大量同質(zhì)性數(shù)據(jù)信息傳遞的抗干擾能力[10]。

(四)應(yīng)對(duì)衛(wèi)星發(fā)射站干擾因素的有效策略

空間衛(wèi)星系統(tǒng)是保障現(xiàn)代廣播電視衛(wèi)星信息穩(wěn)定傳播以及高效傳播的重要系統(tǒng)和設(shè)備，為確保衛(wèi)星信息數(shù)據(jù)的有效傳播，廣播電視站的工作人員以及維護(hù)人員需要對(duì)空間衛(wèi)星系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的檢測(cè)和試驗(yàn)，必須準(zhǔn)確地把握空間衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng)在工作過程中的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，以及信息傳遞過程中可能會(huì)經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)、受干擾性較大的節(jié)點(diǎn)，才能準(zhǔn)確地掌握這些干擾因素，以及對(duì)于衛(wèi)星信息發(fā)射系統(tǒng)帶來的影響以及干擾因素涉及的范圍。尤其是在人為調(diào)節(jié)工作允許的狀態(tài)下，還可以通過人工調(diào)節(jié)的模式對(duì)抗干擾設(shè)備進(jìn)行靈活的調(diào)節(jié)和優(yōu)化，可以通過天線抗干擾技術(shù)手段以及加大對(duì)于設(shè)備的動(dòng)態(tài)化巡檢力度，避免空間衛(wèi)星系統(tǒng)在信息數(shù)據(jù)傳遞和運(yùn)行過程中出現(xiàn)干擾偏差。如果來源于地球接收站的干擾因素，已經(jīng)對(duì)空間衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及信息的正常發(fā)射帶來了巨大的影響，就應(yīng)該從找到干擾源頭方面著手，通過精準(zhǔn)地分析地面接收站產(chǎn)生干擾的原因和解決手段，為維護(hù)管理人員以及廣播電視工作人員找到有效的抗干擾對(duì)策提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持[11]。而想要確保衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng)在數(shù)據(jù)信息發(fā)射過程中能夠避免干擾因素帶來的影響，就應(yīng)該在衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng)的選址以及建設(shè)過程中，強(qiáng)化對(duì)周邊電磁環(huán)境以及運(yùn)行環(huán)境的提前排查，提前針對(duì)空間站存在的不穩(wěn)定性因素進(jìn)行確認(rèn)并采取應(yīng)對(duì)措施。在必要的情況下，還可以通過采用電磁屏蔽的技術(shù)手段，對(duì)一些較為緊急的電磁干擾問題啟動(dòng)預(yù)警措施，這樣也能夠較大程度地解決衛(wèi)星數(shù)據(jù)信息傳輸過程中存在的干擾問題[12]。

四、結(jié)語

綜上所述，在通信系統(tǒng)和衛(wèi)星系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展的背景下，國(guó)家廣播電視衛(wèi)星傳輸工作也獲得了突破性的發(fā)展。但是，針對(duì)廣播電視衛(wèi)星信息傳遞工作中的干擾問題依然無法得到全面的遏制。因此，應(yīng)該找準(zhǔn)產(chǎn)生干擾因素的不同傳遞鏈路和傳遞節(jié)點(diǎn)，通過分析不同傳遞鏈路和傳遞節(jié)點(diǎn)中的干擾問題，采取有效的預(yù)案和抗干擾技術(shù)手段，才能確保廣播電視衛(wèi)星信息的傳遞始終處在穩(wěn)定和安全的狀態(tài)下，為廣大廣播電視節(jié)目的受眾群體帶來更加良好的感官體驗(yàn)，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)廣播電視媒體行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。