高標清同播時期衛(wèi)星接收的幾個注意問題

□李珂

高標清同播時期衛(wèi)星接收的幾個注意問題

□李珂

本文主要總結了電視臺在高標清同播時期衛(wèi)星接收工作中值得注意的幾個問題，特別是關系到高清信號接收的一些特性，包括接收門限值、誤碼率、導頻、畫面幅型等，希望與同行分享和交流經(jīng)驗。

高標清同播；衛(wèi)星接收；DVB-S2；導頻；幅型

目前，廣西電視臺的衛(wèi)星頻道正處在高標清同播時期，并且地面頻道逐步向高清播出過渡。制作節(jié)目開始更多地希望信號源是高清信號，特別是在臺外現(xiàn)場直播活動中，越來越多的衛(wèi)星信號源加入到高清行列中。在高標清同播這一特殊時期，穩(wěn)定的衛(wèi)星信號接收、正確的畫面幅型轉換是安全播出的重要保障。工作人員要清楚在這一時期，衛(wèi)星接收信號用于同播節(jié)目時應該注意的問題。

一、DVB-S2標準

由于HDTV、VOD、PPV、交互業(yè)務等多種業(yè)務的開展，衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)需要提供比過去更多的傳輸能力，適應多樣性的業(yè)務需求。2003年DVB組織發(fā)布了DVB-S2系統(tǒng)，也就是歐洲的第二代衛(wèi)星廣播系統(tǒng)，這也是現(xiàn)在通過衛(wèi)星方式交換高清節(jié)目的主要標準。與DVB-S相比，DVB-S2在技術上有很大改進，其特點如下。

（一）糾錯編碼使用低密度奇偶校驗編碼 （LDPC）與BCH碼級聯(lián)，可提供除QPSK外的多種具有更高頻帶利用率的調制方式，如8PSK、8ASK、16APSK、32APSK。在相同的傳輸條件下，相比DVB-S，提高傳輸容量約30％至35％。

（二）支持1/2，3/5，2/3，3/4，4/5，5/6，7/8等多種FEC。現(xiàn)在的接收機一般都提供該項參數(shù)的自動識別功能。

（三）升余弦滾降系數(shù)α支持0.35、0.25、0.2三種選擇，而不只是DVB-S標準中固定的0.35。α越小，頻譜利用率越高。相比DVB-S，提高了頻譜利用率。

（四）提供了靈活的數(shù)據(jù)接口匹配方式，可以接受包括MPEG-2傳送流在內的各種格式的單或多數(shù)據(jù)流，這些數(shù)據(jù)流可以是離散（異步）的，也可以是連續(xù)（同步）的。

（五）還在物理層上引入了幀結構，通過同頻字、信令、導頻等輔助接收機實現(xiàn)快速幀同步和載波恢復，并為不同的業(yè)務應用提供了底層接口。

二、誤碼率（BER）

接收機維特比譯碼輸出達到誤碼率BER≤1×10-7，才能保證解碼圖像和伴音正常。如果BER再增大，達到1× 10-6級別及以上，解碼圖像將會發(fā)生停頓或者馬賽克現(xiàn)象，嚴重時將會中斷解碼。

三、載噪比（C/N）、載噪比余量（C/N Margin）、Eb/No門限值

在接收機的狀態(tài)顯示頁面中可以查看到載噪比（C/N）、載噪比門限值余量（C/NMargin）、接收門限（Eb/No）等的信號狀態(tài)值，不同品牌接收機給出的種類有所不同。大家熟悉和經(jīng)常談論的是C/N，而對其余兩個參數(shù)未深入了解。

Eb/No門限值是數(shù)字衛(wèi)星接收機的一項重要指標。Eb為二進制碼元信號能量，No為單位頻譜的噪聲功率，Eb/No門限值越小越好。通常FEC=1/2時，門限值為4.5dB，F(xiàn)EC=2/3時為5.0dB，F(xiàn)EC=3/4時為5.5dB，F(xiàn)EC=5/6時為6.0dB，F(xiàn)EC=7/8時為6.4dB。國標要求Eb/No門限值≤5.5dB（FEC=3/4）。當接收信號的Eb/No＞5.5dB，接收機載噪比C/N的變化不會影響圖像的信噪比S/N；當接近門限值5.5dB時，接收機C/N的下降會引起S/N的急劇劣化，信號誤碼率會劇增，甚至無法解碼出電視圖像，即發(fā)生了數(shù)字信號傳輸中的“峭壁效應”。因此，在數(shù)字電視衛(wèi)星傳輸中要留有充足的C/N門限值余量（C/N Margin），才能保證解碼輸出穩(wěn)定優(yōu)質的圖像。

根據(jù)國際通信衛(wèi)星組織Intelsat關于Eb/No與BER關系的規(guī)定，可以推算出在實際的衛(wèi)星傳輸全程鏈路上，衛(wèi)星接收機內Eb/No門限值與誤碼率BER的關系如下。

BER　Eb/No（dB）　C/N（dB）10-3　5.7　8.2 10-7　8.7　10.8 10-8　9.2　11.3

根據(jù)接收機的傳輸性能要求，當采用 FEC=3/4 Eb/No=8.3 dB時，BER≤1×10-7，則接收端C/N≥10.5 dB。在實際應用中，通常當接收機Eb/No≤7.5 dB時，BER≥1×10-6，接收機解碼圖像開始出現(xiàn)抖動、馬賽克、靜幀等現(xiàn)象，嚴重時接收不到信號。所以在日常衛(wèi)星傳輸中必須要保證接收端C/N＞10 dB。

可見，誤碼率、信噪比和載噪比之間關系非常密切，但因衛(wèi)通系統(tǒng)是典型的功率受限系統(tǒng)，所以不能為降低誤碼率而刻意提高載噪比，比如簡單地推高發(fā)射功率，必須認真地測試調整衛(wèi)星傳輸全程鏈路。另外，應該選購門限值低的接收機，以相對提高接收端載噪比。

四、導頻（Pilot）

現(xiàn)在的數(shù)字高清衛(wèi)星接收機中，部分品牌設備提供了導頻開啟和關閉選項，但很少有人了解該項功能的作用。其實，不懂使用該項功能也就削弱了高清接收機的能力。

隨著電視臺的衛(wèi)星接收業(yè)務的需求增加，衛(wèi)星接收系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大，系統(tǒng)結構復雜度也隨之提高，因此電纜傳輸距離長、電纜對不同頻率信號衰減不同、經(jīng)過設備環(huán)節(jié)多、環(huán)境溫度和電源電壓不穩(wěn)定等因素增加了衛(wèi)星信號在進入接收機之前引入干擾的可能性。

2003年發(fā)布的DVB-S2標準在物理層引入了幀結構，通過導頻輔助接收機實現(xiàn)載波恢復。我們可以開啟接收機提供的導頻功能，進行自動增益控制（AGC）和自動斜率控制（ASC），保證輸入接收機的載波電平的穩(wěn)定，以利于接收機捕獲和跟蹤信號，從而增強接收機的穩(wěn)定接收解碼能力。在實際接收DVB-S2標準的衛(wèi)星信號時，如果接收效果不佳，同時又排除了接收設備和線路故障問題，可以嘗試打開接收機的導頻功能，改善接收效果。

五、AFD和幅型變換

我國的電視產業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，有大批4：3格式的電視系統(tǒng)和設備正在運行，而且在不久的將來仍將使用；現(xiàn)已歸檔的海量的4：3標清節(jié)目素材仍會在高清頻道中被引用，一般采用鑲邊（Pillar Box）或者拉伸（Stretch）方式上變換；而新采集、制作的16：9高清節(jié)目素材也會應用到標清頻道中，一般采用信箱（Letter Box）或者擠壓（Squeeze）方式下變換。這些因素均將導致在節(jié)目制作、播出和交換的各個環(huán)節(jié)中兩種幅型比混合存在，而且這個階段會持續(xù)相當長的時間。

隨著高清電視節(jié)目收視需求增加，電視臺逐步提高了高清信號源和播出節(jié)目的比重，并要兼顧標清頻道的同步播出。隨著寬屏電視普及，電視臺已經(jīng)開始優(yōu)先照顧16：9電視屏幕效果，越來越多的標清頻道在播出高清信號源時開始采用擠壓方式下變換，這樣能保證觀眾在觀看標清節(jié)目時，能夠獲得與高清節(jié)目同樣比例的觀看效果。

另外，為了省卻同播頻道采用兩版節(jié)目（高清一版、標清一版）的繁瑣操作，電視臺開始通過在SDI信號或者MXF文件中嵌入AFD信息實現(xiàn)幅型變換自動適應。AFD （Active Format Description）是活動圖像格式描述的縮寫。它用于描述一個視頻編碼幀中，人們感興趣的那部分活動圖像的顯示格式。AFD可以嵌入在MPEG視頻流、基帶SDI信號的輔助數(shù)據(jù)區(qū)和MXF文件內的元數(shù)據(jù)區(qū)，實際播出中可以在HD/SD-SDI信號流和MXF文件中寫入AFD信息，達到自適應選擇寬高比變換方式的目的。

上述高標清變換應用在改善電視觀眾收看效果的同時，也增加了衛(wèi)星接收業(yè)務的復雜度，必須特別注意處理好接收標清節(jié)目信號的畫面幅型，否則容易因為幅型變換處理不當，影響觀看效果，甚至造成播出事故。對于相同輸入信號源，不同品牌接收機內置的幅型變換方式不盡相同，早期的接收機的幅型變換方式比較簡單，多數(shù)為廠家設定的變換方式，不可修改；現(xiàn)在的接收機能夠靈活指定幅型變換方式，甚至還可以插入AFD信息。

在實際工作中務必謹慎使用AFD，如果技術系統(tǒng)沒有統(tǒng)一調整以適應AFD自動變換幅型，則不應在信號或者文件中嵌入AFD信息，避免發(fā)生畫幅意外變換的狀況。與此同時，電視節(jié)目交換前后方應積極溝通保證信息通暢，重視檢查具備幅型變換功能的設備，諸如上/下變換器、幀同步、編碼器、衛(wèi)星接收機等，避免“錯誤”變換畫面幅型而引起播出事故的操作。

六、結語

以上只是我們在高標清同播節(jié)目中發(fā)現(xiàn)的一些問題和總結的解決方法。隨著高標清同播的進一步發(fā)展，會出現(xiàn)更多的高清信號源，也會出現(xiàn)新問題需要解決，我們要不斷實踐，不斷提高。

（作者單位：廣西電視臺）