衛(wèi)星電視接收設(shè)備在干擾情況下的特性

李 彬

（上海廣播電視衛(wèi)星地球站，上海 201114）

0 引言

隨著5G通信的飛速發(fā)展，給衛(wèi)星通信帶來(lái)了前所未有的沖擊。由于通信頻率資源緊張，外部干擾常見(jiàn)的現(xiàn)象有：鄰星干擾；其他通信方式給衛(wèi)星通信帶來(lái)的干擾；大自然給衛(wèi)星通信帶來(lái)的干擾。本文將分析干擾對(duì)衛(wèi)星電視接收設(shè)備帶來(lái)的影響。

1 接收設(shè)備性能

1.1 使用主要設(shè)備

使用的主要設(shè)備有：射頻采集板卡A、射頻采集板卡B、衛(wèi)星接收機(jī)、頻譜儀、掃頻儀、衛(wèi)星接收天線、調(diào)制器。

1.2 測(cè)試設(shè)備框圖

圖1 測(cè)試設(shè)備框圖

1.3 接收性能分析

針對(duì)射頻采集板卡A、射頻采集板卡B和衛(wèi)星接收機(jī)，在不同功率電平的情況下，對(duì)接收性能進(jìn)行分析比較。測(cè)試的指標(biāo)有：載噪比、強(qiáng)度、誤碼率、頻率偏移、符號(hào)率偏移、星座圖、MER。調(diào)制方式采用DVB-S/QPSK、FEC3/4，在帶寬12 MHz的情況下，提升調(diào)制器發(fā)射功率，得到以下數(shù)據(jù)和結(jié)果。

表1 射頻采集板卡A

表2 射頻采集板卡B

表3 衛(wèi)星接收機(jī)

根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析，在小功率情況下，3種設(shè)備都能正常解調(diào)，但存在誤碼率高的情況，節(jié)目圖像有馬賽克拉條、聲音有卡頓情況，在提升調(diào)制器電平后，板卡A解調(diào)性能優(yōu)于板卡B和衛(wèi)星接收機(jī)，能夠率先正常解出節(jié)目圖像聲音。板卡A和板卡B都存在頻率偏移現(xiàn)象，分別是-8 Hz和-40 Hz，板卡A還存在符號(hào)率偏移4.09 K，說(shuō)明檢測(cè)到的符號(hào)率和設(shè)置符號(hào)率存在差值。星座圖隨著信號(hào)電平提升，變得越來(lái)越好。而MER與信號(hào)電平無(wú)關(guān)，當(dāng)改變信號(hào)電平強(qiáng)度時(shí)MER變化不大，且本身一直在變化。板卡A、板卡B和衛(wèi)星接收機(jī)，都符合行業(yè)技術(shù)指標(biāo)要求。

2 干擾情況解析

2.1 小干擾接收設(shè)備情況分析

在調(diào)制器輸出電平不變的情況下，開(kāi)啟掃頻儀，模擬干擾情況。在小干擾時(shí)，通過(guò)頻譜監(jiān)測(cè)載波，無(wú)明顯變化，各接收設(shè)備都能正常解調(diào)和解碼。

圖2 頻譜載波圖

2.2 提升干擾電平，接收設(shè)備情況分析

增大掃頻儀電平后，頻譜上載波有明顯變化，各接收設(shè)備都出現(xiàn)載噪比變差、誤碼率增加情況，視頻、音頻出現(xiàn)異常。

圖3 頻譜載波圖

在載波出現(xiàn)明顯變化的情況下，設(shè)備輸出的圖像，通過(guò)主觀評(píng)測(cè)，不時(shí)出現(xiàn)馬賽克和花屏情況，聲音也時(shí)斷時(shí)續(xù)。圖4左側(cè)為正常視頻圖像，右側(cè)圖像出現(xiàn)輕微馬賽克。

圖4 左側(cè)正常圖像，右側(cè)圖像馬賽克

2.3 增加干擾電平，接收設(shè)備情況分析

再次提升掃頻儀輸出電平，干擾信號(hào)壓制正常信號(hào)，接收設(shè)備解調(diào)失鎖，圖像中斷。

圖5 頻譜載波圖

3 結(jié)論分析

各接收設(shè)備性能差異不大，都符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在解調(diào)和解碼方面都有自身特點(diǎn)，但是工作運(yùn)行原理都相同。

在解調(diào)方面，影響節(jié)目質(zhì)量的因素有：載噪比C/N, 代表了載波信號(hào)電平相對(duì)于噪聲而言的強(qiáng)弱程度。傳輸系統(tǒng)的可靠性是由載噪比所決定的，載噪比越大，信號(hào)越好。MER作為接收設(shè)備，用于傳送信號(hào)正確解碼的早期數(shù)據(jù)，MER應(yīng)該跟功率無(wú)關(guān)，當(dāng)變化信號(hào)強(qiáng)度時(shí)這個(gè)值變化不大，且本身一直在變化。星座圖可以看成數(shù)字信號(hào)的一個(gè)“二維眼圖”陣列，接收符合點(diǎn)在圖中越接近，信號(hào)質(zhì)量就越好。星座圖對(duì)于判斷幅度失衡，相關(guān)干擾，調(diào)制誤差等指標(biāo)有著很大作用。頻率偏移和符號(hào)率偏移對(duì)節(jié)目無(wú)明顯影響。

解碼方面，TR101290標(biāo)準(zhǔn)作為數(shù)字電視碼流監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，有著很重要的意義。它分為三個(gè)等級(jí)，第一級(jí)作為正確解碼所必須參數(shù)，有以下6個(gè)錯(cuò)誤：同步丟失錯(cuò)誤、同步字節(jié)錯(cuò)誤，連續(xù)計(jì)數(shù)錯(cuò)誤、PAT表錯(cuò)誤、PMT表錯(cuò)誤以及PID表錯(cuò)誤。在實(shí)際衛(wèi)星傳輸碼流中，連續(xù)監(jiān)測(cè)到2個(gè)以上不正確的同步視為同步丟失錯(cuò)誤，傳輸碼流丟失同步，會(huì)造成傳輸過(guò)程中有一部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失，直接影響解碼后的畫(huà)面聲音質(zhì)量，常見(jiàn)的現(xiàn)象有：圖像出現(xiàn)卡頓、馬賽克、花屏現(xiàn)象，聲音出現(xiàn)卡頓不連續(xù)。連續(xù)監(jiān)測(cè)到5個(gè)正常同步視為傳輸正常。傳輸過(guò)程中，數(shù)據(jù)包長(zhǎng)保持188或204，但同步字節(jié)不是0X47，會(huì)導(dǎo)致接收設(shè)備無(wú)法正常解碼。傳輸碼流包頭中的連續(xù)計(jì)數(shù)器，隨著每個(gè)具有同樣PID的碼流包的變化而變化，給解碼設(shè)備提供正確的解碼順序。當(dāng)傳輸碼流有丟包、包順序錯(cuò)、包重疊現(xiàn)象，解碼設(shè)備將會(huì)無(wú)法正常解碼。PAT表定義了傳輸碼流中所有的節(jié)目，如果解碼設(shè)備無(wú)法正確識(shí)別PAT表信息，則無(wú)法搜索到相應(yīng)節(jié)目，PAT超時(shí)會(huì)導(dǎo)致解碼設(shè)備解碼時(shí)間延長(zhǎng)。節(jié)目映射表PMT包含了視頻、音頻和相關(guān)節(jié)目的其他數(shù)據(jù)，PMT錯(cuò)誤也會(huì)導(dǎo)致無(wú)法解碼相應(yīng)節(jié)目，PMT超時(shí)，節(jié)目切換時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)。每個(gè)PID都有碼流，如果解碼設(shè)備無(wú)法識(shí)別正確的PID將會(huì)造成該碼流無(wú)法正常解碼。第二級(jí)錯(cuò)誤有：傳輸錯(cuò)誤、CRC錯(cuò)誤、PCR間隔錯(cuò)誤、PCR抖動(dòng)錯(cuò)誤、PTS錯(cuò)誤和CAT錯(cuò)誤。第三級(jí)錯(cuò)誤有十種。

在衛(wèi)星傳輸過(guò)程中，存在著大量的干擾，影響著衛(wèi)星電視接收設(shè)備正常工作。自然現(xiàn)象和天氣因素有日凌、雷暴、電離層閃爍等；傳輸因素有鄰星干擾、極化干擾、相鄰載波干擾、交調(diào)干擾等。設(shè)備本身因素有設(shè)備電源波動(dòng)、前端信號(hào)調(diào)制器故障。這些干擾歸納起來(lái)，對(duì)接收設(shè)備會(huì)造成影響的因素包括，信號(hào)強(qiáng)度和載噪比變差，設(shè)備在接收門(mén)限附近，造成誤碼率過(guò)高；接收設(shè)備出現(xiàn)大量連續(xù)計(jì)數(shù)錯(cuò)，有的設(shè)備依靠網(wǎng)絡(luò)傳輸，網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)導(dǎo)致組播丟包現(xiàn)象，造成數(shù)據(jù)丟失，節(jié)目出現(xiàn)馬賽克和花屏等異常情況。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，我們已經(jīng)進(jìn)入了萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代，接收設(shè)備已經(jīng)不局限于單一的數(shù)字接收機(jī)、解碼器，而向多元化發(fā)展?；诰W(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌蹇ㄊ?、模塊化接收設(shè)備趨于成熟完善，在此基礎(chǔ)上，具有頻譜分析、解調(diào)監(jiān)測(cè)、解碼分析等功能。在物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行模式下，不同種類(lèi)的設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相互關(guān)聯(lián)，提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，人工智能AI模式將取代現(xiàn)有的運(yùn)維模式，可全天候24小時(shí)管理各類(lèi)設(shè)備，對(duì)各設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一化運(yùn)維監(jiān)測(cè)，包括設(shè)備參數(shù)配置、設(shè)備報(bào)警監(jiān)測(cè)、設(shè)備故障預(yù)警等。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)全鏈路比對(duì)分析，在節(jié)目出現(xiàn)異態(tài)時(shí)，能全面地進(jìn)行快速識(shí)別故障、精準(zhǔn)高效，綜合分析判斷，區(qū)分干擾成因，給出最合理有效的補(bǔ)救措施。采用AI技術(shù)，可根據(jù)自身獨(dú)有的需求，給用戶(hù)提供個(gè)性化的服務(wù)，為人們提供美輪美奐、身臨其境的畫(huà)面、聲音效果。