李 煒

（國家新聞出版廣電總局北京地球站，北京 102206）

1 引言

衛(wèi)星地球站是衛(wèi)星通信的重要組成部分，衛(wèi)星地球站調制器的作用是將節(jié)目源前端信源編碼器輸出的信號進行調制、加擾等數(shù)字處理，最終形成中頻或射頻載波信號，通過變頻放大后發(fā)送至衛(wèi)星，以便用戶接收。調制器是地球站上行系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，它的性能將直接影響到衛(wèi)星傳輸業(yè)務的正常運行。調制器是衛(wèi)星地球站節(jié)傳系統(tǒng)信號傳輸關鍵設備之一，在很大程度上決定著傳輸信道的質量。在衛(wèi)星地球站，調制器將前級設備傳輸?shù)腁SI信號或IP信號變換為衛(wèi)星通信體制的信號形式，通常所說的中頻信號，從某種意義上說，中頻信號的好壞直接決定了整個上行鏈路傳輸信號的質量。本文以NEWTEC公司的M6100調制器為例，介紹了調制器的工作原理，并對其應用優(yōu)勢進行了分析。

2 數(shù)字調制器的工作原理

圖1 QPSK調制方式A

為使數(shù)字信號在帶通信道中傳輸，必須使用數(shù)字信號對載波進行調制。在衛(wèi)星數(shù)字廣播電視傳輸中，通常采用QPSK調制方式，它具有較高的頻譜利用率和較強的抗干擾性能。輸入的串行二進制ASI碼流首先要進行能量擴散，然后經(jīng)過外編碼、卷積交織、內編碼后再進行QPSK調制。QPSK信號可用正交調制的方法產生，按雙比特碼元與載波相位對應關系可分為兩種方式，如圖1、圖2所示。

圖2 QPSK調制方式B

QPSK正交調制器由兩個BPSK調制器構成，串行二進制碼流經(jīng)串/并轉換后分成兩路速率減半的I，Q信道序列，經(jīng)基帶成形濾波后形成I（t），Q（t）信號，然后進行BPSK調制，相加后得到QPSK信號。已調信號經(jīng)過適當信號放大即成為可傳輸?shù)闹蓄l信號。

3 M6100型調制器綜述

M6100廣播衛(wèi)星調制器是新一代DVB-S2，DVB-DSNG，DVB-S調制器，專門針對廣播直接到戶、前端初次分配、廣播電視內容提供等業(yè)務。M6100可與機頂盒、專業(yè)衛(wèi)星接收解碼器（IRD）或專業(yè)衛(wèi)星解調器一起使用。

連通時間和可靠性是這款調制器設計思路的重點，這兩項指標對于衛(wèi)星網(wǎng)絡也至關重要。輸入源冗余度、最短調制器冗余切換時間、可在1+1和N+1拓撲結構中操作，這些特色都確立了新的行業(yè)標準。內置MPEG傳輸流分析儀、GbE輸入支持SMPTE 2022 FEC（用于分布式IP頭端設備）、對傳輸流NIT表中插入載波ID的天然支持等先進功能進一步提高了系統(tǒng)的連通時間和服務質量，可大幅降低運行成本。采用Equalink預失真技術，實現(xiàn)了全自動化操作，可應用于各種衛(wèi)星傳輸，Equalink預失真技術可帶來高達10%的帶寬增益。該調制器還支持Clean Channel專利技術，這種技術是DVB-S2的擴展，可使衛(wèi)星效率提高15%，允許更小的載波間距。調制器輸出端信號位于IF或擴展L波段（950MHz～2150MHz），可實現(xiàn)小型、高成本效益解決方案。室外上變頻器的一個可切換10MHz參考信號被復用到L波段接口。通過綜合性前面板菜單、先進的網(wǎng)絡圖形用戶界面和SNMP協(xié)議可輕松監(jiān)視和控制這款調制器。因此，這款調制器可輕松插入所有行業(yè)標準的EMS/NMS系統(tǒng)。

4 M6100型調制器技術特點

4.1 可擴展性能強

M6100調制器采用了最新一代的靈活編程技術，是一種面向未來的積木式設備，為衛(wèi)星網(wǎng)絡功能的不斷發(fā)展奠定了基礎。可擴展、按需購買、許可和軟件升級機制有利于不斷推出新服務，有利于在最后一分鐘對網(wǎng)絡設計做更改，不必重新構建整個網(wǎng)絡基礎設施。只需在現(xiàn)場簡單安裝許可證密鑰，就可實現(xiàn)從ASI至GbE、從IF到L波段的轉換?？梢灶A見，在不遠的未來，一旦標準化工作得到落實，調制器可實現(xiàn)DVB-S2擴展、RF載波ID及其他附加功能。

4.2 使用插入標準載波ID功能

衛(wèi)星運營商、衛(wèi)星地球站受到的射頻載波干擾較大，為對抗射頻干擾，提高接收質量，M6100上使用了插入標準載波ID功能。

4.3 CCT技術提高衛(wèi)星效率

CCT技術的滾降系數(shù)最低可到5%，減小了載波的空間占用，采用CCT技術可以將衛(wèi)星效率提高15%。

4.4 內置傳輸流分析儀

調制器內置MPEG傳送流分析儀基于TR101-290標準，選取監(jiān)控第一級和第二級的重要參數(shù)，能夠連續(xù)監(jiān)視和檢測比特率、抖動、常規(guī)和虛假包的標識符，在故障排除過程中不使用會改變網(wǎng)絡行為的探頭檢測方式。采用傳輸流分析儀后，可以避免因配置不當或設備故障出現(xiàn)的視頻色彩失真乃至視頻丟失。

第一級共四種錯誤：同步丟失錯誤、同步字節(jié)錯誤、PAT錯誤、連續(xù)計數(shù)錯誤。

（1）傳送碼流同步丟失：連續(xù)檢測到連續(xù)5個正常同步視為同步，連續(xù)檢測到2個以上不正確同步則為同步丟失錯誤。傳輸流失去同步，標志著傳輸過程中會有一部分數(shù)據(jù)丟失，直接影響解碼后的畫面的質量。

1) 對相鄰回波互相關函數(shù)進行FFT變換得到式(7)，最大值譜線處對應的速度值為vm，假設左右次譜線處對應的速度值分別為v1，v2，則真實速度v∈(v1,v2)；

（2）同步字節(jié)錯誤：同步字節(jié)值不是0X47。同步字節(jié)錯誤和同步丟失錯誤的區(qū)別在于同步字節(jié)錯誤傳輸數(shù)據(jù)仍是188或204包長，但同步字頭的0X47被其他數(shù)字代替。這表明傳輸?shù)牟糠謹?shù)據(jù)有錯誤，嚴重時會導致解碼器解不出信號。

（3）PAT錯誤：標識節(jié)目相關表PAT的PID為0x0000，PAT錯誤包括標識PAT的PID沒有至少0.5s出現(xiàn)一次，或者PID為0x0000的包中無內容，或者PID為0x0000的包的包頭中的加密控制段不為0。PAT丟失或被加密，則解碼器無法搜索到相應節(jié)目；PAT超時，解碼器工作時間延。

（4）連續(xù)計數(shù)錯誤：TS包頭中的連續(xù)計數(shù)器是為了隨著每個具有相同PID的TS包的增加而增加，為解碼器確定正確的解碼順序。TS包頭連續(xù)計數(shù)不正確，表明當前傳輸流有丟包、包重疊、包順序錯現(xiàn)象，會導致解碼器不能正確解碼。

第二級共三種錯誤：傳輸錯誤、PCR間隔錯誤、PCR抖動錯誤。

（1）傳輸錯誤：TS包頭中的傳送包錯誤指示為“1”，表示在相關的傳送包中至少有1個不可糾正的錯誤位，只有在錯誤被糾正之后，該位才能被重新置0。而一旦有傳送包錯，就不再從錯包中得出其他錯誤指示。

（2）PCR間隔錯誤：PCR用于恢復接收端解碼本地的27MHz系統(tǒng)時鐘，如果在沒有特別指明的情況下，PCR不連續(xù)發(fā)送時間一次超過100ms或PCR整個發(fā)送間隔超過40ms，則導致接收端時鐘抖動或者漂移，影響畫面顯示時間。

（3）PCR抖動錯誤：PCR的精度必須高于500ns或PCR抖動量不得大于±500ns。PCR抖動過大，會影響到解碼時鐘抖動甚至失鎖。

通過IP網(wǎng)絡訪問M6100 TS Analyser界面即可實時監(jiān)視TS的情況。

4.5 采用Equalink?預失真技術

Equalin k?預失真技術使帶寬效率提高達10%。此項技術反映在轉發(fā)器上可額外增加一個高清（HD）頻道或兩個標清（SD）頻道，同時能夠保持與DVB-S或DVB-S2接收機、IRD或DTH機頂盒之間的互操作性。Equalink?帶來更多的視頻頻道，更多的載波，擴大地理覆蓋范圍。

4.6 采用冗余開關

M6100調制器可以在1+1和N+1網(wǎng)絡布局下運行，提供IP和傳輸流（TS）輸入源冗余，開關倒換時間低于1秒。轉換方便，只要使用許可密鑰就可以從ASI過渡到IP，從IF支持L波段。

5 M6100型調制器日常維護及注意事項

⊙ 調制器及其切換開關維護量小，日常巡視調制器及其切換開關前面板工作指示燈是否正常，檢查輸入輸出線纜接頭連接緊固情況，檢查風扇運轉情況。

⊙ 保持調制器及其切換開關的工作環(huán)境溫度和濕度相對穩(wěn)定。

⊙ 確保調制器及其切換開關的輸入電壓穩(wěn)定。

⊙ 定期對調制器參數(shù)進行核查，記錄，建議每半年對調制器輸出頻率穩(wěn)定度和輸出電平進行測量。

⊙ 定期對調制器切換開關進行手動、自動切換功能測試，建議每月進行一次。

⊙ 每半年對調制器及其切換開關進行常規(guī)除塵，并進行重啟，防止長時間運行出現(xiàn)死機現(xiàn)象。

做到上述幾點后，維護中還要注意：保持機房環(huán)境溫度適中（25℃±2℃），保持機房清潔，定時巡機，注意溫度和各項技術指標，密切注意細小的變化，及時查明原因。