我国新一代卫星广播系统（ABS—S）

我 国 新 一 代 卫 星 广 播 系 统 
ABS—S在设计时充分吸取了先进的思想和理念．同时又针对现有可参考的DVB—S2系统的不足进行了合理的改进，使得ABS—S能够更好地为我国卫星直播业务的开展提供可靠的技术保障。ABS—S的创新与优势体现在：
（1） ABS—S在信道编码的设计上比DVB—S2更加优化。在ABS—S中，仅使用LDPC作为信道编码，而没有采用BCH作为外码(用来增强主要编码技术纠错能力的辅助编码)，提高了传输效率，同时仍然实现了10—7以下的差错平底，充分体现了较高的技术水平与技术优势。
（2）ABS—S的LDPC码型设计在性能与复杂度之间进行了更好的折中，在性能相当的前提下，ABS—S的码长还不到DVB—S2的四分之一，这一优化工作大大降低了ABS-S的实现难度，并缩短了信号传输延时。
（3）ABS—S采用了更为合理、更为高效的传输帧结构。该结构保证了传输帧长度不随调制方式的改变而变化，具有统一的符号长度。这一独特设计使得接收机能够具有更好的同步搜索性能，同时还可以实现不同编码调制方式的无缝衔接，提供了更大的业务配置灵活性，特别是能够更好地适应未来直播卫星或接收机技术的进步。另外，ABS—S帧结构在设计原则上还可以支持不同长度的导频信号的插入，以适应不同的高频头器件特性。
（4）ABS—S在比特交织和符号映射等信号处理环节上同样采用了独特的技术，这些技术能够充分发挥LDPC的优势，进一步优化整个系统的性能，体现了合理设计，全局优化的设计理念。
3.2 实验结果
为了验证ABS—S系统的先进性，对ABS—S系统进行了多次测试，并与国际标准DVB—S、DVB—S2进行了对比测试。经过实验室内以及利用现有Ku频段通信卫星进行的开路现场测试．详细的测试结果均表明：
（1）ABS—S明显优于目前普遍使用的DVB—S系统，在同等信号传输能力条件下，ABS—S载噪比门限要求比DVB—S低1.5—2dB；在同等信道条件下，ABS—S的信号传输能力高于DVB—S系统20—25％。
（2）ABS—S在性能上与DVB-S2基本相当，载噪比门限相差0.1-0.3dB，接近理论极限，而传输能力则略高于DVB—S2；同时，ABS—S的复杂度远低于DVB—S2．更加易于实现。
（3）ABS—S适应我国卫星直播业务开展的要求，提供了40余种不同的配置方案，可以最大限度地发挥系统能力，满足不同业务和应用的需求。
3.3 产业化推进
为保障我国卫星直播工作顺利进行，使得ABS—S技术不仅仅停留在科研成果的水平上，ABS-S系统的产业化准备工作也得到大力推动。
ABS—S的产业化推进工作共包括三方面的重要内容，即接收机专用解调芯片、接收机、专业调制器设备。
（1）在芯片设计、生产的问题上，充分考虑其可靠性、可控性、竞争性、阶段性。ABS—S专用解调芯片AVL1108一次流片成功，该芯片实现水平高，主要性能指标完全达到或超过设计目标，产品稳定可靠。AVL1108作为ABS—S专用芯片，不与DVB-S或DVB—S2兼容，从而一定程度上保证了接收机产品的安全性。
（2）在专业调制器设备的开发上，考虑到调制器产品需求量小、专业性强的特点，采取了委托开发的方式开展合作，并通过协议方式严格限定了调制器产品的销售范围。目前，ABS—S专业调制器产品NTC／2278／xP的开发已全部完成，具备了接受订货的能力，完全能够满足“村村通”卫星上行平台建设工作的要求。
（3）在接收机的开发上，坚持完全立足国内、确保产品质量、鼓励公平竞争的原则，有计划地扶持帮助国内接收机生产企业提供出符合特定功能和性能要求的接收机产品，目前，已经具有年产1500万台接收机的产业基础。
3.4 ABS—S系统和“村村通”项目
广播电视村村通是党和国家组织实施的一项民心工程和德政工程。自实施以来，“村村通”工程已基本解决了我国已通电行政村和5O户以上自然村广播电视信号覆盖“盲区”群众收听广播，收看电视节目问题。作为新农村文化建设的一号工程，农村公共文化服务体系的重要组成部分，广播电视村村通工作已明确列入我国”十一五”发展规划纲要。
针对我国20户以上已通电自然村地处偏远，居住分散，地形复杂等特点，卫星直播以其投资少、见效快，维护成本低，农民群众负担小等突出优势，成为解决这些地区广播电视覆盖问题最为直接、便捷的技术手段。在我国“村村通”卫星直播业务中，将采用由广播科学研究院自主开发的“先进卫星广播系统(ABS—S)”信号传输技术。
 
国家广播电影电视总局已根据ABS—S系统，编制了广播电影电视行业卫星信道传输技术要求。以及相应的接收机行业技术要求。
ABS—S直播卫星技术规范．是建国以来广电系统第一次自主研发的、具有自主知识产权的重要系统技术规范。是广电系统立足自主创新，立足民族工业推动广电发展的具体实践，标志着我国广电系统科研工作从过去单纯的跟踪研究向自主创新研究的转变。卫星直播是广播电视传输手段的一个重要组成部分，对丰富我国广播电视覆盖手段，提高我国广播电视覆盖率，特别是在偏远地区大力推进”村村通”工程具有重大的实际意义
目前，国际上主要有三种卫星广播标准：DVB—S、DVB—DSNG和DVB—S2。DVB—S系统标准于1993发布，是公认的最成功的两个系统之一 (DVB—S和GSM标准)。同时被全球直播（DTH．Direct To Home)卫星电视广播商大量采用。DVB—S系统采用QPSK调制方式．RS+卷积码的级联码纠错编码方案。1998年，DVB组织发布了第二个卫星广播标准DVB—DSNG，该系统是DVB—S系统的延伸，在原来的基础上增加了高阶调制(8PSK、16QAM)。但是这两个系统中的前向纠错编码是一样的．其纠错性能略显不足。
最近几年，随着数字通信技术的发展，特别是适合迭代译码的纠错码技术的发展，给通信系统的创新带来了新的动力。另外，消费者和运营商都希望卫星具有更大的通信容量以便提供更多的新业务。2003年，DVB组织发布了基于低密度奇偶校验编码(LDPC)和BCH码的DVB—S2系统，也就是欧洲的第二代卫星广播系统，该系统已经被ITU一R和欧洲通信标准协会ETSI接受。由于DVB—S2系统数据传输吞吐能力比DVB—S提高了30％，因此DVB—S2标准作为广播通信技术发展到新水平的标志，受到广泛关注。
国家广播电影电视总局广播科学研究院研制的新一代卫星电视广播系统(ABS—S)，与DVB—S2系统相比，具有相同的性能，但复杂程度较低。
与现有的DVB—S2标准比较，ABS—S具有以下几点优势：
（1）没有BCH码，减小了编码及系统的复杂度。
（2）采用较短的帧长，降低了实现系统的成本。
（3）更好的同步性能(基于优化的帧结构)。
（4）更简化的帧结构。
（5）固定码率调制(CCM)、可变码率调制(VCM)及自适应编码调制(ACM)模式可以无缝结合使用。
ABS—S具有如下特点：
（1）高质量信号采用无导频的模式，而对于由于使用低廉射频器件引起的噪声信号，可以采用有导频模式。
（2）FEC只使用具有强大纠错能力的LDPC编码。
（3）对于不同的应用，可以使用不同的码率，并具有四种调制方式：QPSK、8PSK、16APSK和32APSK。
（4）三种咸形滤波滚降因子：0.2、0.25和0.35。
（5）ACM可应用于互联网技术中。
ABS—S系统能够支持基于用户端的综合接收解码器、PC或其他专业级双向卫星通讯设备的交互式服务。其回传信道可以是任何能够支持卫星回传通信的标准或现有的规范．比如DVB—RCS等等。在这些应用中．传输的数据格式可以是TS流，也可以是通用数据流。通过封装，ABS—S系统可以支持诸如IP的一些协议。封装的协议遵循EN301 192或者IPTV中的一些协议
2.1 ABS—S系统概述
ABS—S是卫星直播应用的传输标准．定义了编码调制方式、帧结构及物理层信令。系统定义了多种编码及调制方式，以适应不同卫星广播业务的需求。ABS—S传输系统的功能框图如图1所示（略），基带格式化模块将输入流格式化为前向纠错块，然后将每一前向纠错块送入LDPC编码器，经编码后得到相应的码字，比特映射后，插入同步字和其它必要的头信息．经过根升余弦（RRC）滤波器脉冲成形，最后上变频至Ku波段射频频率。在接收信号载噪比高于门限电平时．可以保证准无误接收（PER >10 -7 )。
2.2 应用范围
ABS—S可提供以下业务：
（1）广播业务：可支持电视直播业务．包括高清晰电视直播。
（2） 交互式业务：通过卫星回传信道．很容易满足用户的特殊需求，例如：天气预报．节目、购物．游戏等信息。
（3）数字卫星新闻采集(DSNG)业务。
（4）专业级业务：可提供双向Internet服务。
2.3 前向纠错LDPC码
前向纠错编码(FEC)与调制技术，是提高卫星性能的关键因素，尤其是在较高噪声和干扰环境下。LDPC是由R.G Gallager于1962年在其博士论文中首先提出的，由于当时超大规模集成电路(VLSL )尚未成熟，难以逾越的复杂程度使其被束之高阁，1995年．受Turbo码成功的启示，MacKay和Neal研究的迭代译码算法使LDPC的价值被重新挖掘，成为当前编码领域的热点之一。LDPC是一种具有稀疏校验矩阵(校验矩阵中1的个数比较少)的线性分组码，具有逼近香浓极限的优良特性．译码复杂度只与码长成线性关系，编码复杂程度适中，在码长较长的情况下，仍然可以保证有效译码，在信道环境较差的移动通信、卫星通信方面得到广泛的应用。LDPC是到目前为止最好的FEC之一。
ABS—S系统采用了一类高度结构化的LDPC码。该结构的LDPC码，其编解码复杂度低，并可以在相同码长条件下，方便地实现不同码率的LDPC码设计。
DVB—S2系统中，为了降低误码率，减小错误平底(error floor)，采用了内码为LDPC码，外码为BCH码的级联码结构，在每个LDPC码字内，BCFT码可以纠正8到12个比特的错误。与DVB—S2系统相比，ABS—S具有以下两个优势：（1）ABS—S的LDPC码的码长度为15360，且不同码率时，码长固定，而DVB—S2的LDPC码分长码与短码，其长度分别是64800和16200。众所周知，在纠错码领域，LDPC码字长度较长时，具有更好的逼近香农极限特性，可以减小突发差错对译码的影响。然而，ABS—S系统中的LDPC码，具有与DVB—S2中长码基本相同的性能。同时，短码在硬件设计时具有编解码简单及硬件成本低廉的特点，更易于被市场接受；（2）ABS—S系统能够实现低于10-7的误帧率FER要求。与其相比，DVB—S2中的LDPC码不能提供低于10-7的误帧率，必须通过级联BCH外码才能降低错误平底，达到10-7的误帧率要求。同时，通常短码字的LDPC码具有较高的错误基底．然而，ABS-S中的LDPC码能够提供底于10-7“的REF，并具有较低的错误平底  （本文已被浏览 1370 次）