衛星電視接收設備在干擾情況下的特性

李 彬

（上海廣播電視衛星地球站，上海 201114）

0 引言

隨著5G通信的飛速發展，給衛星通信帶來了前所未有的沖擊。由于通信頻率資源緊張，外部干擾常見的現象有：鄰星干擾；其他通信方式給衛星通信帶來的干擾；大自然給衛星通信帶來的干擾。本文將分析干擾對衛星電視接收設備帶來的影響。

1 接收設備性能

1.1 使用主要設備

使用的主要設備有：射頻采集板卡A、射頻采集板卡B、衛星接收機、頻譜儀、掃頻儀、衛星接收天線、調制器。

1.2 測試設備框圖

圖1 測試設備框圖

1.3 接收性能分析

針對射頻采集板卡A、射頻采集板卡B和衛星接收機，在不同功率電平的情況下，對接收性能進行分析比較。測試的指標有：載噪比、強度、誤碼率、頻率偏移、符號率偏移、星座圖、MER。調制方式采用DVB-S/QPSK、FEC3/4，在帶寬12 MHz的情況下，提升調制器發射功率，得到以下數據和結果。

表1 射頻采集板卡A

表2 射頻采集板卡B

表3 衛星接收機

根據測試結果分析，在小功率情況下，3種設備都能正常解調，但存在誤碼率高的情況，節目圖像有馬賽克拉條、聲音有卡頓情況，在提升調制器電平后，板卡A解調性能優于板卡B和衛星接收機，能夠率先正常解出節目圖像聲音。板卡A和板卡B都存在頻率偏移現象，分別是-8 Hz和-40 Hz，板卡A還存在符號率偏移4.09 K，說明檢測到的符號率和設置符號率存在差值。星座圖隨著信號電平提升，變得越來越好。而MER與信號電平無關，當改變信號電平強度時MER變化不大，且本身一直在變化。板卡A、板卡B和衛星接收機，都符合行業技術指標要求。

2 干擾情況解析

2.1 小干擾接收設備情況分析

在調制器輸出電平不變的情況下，開啟掃頻儀，模擬干擾情況。在小干擾時，通過頻譜監測載波，無明顯變化，各接收設備都能正常解調和解碼。

圖2 頻譜載波圖

2.2 提升干擾電平，接收設備情況分析

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

圖3 頻譜載波圖

在載波出現明顯變化的情況下，設備輸出的圖像，通過主觀評測，不時出現馬賽克和花屏情況，聲音也時斷時續。圖4左側為正常視頻圖像，右側圖像出現輕微馬賽克。

圖4 左側正常圖像，右側圖像馬賽克

2.3 增加干擾電平，接收設備情況分析

再次提升掃頻儀輸出電平，干擾信號壓制正常信號，接收設備解調失鎖，圖像中斷。

圖5 頻譜載波圖

3 結論分析

各接收設備性能差異不大，都符合國家標準，在解調和解碼方面都有自身特點，但是工作運行原理都相同。

在解調方面，影響節目質量的因素有：載噪比C/N, 代表了載波信號電平相對于噪聲而言的強弱程度。傳輸系統的可靠性是由載噪比所決定的，載噪比越大，信號越好。MER作為接收設備，用于傳送信號正確解碼的早期數據，MER應該跟功率無關，當變化信號強度時這個值變化不大，且本身一直在變化。星座圖可以看成數字信號的一個“二維眼圖”陣列，接收符合點在圖中越接近，信號質量就越好。星座圖對于判斷幅度失衡，相關干擾，調制誤差等指標有著很大作用。頻率偏移和符號率偏移對節目無明顯影響。

解碼方面，TR101290標準作為數字電視碼流監測標準，有著很重要的意義。它分為三個等級，第一級作為正確解碼所必須參數，有以下6個錯誤：同步丟失錯誤、同步字節錯誤，連續計數錯誤、PAT表錯誤、PMT表錯誤以及PID表錯誤。在實際衛星傳輸碼流中，連續監測到2個以上不正確的同步視為同步丟失錯誤，傳輸碼流丟失同步，會造成傳輸過程中有一部分數據丟失，直接影響解碼后的畫面聲音質量，常見的現象有：圖像出現卡頓、馬賽克、花屏現象，聲音出現卡頓不連續。連續監測到5個正常同步視為傳輸正常。傳輸過程中，數據包長保持188或204，但同步字節不是0X47，會導致接收設備無法正常解碼。傳輸碼流包頭中的連續計數器，隨著每個具有同樣PID的碼流包的變化而變化，給解碼設備提供正確的解碼順序。當傳輸碼流有丟包、包順序錯、包重疊現象，解碼設備將會無法正常解碼。PAT表定義了傳輸碼流中所有的節目，如果解碼設備無法正確識別PAT表信息，則無法搜索到相應節目，PAT超時會導致解碼設備解碼時間延長。節目映射表PMT包含了視頻、音頻和相關節目的其他數據，PMT錯誤也會導致無法解碼相應節目，PMT超時，節目切換時間會變長。每個PID都有碼流，如果解碼設備無法識別正確的PID將會造成該碼流無法正常解碼。第二級錯誤有：傳輸錯誤、CRC錯誤、PCR間隔錯誤、PCR抖動錯誤、PTS錯誤和CAT錯誤。第三級錯誤有十種。

在衛星傳輸過程中，存在著大量的干擾，影響著衛星電視接收設備正常工作。自然現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、交調干擾等。設備本身因素有設備電源波動、前端信號調制器故障。這些干擾歸納起來，對接收設備會造成影響的因素包括，信號強度和載噪比變差，設備在接收門限附近，造成誤碼率過高；接收設備出現大量連續計數錯，有的設備依靠網絡傳輸，網絡波動導致組播丟包現象，造成數據丟失，節目出現馬賽克和花屏等異常情況。

4 結束語

隨著大數據和人工智能技術的飛速發展，我們已經進入了萬物互聯的時代，接收設備已經不局限于單一的數字接收機、解碼器，而向多元化發展。基于網絡傳輸的板卡式、模塊化接收設備趨于成熟完善，在此基礎上，具有頻譜分析、解調監測、解碼分析等功能。在物聯網的運行模式下，不同種類的設備通過網絡相互關聯，提供統一標準的數據，人工智能AI模式將取代現有的運維模式，可全天候24小時管理各類設備，對各設備進行統一化運維監測，包括設備參數配置、設備報警監測、設備故障預警等。通過對系統全鏈路比對分析，在節目出現異態時，能全面地進行快速識別故障、精準高效，綜合分析判斷，區分干擾成因，給出最合理有效的補救措施。采用AI技術，可根據自身獨有的需求，給用戶提供個性化的服務，為人們提供美輪美奐、身臨其境的畫面、聲音效果。