介绍中星九号直播卫星标准

时间：2008-06-22 21:58:46 来源：作者：

先进卫星广播系统

2005年初，国家广电总局启动了我国卫星直播专用信号传输技术体制的预研与论证工作，并于2005年下半年正式下达任务，由广播科学研究院承担此项研究工作。广科院根据对项目总体需求

的分析及总局领导的具体指示精神，确定了项目研究工作“自主创新、适用可行、先进安全、研用结合”的核心原则。

项目研究工作从2005年9月正式启动，2005年底完成了主要的技术攻关工作，2006年1月底前实现了包括调制器与解调器在内的原型样机，可以进行实验室内的系统测试与演示工作。2006年3月到5月旬，在中央电视台、无线电台管理局等单位的大力支持与配合下，项目组完成了系统实验室内测试与现场开路测试，测试结果表明，系统能够达到设计目标。

同时，项目组针对测试中的问题，对部分技术环节完成了优化与完善，形成了先进卫星广播系统（ABS-S，Advanced Broadcasting System - Satellite）的技术体制建议。2006年8月，ABS-S专用解调芯片AVL1108一次流片成功，2006年9月，广科院完成了对该芯片及采用该芯片的接收机样机的性能测试。2006年10月到11月，完成了项目验收与标准化工作。

先进卫星广播系统的研究工作充分吸收，借鉴了国际卫星电视广播技术发展的思路与先进的设计理念，同时对包括信道编码、交织、符号映射、帧结构设计等技术环节采取了整体性能优化的指导思想，在重点技术环节上有所突破，实现了自主创新。

在ABS-S中采用的主要技术包括LDPC信道编码技术、高阶调制技术、高效的帧结构设计等。

1、信道编码技术

前向纠错编码技术一直以来是通信技术研究领域的重点。在香农信息论中已明确指出，在指定的条件下，信道的信息传输能力是受限的，同时存在某种信道编码方式可以达到这一极限，即所谓的香农限。因此信道编码技术研究的主要目标是在可获得的载噪比条件下，寻找一种信道编码方式，使信道传输效率尽可能地接近香农限。

1962年，R.G.Gallager在其博士论文中首先提出了LDPC码的概念，由于当时超大规模集成电路设计与制造技术尚未成熟，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码的价值被重新挖掘，成为当前编码领域的热点之一。LDPC码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，具有逼近香农限的优良特性，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。LDPC码被认为是目前最好的FEC编码方式之一，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。

ABS-S中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，并可以方便地在相同码长下，实现不同编码比率的LDPC码设计。

在DVB-S2中，采用了内码为LDPC码设计。

在 DVB-S2中，采用了内码为LDPC码，外码为BCH码的级联码结构。采用BCH作为外码主要有两个方面的目的，首先是在编码效率损失很小的情况下（小于2%），可以获得0.1-0.15DD左右的编码增益，进一步提高系统性能，在方案选择中体现出竞争优势；而更为重要的是DVB-S2中的LDPC码设计上存在一定的缺陷，在某些编码比率时其差错平底（Error Floor）达不到视频应用中QEF误比特率的要求（10-11误比特率或10-7误包率），必须通过外码级联的方式来降低差错平底。同时，在DVB- S2中规定广播应用时必须使用码字长度为64800比特的长码，这大大增加了芯片实现的复杂度与成本。

与DVB-S2相比，ABS-S在信道编码方案的设计上具有两个方面的优势。

首先，ABS-S的LDPC的码字长度为15360，且不同编码比率时，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。尽管在LDPC编码中，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-S2短码时，仍具有与 DVB-S2长码基本相当的性能。同时，较短的码长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。

其次，ABS-S仅依靠LDPC编码即能够实现低于10-7的误包率要求，这样就不需要额外级联BCH或其它形式的外码。通常，短码字的LDPC码具有较高的差错平底，ABS-S中的LDPC码能够在码字较短的同时提供低于10-7的误包率，充分体现出了在信道编码方案设计上的优势。

与 DVB-S2相同，ABS-S提供了从1/2到9/10的多种编码比率，其范围从1.3DB到11.25DB（QPSK与8PSK调制方式下），步进差值大约在1DB左右。这样，结合不同的滤波滚降因子可以为运营商提供相当精细的选择，从而根据系统实际应用条件充分发挥直播卫星的传输能力。

ABS-S中采用的LDPC信道编码方案的纠错性能曲线（QPSK调制方式下）：

另外，考虑到卫星载荷制造技术的进步，ABS-S中提供了16APSK和32APSK两种高阶调制方式，这两种方式在符号映射与比特交织上结合LDPC编码的特性进行了专门的设计，从而体现出了整体性能优化的设计理念。

2、帧结构设计

由于在信道编码上采用了LDPC线性分组码，因此在链路层必须提供必要的同步机制，即以帧为单位进行传输，并提供帧起始标识。在DVB-S2中采用了自相关性非常高序列作为帧起始（SOF）标识。ABS-S借鉴了这一思路，其唯一字（UW，Unique Word）长度为64个符号。

在 DVB-S2中，一个物理帧中只包含一个LDPC码字，这样在调制方式发生变化时（VCM或ACM方式下），物理帧的符号长度或时间长度将随调制方式不断改变，这就为接收端的同步带来很大的不便。ABS-S在设计上采用了另外一种思路，即固定物理帧长度（不含导频），在一个物理帧内可以传输不同调制方式的多个LDPC码字。同时，在ACM工作方式下，通过特定的数据结构NFCT对下一帧的结构进行描述，如各LDPC码字的调制方式、编码比率等。这样做最大的优势在于物理帧的时间长度固定，即同步字UW以相同的时间间隔出现，便于接收机进行同频搜索。同时，NFCT可以对一帧中多个LDPC码字的参数进行描述，而NFCT被放置在一帧的第一个LDPC码字中，同样通过LDPC进行编码，在信息量相同的条件下，其传效率明显高于DVB-S2中采用的里德-穆勒码（MODCOD字段）。

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