在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,我們可以聽(tīng)到來(lái)自世界各地的CD音質(zhì)的廣播節(jié)目。然而,收聽(tīng)網(wǎng)上節(jié)目有其特殊要求和不便之處,收聽(tīng)成本也比較高。其實(shí),人們的收聽(tīng)要求是:隨時(shí)、隨地、便攜、便宜,并且收聽(tīng)習(xí)慣不用改變。有沒(méi)有什么手段可以滿足上述要求呢?
廣播技術(shù)發(fā)展到今天,滿足上述收聽(tīng)要求的手段已經(jīng)成熟并投入實(shí)際應(yīng)用,這就是衛(wèi)星直播廣播,而且它可以實(shí)現(xiàn)多媒體直播。
衛(wèi)星直播廣播利用衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)廣播節(jié)目的大范圍覆蓋,聽(tīng)眾可以使用與普通收音機(jī)相仿的接收機(jī)收聽(tīng)節(jié)目。由于節(jié)目是以數(shù)字方式傳送的,音質(zhì)可以達(dá)到CD級(jí),受自然條件的負(fù)面影響很小。
一、衛(wèi)星廣播的原理
衛(wèi)星廣播系統(tǒng)由地球同步衛(wèi)星、廣播上行站、數(shù)字接收機(jī)及地面控制運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)組成。廣播流程如下:
1、電臺(tái)的信號(hào)上行可以通過(guò)傳統(tǒng)的“總站”方法來(lái)實(shí)現(xiàn),即各電臺(tái)將信號(hào)傳給一個(gè)中心站進(jìn)行處理,然后再?gòu)倪@里統(tǒng)一傳輸給衛(wèi)星的透明轉(zhuǎn)發(fā)器部分。另一種方案是選擇采用更小、更方便的上行饋送站,通過(guò)星上處理轉(zhuǎn)發(fā)器將這些不同的信號(hào)轉(zhuǎn)換成單一的下行信號(hào),再發(fā)送回地面。
2、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器向地面發(fā)送數(shù)字廣播信號(hào),實(shí)現(xiàn)覆蓋。無(wú)論使用“總站”還是“分站”上行方式,傳輸?shù)接脩舳说男盘?hào)都是完全一樣的。
3、地面廣播接收機(jī)接收、播放節(jié)目。
就流程而言,衛(wèi)星廣播與衛(wèi)星電視基本相同。不同的是:衛(wèi)星廣播接收機(jī)無(wú)需大型拋物形天線,只要用小型便攜式接收機(jī)就可以收聽(tīng)廣播節(jié)目。接收機(jī)上帶有直徑為10cm左右的圓形天線。
衛(wèi)星廣播的特點(diǎn)是方向性不強(qiáng),這一點(diǎn)與數(shù)字衛(wèi)星電視廣播不同。在世界任何地區(qū),如山區(qū)、公海、森林都可以很清楚地收聽(tīng)節(jié)目,因?yàn)橹辈バl(wèi)星輻射功率大,覆蓋區(qū)域內(nèi)EIRP值高,故其接收系統(tǒng)比一般通信衛(wèi)星接收系統(tǒng)簡(jiǎn)單、小巧、價(jià)廉。
二、衛(wèi)星廣播的發(fā)展
廣播在20世紀(jì)20年代誕生后,經(jīng)歷了調(diào)幅、調(diào)頻兩個(gè)發(fā)展階段,正快步進(jìn)入數(shù)字化的第三個(gè)階段。首先登場(chǎng)的是歐洲國(guó)家于90年代中推出的DAB(digital audio broadcasting)系統(tǒng),它成為國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)認(rèn)可的地面數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)。近年來(lái),世界上不少有實(shí)力的廣播機(jī)構(gòu)紛紛以這一系統(tǒng)正式開(kāi)播或試播數(shù)字音頻節(jié)目。中國(guó)廣播媒體動(dòng)作十分迅速,1996年12月16日在廣東佛山廣播電視中心進(jìn)行了DAB首次試播。
時(shí)至20世紀(jì)末,經(jīng)國(guó)際電信聯(lián)盟認(rèn)可的另一套數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)已登場(chǎng)亮相。這就是世廣衛(wèi)星集團(tuán)(WorldSpace)推出的衛(wèi)星數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)。
衛(wèi)星廣播到現(xiàn)在經(jīng)歷了4個(gè)階段:
1、無(wú)壓縮的數(shù)字衛(wèi)星廣播(DSR):世界上最早的數(shù)字聲廣播,用于直接固定接收,一個(gè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器可傳送16套CD質(zhì)量的立體聲節(jié)目。傳送的節(jié)目通過(guò)頻率變換也可進(jìn)入電纜網(wǎng)。但缺點(diǎn)是不能移動(dòng)接收,沒(méi)有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),沒(méi)有進(jìn)行數(shù)據(jù)率壓縮,因此頻譜利用不經(jīng)濟(jì)。
2、阿斯特拉衛(wèi)星數(shù)字聲音廣播(ADR),與模擬電視節(jié)目一起,通過(guò)衛(wèi)星傳送,用于直接接收,也可整個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器完全用于傳送聲音廣播節(jié)目。特點(diǎn)是,使用了數(shù)字壓縮技術(shù),頻譜利用率高一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器可傳送12套(與模擬電視一起傳送時(shí))或48套(無(wú)電視節(jié)目時(shí))達(dá)CD質(zhì)量的立體聲節(jié)目,缺點(diǎn)是不適于移動(dòng)接收。
3、數(shù)字音頻廣播(DAB)其特點(diǎn)是:抗衰落能力強(qiáng),適合于固定便攜和移動(dòng)接收,可利用地面、電纜和衛(wèi)星進(jìn)行覆蓋,聲音質(zhì)量達(dá)CD水平,可工作于不同的波段(從VHF--L波段),可單頻網(wǎng)運(yùn)行,節(jié)約頻譜。是多媒體廣播,既可傳送聲音節(jié)目,又有大量的數(shù)據(jù)率可用于數(shù)據(jù)業(yè)。
4、世廣衛(wèi)星數(shù)字聲廣播(Worldspace),作用范圍大:三顆星可覆蓋整個(gè)南半球。波束多、信道多:每顆衛(wèi)星有3個(gè)波束,每個(gè)波束可有96個(gè)基本信道。
三、世廣衛(wèi)星廣播系統(tǒng)
世廣衛(wèi)星系統(tǒng)是由世廣衛(wèi)星集團(tuán)投入巨資創(chuàng)建的、目前全世界唯一的為全球提供數(shù)字音頻和多媒體衛(wèi)星直播業(yè)務(wù)的衛(wèi)星系統(tǒng)。
世廣衛(wèi)星集團(tuán)于1990年成立,總部在美國(guó)華盛頓,是一家提供數(shù)字音頻和多媒體廣播業(yè)務(wù)的新媒體跨國(guó)公司。
該衛(wèi)星系統(tǒng)有3顆同步軌道衛(wèi)星組成,分別稱為“亞洲之星”、“非洲之星”和“美洲之星”,用于覆蓋亞洲、非洲、拉丁美洲以及歐洲的部分地區(qū),覆蓋人口超過(guò)46億。其中“非洲之星”已于1998年10月發(fā)射成功并投入運(yùn)行,亞洲之星于2000年3月21日發(fā)射成功并投入運(yùn)行。亞洲之星北波束不但覆蓋了全部中國(guó)領(lǐng)土,還覆蓋蒙古、日本、俄羅斯、朝鮮、韓國(guó)、臺(tái)灣、香港和澳門等國(guó)家和地區(qū)
在世廣系統(tǒng)支持下,人們可以通過(guò)輕巧的便攜式接收機(jī),直接接收由衛(wèi)星傳送的音頻節(jié)目以及高速傳輸?shù)膱D像、文字、數(shù)據(jù)、軟件等多媒體數(shù)據(jù)。
·世廣衛(wèi)星資源
世廣的衛(wèi)星系統(tǒng)由三顆定位于赤道上空35000公里的地球同步衛(wèi)星構(gòu)成。
非洲之星(AfriStar):定點(diǎn)在東經(jīng)21度,覆蓋非洲、中東、海灣地區(qū)及近東部分地區(qū)。已于98年10月28日發(fā)射成功,并于99年10月投入商業(yè)運(yùn)行。
亞洲之星(AsiaStar):定點(diǎn)在東經(jīng)105度,覆蓋印度次大陸、中國(guó)、日本及印度尼西亞。已于2000年3月22日發(fā)射成功。
美洲之星(AmeriStar):定點(diǎn)在西經(jīng)95度,覆蓋拉丁美洲和加勒比地區(qū)。計(jì)劃于2001年底發(fā)射。
每顆星有兩種轉(zhuǎn)發(fā)器:透明轉(zhuǎn)發(fā)器(3個(gè))和處理轉(zhuǎn)發(fā)器(3個(gè))。每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器產(chǎn)生一個(gè)TDM載波,共六個(gè)TDM載波。
其中亞洲之星北波束覆蓋了全部中國(guó)領(lǐng)土。
世廣衛(wèi)星功率高,波束強(qiáng),每個(gè)波束可以傳送近一百套數(shù)字音頻節(jié)目或多媒體節(jié)目,覆蓋大約1400萬(wàn)平方公里的面積。
衛(wèi)星系統(tǒng)下行使用L波段,廣播機(jī)構(gòu)的上行線路使用X波段7025到7075兆赫頻段。世廣衛(wèi)星系統(tǒng)通過(guò)加大星上有效載荷的技術(shù)含量等措施,努力降低接收機(jī)的技術(shù)要求,從而有效降低了接收機(jī)的制造成本。
·世廣星上處理
世廣的每顆星上有兩種通訊載荷。一是有處理功能的載荷,一是透明轉(zhuǎn)發(fā)載荷。每一載荷有三個(gè)下行TDM載波。
1、處理有效載荷
處理載荷接收來(lái)自處理饋送站的6個(gè)上行SCPC FDMA基本信道載波組,經(jīng)變頻、基本信道載波區(qū)分、解調(diào)得到它們的基帶信號(hào)并與星上時(shí)鐘同步。根據(jù)廣播業(yè)務(wù)需要,基本信道比特由相應(yīng)的TDM比特流合成器放置在各自的TDM幀的時(shí)隙中。TDM比特流經(jīng)QPSK調(diào)制得到中頻,經(jīng)上變頻、功率放大得到L波段下行載波。
2、透明有效載波
每個(gè)上行TDM載波由透明上行總站發(fā)至衛(wèi)星。每顆衛(wèi)星上有三個(gè)透明轉(zhuǎn)發(fā)器,將上行TDM載波下變頻為1467-1492MHz頻段內(nèi)的載波,不做任何星上處理或信道轉(zhuǎn)接工作。每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器對(duì)接收到的TDM載波進(jìn)行中頻變換、載波、變復(fù)為L(zhǎng)波段、高功率放大后,經(jīng)天線發(fā)送得到下行波束。該下行TDM載波與處理轉(zhuǎn)發(fā)器的下行載波完全相同。
·世廣接收機(jī)及其原理
世廣衛(wèi)星接收機(jī)與普通收音機(jī)外形相仿,可直接接收衛(wèi)星廣播的數(shù)百個(gè)節(jié)目信道。不同之處在于其“可視性”——可以顯示節(jié)目頻道菜單。這些頻道中有保真率低的(相當(dāng)于中波電臺(tái)的音質(zhì))和保真率高的(相當(dāng)于最好的CD播放機(jī)的音質(zhì))。菜單滾動(dòng)顯示可以收到的所有節(jié)目。聽(tīng)眾可以事先根據(jù)自己喜歡的語(yǔ)種和節(jié)目類型,自定義一個(gè)節(jié)目單。例如,一個(gè)喜歡收聽(tīng)世界各地各種新聞的講英語(yǔ)的聽(tīng)眾可以將接收機(jī)設(shè)定為只顯示英語(yǔ)新聞節(jié)目。世廣接收機(jī)另一個(gè)特點(diǎn)是,可接收聲音、數(shù)據(jù)和圖像等多媒體數(shù)據(jù),屬于便攜式多媒體接收機(jī)。
世廣接收機(jī)通過(guò)小巧、可分離式天線直接接收衛(wèi)星的信號(hào)。世廣使用了專用的StarManTM集成電路芯片,使得接收機(jī)小巧、便宜,但是功能強(qiáng)大。
接收機(jī)以芯片STARMAN為核心,附加必要的輸入、輸出器件。其天線內(nèi)置,也可外接。有的型號(hào)除了接收衛(wèi)星廣播,還可接收調(diào)頻、調(diào)幅廣播。此外,世廣接收機(jī)還有以下特點(diǎn):
1、多波束接收;
2、按照語(yǔ)種和節(jié)目類型自動(dòng)選擇接收;
3、信道預(yù)置;
4、內(nèi)置加密技術(shù)用于收費(fèi)業(yè)務(wù)或定向業(yè)務(wù);
5、聲音可達(dá)到CD音質(zhì);
6、具有數(shù)據(jù)輸出接口;
7、提供完整的數(shù)據(jù)流及輔助業(yè)務(wù)。
接收機(jī)直接接收衛(wèi)星下行TDM載波。TDM載波由連續(xù)的TDM幀組成,幀長(zhǎng)138ms,以幀同步碼(MFP)開(kāi)始。每幀還有一個(gè)時(shí)隙控制通道的(TSCC),內(nèi)含接收機(jī)操作所需的各種信息以便為一個(gè)廣播信道提取相關(guān)的基本信道以及識(shí)別波束與TDM載波。接收機(jī)可調(diào)諧在覆蓋區(qū)內(nèi)任一個(gè)TDM載波上,然后進(jìn)行解調(diào)、TDM幀同步捕獲與恢復(fù)TSSC。利用TSSC信息,識(shí)別波束、載波,提取基本信道并重新組合成為接收機(jī)用戶所選擇的廣播信道。
每個(gè)廣播信道都含有一個(gè)業(yè)務(wù)控制頭(SCH),其中信息引導(dǎo)接收機(jī)從廣播信道中選擇所需的節(jié)目,將節(jié)目送至譯碼器,向接收機(jī)液晶顯示器發(fā)送字符信息及節(jié)目標(biāo)記。
重新組合后的節(jié)目信道碼經(jīng)過(guò)FEC譯碼、去交織,得到原始的基帶比特流,經(jīng)過(guò)聲譯碼得到模擬的聲音。接收機(jī)可產(chǎn)生AM至CD立體聲的各種質(zhì)量的聲音,這取決于節(jié)目信道所用的碼速率。
接收機(jī)可在1467.184至1490.644MHz范圍內(nèi)自動(dòng)搜索調(diào)諧TDM載波,搜索步長(zhǎng)為0.460MHz。
世廣系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)為在接收機(jī)端廣播信道誤碼率小于10-4。接收鏈路余量與接收機(jī)G/T值有關(guān)。對(duì)于星上處理廣播方式,覆蓋鏈路余量如下表:
對(duì)于透明傳輸方式,上表中余量應(yīng)減1dB。
接收機(jī)可外接天線以方便直線接收,對(duì)于非遮擋的直線接收不存在任何問(wèn)題,甚至對(duì)于上百公里時(shí)速的車輛接收也是可能的。對(duì)于某些遮擋環(huán)境,只要遮擋損耗在鏈路余量?jī)?nèi),接收也是可以的。
世廣與其合作伙伴日立、JVC、松下、三洋基于收集的信息開(kāi)發(fā)了四種不同的接收機(jī)。每一種都不僅滿足很高的技術(shù)要求,而且還各有特色。這些設(shè)計(jì)使得消費(fèi)者可以根據(jù)不同的需要選擇適合自己的款式。
·世廣技術(shù)特點(diǎn)
世廣是目前衛(wèi)星廣播平臺(tái)的唯一提供商,發(fā)送和接收衛(wèi)星廣播都離不開(kāi)世廣衛(wèi)星廣播系統(tǒng)。下面就讓我們來(lái)看看世廣系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)。
1) 大范圍覆蓋。世廣現(xiàn)有三顆衛(wèi)星,每顆衛(wèi)星3個(gè)波束,每個(gè)波束覆蓋1400萬(wàn)平方公里。對(duì)中國(guó)而言,可以做到對(duì)整個(gè)國(guó)土100%的覆蓋。
2) 小巧靈便的便攜式接收機(jī)移動(dòng)接收。無(wú)論城市鄉(xiāng)村、內(nèi)地邊疆, 無(wú)論在高速行駛中或固定狀態(tài)下,使用CD盤大小的天線均可有滿意的接收效果。四家日本名牌廠商(日立,松下,三洋和JVC)已經(jīng)提供有為世廣標(biāo)準(zhǔn)制造的衛(wèi)星收音機(jī)產(chǎn)品,支持每套節(jié)目從8k~128k自適應(yīng)接收音頻和多媒體節(jié)目。世廣公司還開(kāi)發(fā)有接收卡產(chǎn)品可以支持同時(shí)接收雙128k衛(wèi)星信道節(jié)目。
3) 全世界制造成本最低的衛(wèi)星接收設(shè)備。世廣衛(wèi)星系統(tǒng)通過(guò)加大星上有效載荷的技術(shù)含量等措施,努力降低接收機(jī)的技術(shù)要求,從而有效降低了接收機(jī)的制造成本。由于在全球范圍覆蓋并啟動(dòng)市場(chǎng),因而接收機(jī)可以在較短時(shí)期內(nèi)迅速降低價(jià)格。
4) 衛(wèi)星信號(hào)直接被個(gè)人接收機(jī)接收。世廣衛(wèi)星以衛(wèi)星直播的方式直接覆蓋,直接向個(gè)人接收機(jī)傳送節(jié)目和信息,一般情況下不需要任何中間轉(zhuǎn)播、轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)節(jié),覆蓋綜合成本最低,用戶負(fù)擔(dān)最輕,而且最方便運(yùn)行管理,最容易推廣普及。
5) 最全面的媒介手段。世廣衛(wèi)星系統(tǒng)具有傳輸數(shù)字音頻、動(dòng)態(tài)圖像、可視數(shù)據(jù)等手段,可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)播出,也可以對(duì)各種文本方式文件進(jìn)行壓縮打包后傳送, 具有高速、無(wú)瓶頸的特點(diǎn),是最全面的電子信息傳播系統(tǒng)。對(duì)于遠(yuǎn)程教育、電子雜志發(fā)行、多媒體數(shù)據(jù)廣播、INTERNET網(wǎng)上公共信息發(fā)送等業(yè)務(wù),是理想的傳播覆蓋網(wǎng)絡(luò)。
6) 豐富的信道資源。世廣衛(wèi)星的每個(gè)波束下行速率為每秒1.53M比特,可以支持同時(shí)傳輸幾十套音頻和數(shù)據(jù)節(jié)目,而且可以靈活地根據(jù)節(jié)目速率的需求在不同的業(yè)務(wù)信道之間調(diào)配信道資源。
7) 方便的用戶管理和節(jié)目管理系統(tǒng)。世廣衛(wèi)星系統(tǒng)從信息源的發(fā)送,衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā),到個(gè)人接收機(jī)全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,可以方便地對(duì)每一個(gè)用戶、每一種業(yè)務(wù)、每一個(gè)節(jié)目、每一時(shí)段實(shí)行加解密管理和各種付費(fèi)管理。
8) 安全的信道鎖定和信道管理,杜絕境外節(jié)目落地。世廣系統(tǒng)通過(guò)接收機(jī)硬件鎖定接收信道和衛(wèi)星信道地面管理系統(tǒng)等多重手段,確保國(guó)家對(duì)衛(wèi)星節(jié)目的絕對(duì)控制,可以完全杜絕境外節(jié)目落地,也可以有效地對(duì)星上所有節(jié)目跟蹤監(jiān)控,可以隨時(shí)制止非法和違背國(guó)家政策法規(guī)的節(jié)目播出。節(jié)目信道監(jiān)控管理設(shè)施在境內(nèi)設(shè)置,由國(guó)家授權(quán)的管理部門管理。
四、國(guó)內(nèi)動(dòng)向
隨著生活水平的提高,人們對(duì)廣播音質(zhì)的要求今非昔比。中短波廣播已經(jīng)無(wú)法滿足聽(tīng)眾的要求。同時(shí),我國(guó)幅員遼闊,地貌多樣,有些地區(qū)人口居住相當(dāng)分散,層層接力式的發(fā)射方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效覆蓋,音質(zhì)較好的調(diào)頻廣播的覆蓋范圍更是有限,F(xiàn)在,雖然有了網(wǎng)上廣播這一全新的途徑,但是網(wǎng)上收聽(tīng)的軟硬件要求、不可移動(dòng)性和較高的收聽(tīng)成本把大部分人攔在了聽(tīng)眾群體之外。衛(wèi)星廣播則可以同時(shí)解決三大問(wèn)題:覆蓋問(wèn)題、音質(zhì)問(wèn)題和收聽(tīng)問(wèn)題。 中央人民廣播電臺(tái)作為國(guó)家臺(tái),面臨著解決覆蓋全部國(guó)土的問(wèn)題。從1997年,中央臺(tái)就開(kāi)始對(duì)世廣衛(wèi)星直播技術(shù)表現(xiàn)出了興趣。在中國(guó)通信廣播衛(wèi)星公司和世廣的配合下,中央臺(tái)進(jìn)行了L波段衛(wèi)星數(shù)字聲音廣播技術(shù)試驗(yàn),測(cè)試世廣亞洲之星東北波束廣播覆蓋范圍、場(chǎng)強(qiáng)和實(shí)際覆蓋效果。為此,世廣專門啟動(dòng)其地面控制系統(tǒng),調(diào)整亞洲之星東北、西北和南波束的覆蓋區(qū)域。中央臺(tái)選擇了中國(guó)通信衛(wèi)星公司建立在北京的東北旺衛(wèi)星上行站作為節(jié)目傳送的上行站。
試驗(yàn)內(nèi)容主要有兩項(xiàng):
1、 不同地理位置和邊緣地區(qū)的接收測(cè)試;
2、 移動(dòng)接收測(cè)試,包括汽車、火車移動(dòng)接收試驗(yàn)和江河客運(yùn)、海上航行移動(dòng)接收試驗(yàn)。
從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,總體收音效果并不受外界因素影響。 專家們?cè)诼?tīng)取了接收測(cè)試匯報(bào)并觀看、收聽(tīng)了演示后,表達(dá)了“L波段衛(wèi)星 數(shù)字聲音廣播具有廣播質(zhì)量高、覆蓋面廣等特點(diǎn)”,“不同速率的音質(zhì)效果、節(jié)目動(dòng)態(tài)加密、境外節(jié)目抑制、多媒體廣播等方面演示效果很好”.
那么,衛(wèi)星廣播在中國(guó)是否有市場(chǎng)呢?
對(duì)廣播節(jié)目的提供者而言,衛(wèi)星廣播技術(shù)相對(duì)于地面布點(diǎn)的覆蓋技術(shù)有其覆蓋面廣、運(yùn)行投資少和便于管理的優(yōu)勢(shì),具有很好的性能價(jià)格比。據(jù)估計(jì),如果采用32K和64K分別傳3路語(yǔ)言節(jié)目和1路立體聲音樂(lè)節(jié)目覆蓋全國(guó),五年需要投入人民幣1200萬(wàn)元左右。 而用10KW調(diào)頻發(fā)射機(jī)覆蓋我國(guó)全境,五年需投資約220億元。
對(duì)廣播收聽(tīng)者而言,世廣接收機(jī)的市場(chǎng)目標(biāo)價(jià)位定在500-1500元,是可以接受的。早期產(chǎn)品和未來(lái)的新潮款式將定位在1500元左右,大眾化普及型接收機(jī)將降至500元作用。這樣的價(jià)位是符合我國(guó)的社會(huì)消費(fèi)水平的。
摘自《廣播電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》2002.4