电视播控卫星接收系统研究

毕志刚

（大连新闻传媒集团技术中心，辽宁 大连 116023）

卫星广播业务是指利用卫星发送或转发信号，以供公众直接接收的无线通信业务[1]。卫星接收系统是卫星广播电视业务中用来接收卫星信号的技术系统，在电视播控系统中使用比较广泛，根据用途分类，主要有转发站、单收站以及家用直播卫星电视接收系统。

安全播出是电视播出业务的重中之重。卫星信号接收系统作为电视播控系统的信号源之一，要从系统技术架构与应用两个层面为电视播控系统提供信号链路保障，确保电视节目安全优质播出。

1.1 总 述

大连新闻传媒集团电视播控系统（原大连广播电视台电视播控系统）中的卫星接收系统主要由卫星天线系统（包括天线和高频头）、中频矩阵、功分器、卫星接收机等组成。如图1所示。

图1 卫星信号接收系统示意图

卫星天线接收指定的卫星、固定频段的卫星下行信号，经高频头降频后的中频信号进入中频矩阵或功分器。中频矩阵可自由调度不同的卫星天线的输入信号，分发给相应的卫星接收机。为了防止中频矩阵故障导致线路信号中断，系统中配置功分器作为中频矩阵的备份传输链路。同时，功分器还可作为部分长期固定不变的信号链路一部分，直接连接卫星接收机。卫星接收机将输入的信号解码后传送至总控矩阵，或者根据需要直接送给分控播出切换台或切换器（这种情况是为了减少重要节目如《新闻联播》信号传输的中间环节，作为其中一路信号使用，可与总控系统信号互为主备）。

1.2 卫星天线系统

卫星天线的作用是收集由卫星传来的微弱电磁波信号。卫星信号通过抛物面天线的反射后集中到焦点处，实现电磁波的能量的聚集，通过馈源和高频头，就可以接收到卫星波束信号[2]。卫星电视频段主要有C频段、Ku频段及Ka频段[3]。本系统中的部门自有卫星天线有9个，主要负责接收C波段和Ku波段卫星信号，分别对应1号—9号天线。其中，1，2号天线接收中星6D信号，3，4号天线接收中星6B信号。1，2，3号天线主要用来接收《新闻联播》《辽宁看新闻》高标清卫星信号，4号天线作为备份天线。5，6号天线接收亚洲5号Ku波段信号，8，9号天线接收亚洲9号Ku波段信号，主要用来对接本单位卫星车，完成数字 卫 星 新 闻 采 集（Digital Satellite News Gathering，DSNG）、赛事直播以及其他节目现场直播等工作任务。7号天线对接相关合作单位卫星车，实现C波段的DSNG和赛事直播等。各天线具体用途如表1 所示。

1.3 中频矩阵

中频信号的管理是卫星接收系统最关键的环节之一。如何管理多路输入中频信号，如何灵活可靠地传送这些中频信号，是一个核心的技术问题。本系统采用昆泰16×16中频矩阵，能够解决目前系统对于中频信号的管理和切换，可以将多达16路的卫星天线接收的信号任意切换给16路输出的任意一路。该中频矩阵支持双电源自动切换，提供高效可靠的切换模块，不仅可以灵活方便地将卫星信号切给任意一路交换机，还提供相应的冗余模块等高可靠性的技术支持，并可通过异步串行通信端口或以太网（TCP/IP）进行远程监控。

本系统中频矩阵接了13路输入信号，分别是有线卫星天线信号和部门自有卫星天线信号，输出9路信号分别连接9台卫星接收机。如图2所示。

图2 卫星接收系统拓扑图（高清信号）

1.4 卫星接收机

卫星接收机又叫综合接收解码器（Intergrated Receiver Decoder，IRD）[4]，在卫星接收系统中的主要功能是将卫星天线接收来的经过降频的中频信号进行解调、解扰、解码，输出视音频信号或数据流。本系统中原有24台卫星接收机，目前经常使用的有9台，主要用来接收高清卫星信号，包括5台PBI接收机和4台爱立信接收机。PBI接收机性能指标符合《广播电视先进音视频编解码 第1部分：视频》（GY/T 257.1—2012）AVS+行业标准，支持AVS+/DRA解 码及MPEG-2，MPEG-4 AVC/H.264解 码。爱立信接收机不支持AVS+解码，只支持MPEG-2、MPEG-4 AVC/H.264解码[5]。这两种品牌的接收机都支持CI解扰，通过更换不同的PCMCIA模块接收各种加密的卫星/有线/地面数字电视信号。此外，卫星接收机不仅仅支持Tuner输入，也支持ASI输入和TS/IP输入，信号经过解调、解扰后再通过其内置的再复用器模块，可以灵活地对多种输入码流进行再复用处理并重新生成单节目或多节目流，通过ASI与IP输出给后端设备。在本系统中，PBI接收机主要负责接收AVS+编码格式信号，爱立信接收机负责接收H.264、MPEG4编码格式信号。

2.1 转播《新闻联播》和《辽宁新闻》

对于地方电视台来说，转播中央新闻联播和省级新闻节目，既是政治任务也是技术任务。如何做到安全播出《新闻联播》和《辽宁新闻》，是电视播控部门的重要课题。本文主要从信号链路角度，探讨在确保安全播出的条件下，卫星接收系统在转播工作中的应用。

根据《广播电视安全播出管理实施细则》的规定要求，所播节目均应具备至少两路不同传输路由的信号源。送往播控系统的《新闻联播》和《辽宁新闻》播出信号源一般由卫星广播信号、光纤信号和微波信号三大信号源组成。三者中优先选择卫星信号作为主用的播出信号，当卫星信号出现噪声、中断等异常情况时采用光纤信号播出，微波信号作为二备信号。如此选择的原因就是卫星信号传输比较稳定，信号延迟低，而光纤信号的最大问题就是延迟较高。在实际应用中，光纤信号相对卫星信号有3 s以上的延迟。

在本单位播控系统中，《新闻联播》使用4台卫星接收机解码的4路信号作为播控系统的信号源，分别使用部门卫星天线输出的中频信号、有线前端卫星天线输出的中频信号、国干网光纤信号以及数字微波网信号作为卫星接收机的输入信号，为《新闻联播》节目播出提供一主三备4路信号。这4路信号包含了3种不同的信号链路，分别来自4个不同的设备，提供4路信号作为播控系统的输入信号，既满足了技术标准要求，也给节目播出提供了强壮的路由选择。《辽宁新闻》的路由设计与《新闻联播》的路由设计方案类似，这里不再赘述。

2.2 卫星信号现场直播

从表1可以看出，卫星接收系统除了转播《新闻联播》和《辽宁新闻》，还承担着外场电视节目现场直播的信号传输任务。外场电视节目现场直播任务包括新闻现场直播、大型活动及体育赛事等外场电视信号现场直播的远距离信号传输任务，比如每年的地方“两会”、中国足球超级联赛赛事及马拉松赛事等等。为实现卫星信号现场直播，卫星接收系统中有5个部门自有天线和3个有线前端卫星天线共8个天线可用于卫星信号接收天线，卫星接收机集群中有2台卫星接收机（13#、14#）用做专门的现场直播卫星信号的接收与解码，9#、10#接收机作为现场直播的备用接收机，在卫星接收机出现故障的时候，接替故障接收机的工作任务，确保电视节目播出安全。

卫星信号是电视信号的有效传播手段之一。卫星接收系统作为卫星电视系统不可或缺的一部分，在广播电视播控及总控系统中得到了广泛的应用。强壮的系统设计、合理的应用，是卫星接收系统安全稳定运行的关键，也是电视节目安全优质播出的重要保障技术手段之一。当前这套卫星接收系统运行稳定、可靠，在各应用层面展现出预期的强大功能，确保了电视节目安全优质播出。