衛(wèi)星地球站數字調制器特性分析與應用舉例

趙紅艷 吉林人民廣播電臺

衛(wèi)星地球站數字調制器特性分析與應用舉例

趙紅艷 吉林人民廣播電臺

本文對衛(wèi)星地球站常用幾種品牌數字調制器之間的特性差別進行了闡述，并對型號為M6100的調制器及其型號為AZ212切換開關的應用事項進行了分析。

衛(wèi)星地球站 調制器 切換開磁 配置 應用

衛(wèi)星地球站應用的數字調制器，其主要功能是將信號源編碼器輸出的數字信號進行調制、加擾等數字處理，最終形成中頻載波信號。

衛(wèi)星地球站及衛(wèi)星車應用的調制器產品主要有以下供應商及型號：美國康訊公司（RADYNE公司）的DM240XR、美國天堂數據有限公司（PARADISE DATACOM公司）的PD80 Vision、美國Comtech通信公司的CDM710 、比利時 Newtec 公司的M6100等。近年來，伴隨衛(wèi)星通信事業(yè)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星通信產品的性能得到不斷提高，調制器生產商不僅僅局限于其有限的主要功能，更是從用戶需求方面考慮開發(fā)了諸多附加功能。其中一直專著于 DVB 調制器的技術研發(fā)和產品生產的比利時 Newtec 公司 DVB 調制器，以其卓越的產品技術性能和貼近用戶需求的功能設計一直受到各方用戶的好評，并贏得了巨大的市場份額，國家廣電總局無線局、國內各省廣電衛(wèi)星地球站及衛(wèi)星車等相繼使用該產品。

本文就幾種常見調制器的性能參數做以比較分析，并對當今較為流行的Newtec 調制器M6100 產品的參數配置和使用中的事項做以闡述，以便對其性能了解有助于最大化地應用。

一、幾大國外調制器產品之間性能的主要區(qū)別

1、輸出電平的動態(tài)范圍不同。最大可以達到+10dBm，最小可以達到－30dBm。一般地，衛(wèi)星通信上行系統(tǒng)用的調制器輸出電平的動態(tài)范圍只要在0dBm至－25dBm之間就可以滿足鏈路電平的搭配。

2、輸入信號端口類型不同。通用的輸入端口為ASI 、BNC (F) －75 歐姆（同軸）。早期的產品只具有一路ASI端口，而今的產品除了可以做到具有兩路ASI端口、兩路端口可輸入不同的ASI碼流并實現自動切換，還增加了IP信號輸入端口。因為隨著TS分組以IP格式封裝技術的普遍應用，所以調制器產品又增設了TS OVER IP輸入的以太網端口。

3、增加輸出監(jiān)測端口。一般地，調制器的輸出中頻頻率為50－180MHz可調(10Hz步進)， BNC （F）－75歐姆。對其輸出射頻信號的監(jiān)測，需在上行系統(tǒng)的鏈路中串入功率分配器，將分配器其中一路的輸出接塊上變頻設備，使中頻信號變成L 波段信號進行監(jiān)測。此種方式實現監(jiān)測，除了增加設備和連線較為繁瑣外，還會因功率分配器所接負載的增減引起上行射頻系統(tǒng)電平的變化，不利于播出系統(tǒng)的穩(wěn)定播出。

產品中內置塊上變頻器，直接附加輸出L波段(950 MHz-2150 MHz)信號，用戶可方便地實現監(jiān)測功能。L波段監(jiān)測輸出接口多采用 SMA (F)－50 歐姆，塊上變頻器的本振頻率為1GHz左右。

4、速率自適應功能。一般來說，調制器一旦設置好輸出波特率，就必須嚴格要求調制器的輸入的速率，方可實現兩者相適應匹配。有了速率自適應功能，解決了輸入速率變動導致無法實現調制輸出的問題。

5、輸出波特率的范圍不同。一般地，調制器可配置的波特率范圍從10K左右到幾十M左右，波特率的上限越高，設備價格就越昂貴，用戶可根據自身需求選擇適當的波特率的范圍。有些設備設置了許可密鑰，用戶只需在未來業(yè)務拓展時向設備供應商取得授權即可擴展輸出波特率的范圍。

6、支持的調制體系種類不同，主要有：

DVB－S ： QPSK

DVB－DSNG ： 8PSK、16QAM

DVB－S2 ： 8PSK、16APSK、32APSK

用戶可在配置菜單中選擇合適自身傳輸的需求調制體系，或向設備供應商取得所需的授權即可，雖然調制器支持的調制體系可以做到多種類，但最終用戶一般只采用一種工作方式不會改變。

7、增加內置的TS碼流分析工具。該功能對用戶來說非常貼心，雖不是調制器的標配，但內置TS碼流分析工具可以對輸入TS碼流按照TR101-290標準進行第一級和第二級的檢查和分析，有助于分析判斷和查找碼流錯誤原因。

8、產品技術指標的差異。調制器的技術指標主要有回波損耗、雜散等。其中雜散信號主要反映了地球站上行系統(tǒng)中與載波無關的噪聲和與載波有關的寄生信號，廣播電視衛(wèi)星地球站對雜散指標的標準要求相當嚴格，而調制器是上行射頻鏈路的第一級，它的技術指標是影響整個上行射頻系統(tǒng)指標的關鍵因素之一。整個射頻上行鏈路的雜散指標要求為：帶內≤－55dBc，帶外≤－65 dBc。某些品牌的調制器雜散指標不高，只能滿足產品出廠指標和國際衛(wèi)星組織INTELSAT根據CCIR帶外輻射限制的指標，低于《衛(wèi)星廣播電視地球站技術驗收規(guī)范》中對帶內、帶外雜散指標的要求。以Newtec 的M6100調制器為例，其雜散指標可以做到：

帶內 優(yōu)于－65 dBc/4kHz @ +5 dBm ＞ 256kBaud

帶外 優(yōu)于－ 65 dBc/4kHz @ +5 dBm ＞ 256kBaud

而有的品牌調制器，其技術性能參數中提到只是優(yōu)于－55dBc，用戶在選購時需注意。

9、調制器的升級內容發(fā)生了改變。調制器產品的升級，主要是對軟件方面存在的BUG等進行修復。而今，有些調制器產品還賦予了升級另一層面的意義，即：用戶只需向設備供應商付費授權，硬件勿需改動，即可開通諸多已內置的功能選件、增加范圍，如調制體系、編碼方式、最大調制符號率等等，不需更換設備即可滿足未來高清上星、DSNG、IP數據等業(yè)務拓展的需求。

二、調制器的應用舉例

調制器的基本參數如前向糾錯、符號率、輸出頻率、輸出功率等的設置在此就不做陳述。現就調制器M6100及其配套切換開關AZ212應用方面的若干事項做以說明。

1、調制器M6100參數的配置

1.1 、TS碼率是否進行自動適配 — ON。該產品可以將輸入信號TS碼流中的空包過濾掉，再插入新的空包以適應與輸入相比更高或低的速率以適應調制后碼流的碼率。運用此功能，可方便地實現在調制符號率與輸入的比特率在不適配的情況下仍能正常、穩(wěn)定地傳輸運行。

1.2 、調制器的接口出現告警時，是否進行切換 —ON。當在線工作的調制器輸入信號出現錯誤時，就切換到冗余備份調制器，只要冗余備份調制器輸入的信號正常，即可保證傳輸質量。該功能保障了衛(wèi)星電視節(jié)目的安全播出，值得用戶為該款產品點贊。

1.3 、配置參數修改后要確認。在IE頁面，進入調制器專家模式進行修訂參數配置后，“cfg saved(config saved)” 顯示紅燈，若在此狀態(tài)下調制器斷電后再開啟，所做參數的修訂不會生效，只有“save”替代里面的初始化配置“initialconfig”方可存貯記憶，因為開機引導會進入“initialconfig”，方可實現新配置參數的更新。

2、運用內置MPEG傳輸流分析儀進行監(jiān)測

用戶可以使用IE界面訪問調制器，通過內置的TS分析軟件實現碼流的告警監(jiān)測分析，PCR抖動測量等。

從像控點的布設方案可以看出，方案一與方案二的區(qū)別在于，方案一在測區(qū)周邊未進行像控點加密，方案二在測區(qū)周邊做了像控點加密，兩種方案在測區(qū)內的布設方法是相同的。在測區(qū)周邊均進行加密布點的情況下，設計了方案三、方案四，這兩種方案與方案二的區(qū)別在于，在方案二的基礎上，兩個方案在測區(qū)內，旁向方向的像控點間隔航線數在增加。

調制器內置MPEG傳送流分析儀基于TR101- 290標準，選取監(jiān)測第一級和第二級的重要參數，能夠連續(xù)監(jiān)視并檢測比特率、抖動、常規(guī)和虛假包的標識符。監(jiān)測分析的參數第一級共四種錯誤，分別是同步丟失錯誤、同步字節(jié)錯誤、PAT錯誤、連續(xù)計數錯誤。第二級共三種錯誤，分別是傳輸錯誤、PCR間隔錯誤、PCR抖動錯誤。

3、調制器M6100的切換開關AZ212

AZ212切換開關可以實現在線和旁路的調制器之間切換時間為毫秒級，經實踐證實，調制器切換可實現對主觀監(jiān)測畫面無影響。

3.1 、切換開關AZ212切換的條件

調制器切換的條件有兩種：一是調制器本身故障，二是調制器接口告警。滿足切換條件后是否進行切換可進行設置。

調制器設備檢測自身故障的告警主要有以下幾點：溫度、供電、引導配置失敗、前面板檢測失敗等。

調制器設備檢測到接口告警信息主要有；TS over IP沒有數據輸入、TS over IP緩存器上下溢出、TS over IP RTP 不同步、TS over IP比特率無效、ASI 無輸入信號、ASI 錯誤的傳輸流比特率、ASI輸入無數據、ASI輸入緩沖器溢出、調制器無輸入幀同步、調制器緩沖器溢出、調制器合成器無輸出、參考時鐘無、參考時鐘沒鎖定等。

切換開關后面板接口連接示意圖如下：

正常（常閉）狀態(tài)下，A、C聯通以及B、D聯通（圖中左）；切換到備份（常開）狀態(tài)下，A、D聯通以及C、B聯通（圖中右）。

切換開關可以實現以A、B、C、D任意端口為切換開關的輸出。例如：主用調制器接A，備用調制器接B，C為切換開關的輸出。

3.3 、切換的模式

切換模式除了可實現手動切換、自動切換外，還可設置為主動模式或被動模式來滿足撥通切換需求。