Ka频段卫星广播电视发展展望.doc

闫鸿阁国家广电总局无线电台管理局摘要：Ka 频段卫星通信具有可用带宽宽、抗干扰能力强、覆盖范围小、功率大等特点，具备为我国边远地区广大群众提供通信、互联网接入、收听收看丰富多彩广播电视节目的能力，是实现公共文化服务均等化的重要方式。同时，目前 的 C 频段和 Ku 频段的卫星已经日趋饱和，发展 Ka 频段卫星势在必行。我国广播电视现状民群众除了需要满足基本的广播电视公共服务需求外，还需要收看到身边的新闻、故事，而目前地面数字 电视也仅能收看到本市、本县的一套电视节目，无法 像有线电视那样提供大量本地化的广播电视节目。1广播电视传输覆盖主要有无线、有线、卫星三种技术手段，每种手段有各自的技术特点、传播规律和 适用范围。无线覆盖是政府提供广播电视基本公共服 务的主要手段，但受频率资源限制，传输的节目数量 有限（在一个地区一般发射 5 套左右模拟电视节目）。 目前，各地无线电视主要转播 CCTV-1、CCTV-7 和本 省、本市、本县的电视节目，采取不加密、不收费的方 式为城乡人民群众提供基本公共服务。有线电视传输节目套数多、画面质量好，可以提 供双向交互、多样化、个性化、本地化的广播电视节目 和信息服务，但网络的建设和运行维护成本较高，主 要适用于覆盖城镇和人口密集的地区。目前，有线网 络已经成为城镇居民收看电视的主要手段，通过每月 收取 1028 元基本收视维护费的方式为人民群众提 供公益性有偿服务。我国幅员辽阔，除了 2 亿户有线电视用户外，在 广大农村地区，还有 2 亿多户家庭主要依靠无线方式 接收广播电视信号。为此，2008 年以来，广电总局开 展直播卫星村村通工程；2011 年以来，广电总局开始 大力推进直播卫星户户通工程；有效地解决了我国广 大农村地区群众收看多套节目的迫切需求。然而，随着社会进步和生活水平的提高，广大人国际上主要 Ka 频段卫星情况2目前，国际上在同步轨道上的 Ka 频段卫星有很多，现投入商业运营且较为成功的主要有以下 Ka 频 段卫星：Telesat 公司的 Anik2 卫星，主要用于美国和加 拿大边远地区和农村的宽带通信业务；泰国 Shin 公 司的 ipstar 卫星，主要用于亚太地区的广播和宽带通 信业务；休斯公司的 DirecTV 系列卫星，主要用于北 美的广播电视直播到户业务；美国休斯网络公司的 Spaceway3 卫星，主要用于北美、阿拉斯加、夏威夷和 部分拉美地区的 IP 数据和宽带多媒体应用业务；英 国 Avanti 公司的 Hylas 1、2 卫星，主要用于欧洲、中 东和非洲的宽带互联网通信业务；SES 公司的 Astra3B 卫星，主要用于欧洲和中东的广播电视直播到户 业务和双向宽带通信业务；日本的 KiZuNa 卫 星（WIND），主要用于宽带互联网工程测试和演示业务。 此外，国际上目前有几十个国家正在向国际电联 申报大量的 Ka 频段广播电视业务卫星网络资料，这就使有限的同步卫星轨位资源非常紧张。盖。Ka 频段卫星的区域化波束覆盖的特点，正好Ka 频段卫星技术特点3合本地化和区域化广播电视业务的传输，实现本地盖。此外，伴随着 Ka 频段卫星广播电视业务的投入Ka 频段卫星具有频带宽、干扰小等优点，为了减小终端设备的体积，实现便携功能，Ka 频段卫星需大 幅度提升有效辐射功率，为实现这一点，就必须减小 覆盖范围，这样同一频率资源就能够实现在不同地区 各自的应用，大大提高了频率的使用效率，带宽也成 倍增加。虽然 Ka 频段卫星受到雨衰的影响较大，世界 各国尚未找到彻底解决的方法，但伴随着接收技术的 进步，新编码方式带来效率的提升，使用需求和应用 的不断增加，Ka 频段卫星必将在未来的卫星通信中 占据重要的位置。目前，国内外对 Ka 频段卫星的研究 和试验已有 20 多年，在国际上已进入实用阶段，主要 应用于电视直播到户业务、通信广播业务、边远地区 宽带互联业务以及军事战术通信等方面，尤其在近几 年，其应用得到了迅猛发展。我国在 Ka 频段卫星通信的一些领域的研究在世 界上处于领先地位，但总体仍处于起步阶段，目前最 主要的工作是研究和规划未来各个方面的应用模式。用，国家卫星广播势必将会形成直播卫星平台播出国性、统一性的节目和 Ka 频段卫星播出本地化、区化节目的新格局。4.2满足广播电视推送业务的需求使用推送的手段，可以将大量广播电视等信息源推送并存储在用户机顶盒的硬盘中，用户按需要时点播所需节目，在电视机上接收观看。虽然我国星广播电视推送业务正处于起步阶段，但从广大群的生活习惯、收视习惯的差异性和特殊性分析，推业务必将会快速发展。同卫星广播电视播出业务样，推送业务也可以实现通过直播卫星平台推送全公益性、统一性的节目，使用 Ka 频段卫星实现全国地业务的推送。目前，国家正大力发展文化信息资共享工程、农村党员教育业务、卫星宽带学习等均以使用推送的手段，使用直播星、Ka 频段卫星实现种需求。这种方式和布局尤其适合在我国中西部不发地区，地理条件差及岛屿等地区，投资少、见效快护成本低。4.3实现高清电视、3D 电视等大容量节目播出需4Ka 频段卫星广播电视的应用模式从国内外卫星通信情况来看，最为成功的应用是广播电视覆盖。考虑到我国的国情，未来很长一段时 间，Ka 频段卫星的主要应用还是会在广播电视方面。4.1满足广播电视区域化收听收看需求广电总局在全国农村地区开展了广播电视直播 卫星村村通和户户通公共服务，这使得在我国无法收 看到有线电视的群众可以通过购买直播卫星接收设 施，享受到广播电视直播卫星公共服务。满足了全国 特别是有线无法到达的边远、岛屿等地区人民群众收 听收看基本广播电视的需求，能够收看到几十套广播 电视节目。但要看到，目前很多广播电视节目内容非 常相似，差异性不大，而我国是多民族多文化国家，区 域文化差异很大，人民群众更愿意收看到这种区域 化、本地化以及身边的广播电视节目。为此，各省、市、 县均因地制宜编排制作出大量符合国家和本地宣传 服务要求的广播电视节目，这些节目已经在本地有线 电视网中播出，得到了广泛的好评；而直播卫星实现 的是全国范围覆盖，有限的频率资源和固定的传输方 式是无法实现这种大量的区域化和本地化节目的覆未来几年，我国高清电视和 3D 电视业务将会速发展，按照目前国家广播电视的政策，我国省级下的广播电视业务是不允许通过全国覆盖卫星进传输的，这就造成了未来市、县一级的广播电视高业务只能在有线网络中传输，而通过大容量的 Ka段卫星可以传输大量高清业务，同时也满足国家政要求。另外，Ka 频段卫星的通信和宽带互联也是主的应用方式之一，尤其是在边远地区、山区、岛屿地，现有的其他通信方式难以到达，同时，Ka 频段星通信设备尺寸很小，便于携带，再进一步完善星和星下的通信交换技术，并与现有的通信和宽带互网络有机结合，可以真正的让用户有“无处不在”、“时随地”的宽带通信感受。Ka 频段卫星技术和应用研究5Ka 频段卫星通信技术从前端平台系统到调制输系统再到星上处理系统以及卫星接收处理系统期72201 2 年第 1 0 期（总第274我国是世界第二经济大国，国土辽阔，人口众多，理。很显然，未来在 Ka 频段的广播电视、通信、宽带互联的需求量是巨大的；而开展卫星通信和广播业务是需 要有发射卫星的可用频率和轨位资源，而卫星的频率 和轨位资源是全球参与竞争的，资源有限，先占先得。 因此，国家工信部、广电部门均已设专项，进行 Ka 频 段卫星广播业务的频率和轨位的申请，但仍需要继续 深入研究、加快研究，制定我国 Ka 频段卫星的应用模 型，提出相应频率和轨位需求。从目前国家正开展的广播电视直播卫星公共服 务上来看，未来在中星 9 号直播卫星上将会有过亿数 量级的广播电视用户，为了便于这些用户能够从 Ka 频段卫星实现收看本地区的广播电视节目，不必使用 多个天线重复进行安装调整，我国的第一颗 Ka 频段 广播电视卫星的轨位应首先考虑在东经 92.2。5.2Ka 频段卫星高可用信道编码和高效信源编码 应用研究因为 Ka 频段传输受降雨等影响较大，单从提高 发射功率一个方面来解决，效果并不理想，而增大接 收天线的尺寸又是许多便携应用所不能接受的。目 前，国内外普遍的做法是从多个角度同时解决，近些 年，主要是从提高信道编码增益的角度进行研究，有 效地增加传输的可用度。另外，考虑到 Ka 频段卫星的 使用前景将会非常广阔，未来势必会面临着频率资源 不足的问题，这就需要及早研究更高效的信源编码技 术，达到对有限的频率资源进行更加合理的使用的目 的。5.3Ka 频段卫星动态功率分配及动态构型点波束 技术应用研究Ka 频段卫星使用多端口放大器，可实现波束之 间的最佳功率分配。因为 Ka 频段易受降雨衰减的影 响，为了减小衰减影响，可将冗余功率分配给受雨衰5.4Ka 频段雨衰数据模型研究雨衰对于 Ka 频段卫星传输影响非常大，但目前 国内外均没有完整的雨衰分析方法和雨衰影响模型。 虽然我国的研究处于世界先进水平，但也在起步阶 段，并且这项研究本身是需要较长的时间周期，为提 高 Ka 频段雨衰分析的准确度，需要加大技术研究力 度，及早建立我国 Ka 频段雨衰数据模型。5.5Ka 频段卫星星上处理技术应用研究Ka 频段卫星应采用星上处理技术，使得全部业 务或部分业务的处理和数据交换功能能够在卫星上 完成。这样，可以至少减少一半的中间环节，提高业务 的实时性和可用性，更加有效地利用频率资源。采用 星上处理技术，还可实现上下行链路独立设计，即上 下行的调制方式、编解码、传输速率均可以不同，动态 分配调整，从而达到上下行各自最佳效果，整个处理 过程均为数字过程，传输噪声不会积累，提高了传输 质量。当然，星上处理技术也需要与地面处理技术结 合起来，这就需要在研究星上处理的同时研究与地面 协调工作的机制。结束语6卫星通信发展的总体趋势