《卫星通信与卫星网络》课件_第10章.pptxVIP

第10章DBS卫星系统;

10.1频率选择和极化;

1979年世界无线电管理会议对卫星广播频段进行了分配。对于我国所在的第三区域,允许使用11.7~12.2GHz频段内的24个频道,每个频道27MHz,频道间隔为19.8MHz,相邻频道需采用极化隔离,比如1,3,5,…频道采用右旋圆极化,而2,4,6,…频道采用左旋圆极化。我国数字电视转播频道划分有频分和时分两种方式:单路单载波(SCPC,SingleChannelPerCarrier)频分方式,每频道带宽5~7MHz;多路单载波(MCPC,MultipleChannelPerCarrier)时分方式,每载波带宽36MHz、54MHz和72MHz。DBS卫星允许使用的频率在世界各个区域不同。;

10.2功率等级和转发器数量;

10.3卫星轨道间距;

10.4转发器容量;

因此,在24MHz的带宽中,滚降因子为0.2时,所允许的符号速率为20×106符号/s。卫星数字电视使用QPSK调制方式,每符号2bit信息量,因此Rb=20Mb/s,即使用QPSK的24MHz信道可以实现的比特率。;

10.5数字卫星电视的比特率;

表10-1给出了未压缩比特率的范围为118~995Mb/s,前者与处于最低像素分辨率状态的标准清晰度电视对应,后者与处于最高分辨率状态的高清晰度电视对应。演播室质量的广播信号在根据国际电视标准CCIR601进行数字化时需要216Mb/s的比特率。;;

压缩比特率和包含的信道数目取决于节目素材和类型。例如,很少移动的现场访谈节目需要较低的比特率,而带有大量运动场景的体育频道需要较高的比特率。SDTV的典型

值范围为电影频道4Mb/s、综合频道5Mb/s、体育频道6Mb/s,压缩技术遵循运动图像专家组(MPEG,MovingPicturesExpertGroup)标准。;

10.6MPEG压缩标准;

如图10-1所示,数字转换器对T、Cr和Cb等模拟信号进行采样。研究发现,人眼对色度分量(Cr和Cb)的分辨率不如对亮度信号(Y)敏感,因此色度分量的采样率可以相对较低,这称为色度抽样。色度抽样是压缩过程中的一个步骤,MPEG－2使用4∶2∶0采样。;

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采样通常由比例Y∶U∶V表示,其中Y代表亮度采样率,U代表Cb采样率,而V代表Cr采样率。标准YUV值中Y的值为4,在数字电视中Y∶U∶V=4∶4∶4、4∶2∶2或

4∶2∶0。

Y∶U∶V=4∶4∶4表示Y、Cb、Cr信号的采样率相同,每个像素由3??数字字符表示,每个字符代表一个分量信号。假设一个字符为8比特(即一个字节),每个像素3个字节。

Y∶U∶V=4∶2∶2表示Cb、Cr信号的采样率为Y信号采样率的一半,每2个像素将有2个字节表示Y信号,一个字节表示Cr信号,一个字节表示Cb信号,因此由4个字节表示2个像素块。;

Y∶U∶V=4∶2∶0表示Cb、Cr信号的采样率为Y信号采样率的一半,但是它们仅在隔行扫描时才被采样,因此水平和垂直的分辨率都降低到一半,2×2像素块将由6个字节表示,其中Y信号4个字节,Cb和Cr信号各1个字节。;

经过数字转换器后将形成不同信号,离散余弦变换(DCT,DirectCosineTransform)将信号转换成“空间频率”(SpatialFrequency)域。DCT变换中,输入信号是水平分量x和垂直分量y的空间坐标函数g(x,y),DCT将其变换为G(u,v),新变量u和v被称为空间频率(类比于傅里叶变换将时域信号g(t)变换为频域形式G(f),时间t和频率f是变量)。在DCT变换模块后的量化器中,离散值G(u,v)被量化为预先定义的等级,这样可以减少传输的级数,从而对信号进行压缩。G(u,v)中较高的空间分辨率代表精细的空间分辨率,而人眼对这些高空间频率分辨率分量不敏感,因此可以对它们进行粗量化,从而达到进一步压缩的功能。;

通过运动估计也可以进行一定的压缩,如在MPEG2中,将帧分为I、P和B帧,通过不同帧之间的比较,可以获得对运动的估计:①I帧是一种独立帧,表示它可以不借助其他帧进行重建;②P(前向)帧与它之前的I帧进行比较,只有因运动造成的变化部分需要进行编码,上述帧比较过程在宏模块中进行,宏模块由16×16像素组成;③B(反向)帧将与I帧或“P帧以及下一个P帧”进行比较。要进行前向比较,显然需要将之前的帧缓存,只有由运动造成的变化的部分才会被编码。;

DBS系统中,MPEG－1用于音频压缩,MPEG－2用于视频压缩。虽然这两种MPEG标准都包