更新时间：2024-02-18 15:30
数字卫星电视系统（Digital satellite TV system）简称DVB-S系统，又称DVB- S数字卫星电视系统，是近几年迅速发展起来的，利用地球同步卫星将数字编码压缩的电视信号传输到用户端的一种广播电视形式。目前世界上许多国家都在发展数字卫星电视系统。
数字卫星电视系统，简称DVB-S系统，又称DVB-S数字卫星电视系统。
数字卫星电视是近几年迅速发展起来的，利用地球同步卫星将数字编码压缩的电视信号传输到用户端的一种广播电视形式。主要有两种方式。一种是将数字电视信号传送到有线电视前端，再由有线电视台转换成模拟电视传送到用户家中。这种形式已经在世界各国普及应用多年。另一种方式是将数字电视信号直接传送到用户家中即：Direct to Home（DTH）方式。美国Direct TV公司是第一个应用这一技术的卫星电视营运公司。与第一种方式相比，DTH方式卫星发射功率大，可用较小的天线接收，普通家庭即可使用。同时，可以直接提供对用户授权和加密管理，开展数字电视，按次付费电视（PPV），高清晰度电视等类型的先进电视服务，不受中间环节限制。此外DTH方式还可以开展许多电视服务之外的其他数字信息服务，如INTERNET高速下载，互动电视等。
世界上许多国家都在发展数字卫星电视系统，原因在于其独特的优点：首先，数字电视通过卫星传输后，接收端的信号质量可与发送端的相比拟，这是因为它采用了数字传输和误码保护技术，而普通模拟电视信号采用的是模拟处理和传输方式，接收质量容易受噪声及干扰的影响；第二，数字卫星电视系统由于采用数字压缩技术及数字调制技术，在只能传1路模拟电视节的一个36MHz卫星转发器上，可传输5—6路数字电视节日，从而大大的节约了空间频率资源；第三，采用大规模集成电路，使设备功耗降低、体积减小、可靠性提高并易于与计算机联网。介于数字卫星电视具有上述突出的优点，再加上高速信号处理技术和超大规模集成电路技术的发展，为实现数字卫星电视系统提供了基础。从1993年起，欧洲数字电视广播集团陆续制定了一系列数字电视标准，即DVB（Digital Video Broadcast），其中包括适用于卫星链路的DVB-S标准。欧洲的DVB-S标准在亚洲、澳洲、美国都得到了响应，我国在1996年颁布广播电视数字传输技术体制、决定采用符合DVB-S标准的数字电视卫星广播系统。
DVB系统的核心技术是通用MPEG－2视频和音频编码，主要应用于数字卫星和电视广播的是MP@ML。第一代的欧洲DVB接收机将提供直到625行演播室质量?ITU－Rec，BT601 的图像?ITU是国际电联 ，可以是4：3或16：9的宽高比。还可以根据业务要求确定所用码率。一般来讲，所选码率越高，图像的质量越好，但占用频带越宽。码率的选用与图像的内容有很大关系，对于运动较多的图像如体育节目可采用较高的码率，对于卡通片等节目可以采用较低的码率。因此，在把多个节目比特流复合成一个比特流的情况下，都采用统计复用的方法，能在不同码率的节目间灵活地分配总码率数。为了满足各类素材的要求，ITU－Rec，BT601演播室质量所需数码为9Mbit/s，PAL/SECAM，播出质量所需数码率为5Mbit/s，由于用MPEG－2传输比特流是一种数据包结构，所以可以很方便地加入适当信息，把各种不同的业务，如图像、声音和数据业务和在一起，并对服务信息的格式作详细的规定，所形成的标准就是服务信息标准ETS300468。DVB系统采用低数据率的MPEG－1层II音频标准作为其通用的音频压缩编码标准，以获得接近于CD质量的声音。
发送端分为两部分，一部分为信号形成即信源编码和复用部分（这里只介绍SCPC）；另一部分为信号传输即信道编码与数字调制部分。
信源编码部分主要完成模/数和标准变换以及数字压缩功能。模/数和标准变换系统能处理多种不同格式、不同标准并将其变换为单一的、可以进行压缩处理的数字信号；压缩编码部分即是把该数字信号进行压缩，降低其码率，使常规的一条模拟传输通道可传输多路数字电视信号且基本不降低信号质量；节目复用是指视音频相辅助数据经节目复用器混合成一个数据流，即构成节目数码流，同时加入一些业务用的信息。
由于卫星信道中信号衰减很大，信噪比较低，因此必须牺牲一定的频谱利用率以保证足够的功率利用率，DVB-S系统就采取了两种措施：一是采用级联的信道编码方案；二是采用QPSK调制。
a)信道编码 数字信号在传输中最重要的是防止误码，因此传输中要在原信源编码序列中以某种方式加入某些作为误差控制用的数码（即纠错码），以实现自动纠错，从而提高信号传输的可靠性。DVB-S采用了前向纠错编码（FEC）。级联信道编码由RS编码（里德-索罗门编码）和卷积码组成。其中RS码也称为外码，码型为RS（204，188），其特点为纠正与本组（8比特为一组）有关的误码，对纠正突发性误码很有效。卷积编码又为内码，码型可于1/2，2/3，3/4，5/6和7/8中选择，选择的标准是在频谱利用率和抗误码性能间权衡，卷积编码除纠正本组的误码以外，也纠正其他组的误码。在RS码与卷积码间为一交织器，采用卷积交织方案。交织是为解决卷积编码可能产生的连续误码，交织器可将连续误码分散开，使接收端能够有效的纠错，使连续误码不会超出纠错能力。
b)数字调制 四相相移键控（QPSK）调制的传输效率高，抗误码性能较优，其调制信号是包络恒定信号，传输信道中的幅度衰减对其性能无影响，非常适合卫星信道（因卫星传输信道衰减很大）但其信道利用率不高，仅为0.5Hz/bps。接收端如图3示，天线接收下来的卫星信号（C频段或Ku段）经低噪声放大和下变频变成L频段（0.9-1.4GHz）信号，进入综合接收解码器（IRD），经调谐器和QPSK解调器解调为数字信号（数字流），此数据流经维特比解码（Viterby）、去交织及R-S解码，对传输中引入的误码进行纠错，然后对此数字流进行去复用，解出的数据流送到MPEG-2视频、音频解码器，经过解压缩、数模变换等处理后输出模拟信号，输出的模拟视频信号可以是分量信号也可以是复合信号。
DVB-S标准提供了-套完整的适用于卫星传输的数字电视系统规范，选定ISO/IECMPEG-2标准作为音频及视频的编码压缩方式，对信源编码进行了统一；随后对MPEG-2码流进行打包形成传输流（TS），进行多个传输流复用，然后进行信道编码和数字调制，最后通过卫星进行传输。
DVB-S系统的音频编码使用MPEG-2LayerII笫二层音频编码，也称MUSICAM。音频的MPEG-2LayerII编码压缩系统利用了声音的低声音频谱掩蔽效应，这一人体生理学效应允许我们对于人耳不太敏感的频率进行低码率编码，此技术的采用可以大大地降低音频编码速率。MPEG-2LayerII音频编码可用于单音，立体声，环绕声和多路多语言声音的编码。
DVB-S系统的视频采用标准的MPEG-2压缩编码，MPEG-2视频编码系统由一个大家族构成，每一个子系统之间都有兼容性和共同性，根据图像清晰度的不同，它分成四种信源格式或称“等级”（Level），从录像带（VCR）的低图像清晰度，到高清晰度电视。除了根据图像清晰度定义的“等级”以外，DVB-S视频标准还定义了“档次”（Profile）的概念，每一个不同的“档次”（Profile）能够提供构成编码系统的压缩工具和压缩算法。
a)“档次”（Profile）
在MPEG-2系统中存在5个“档次”（Profile），每一个“档次”（Profile）都会比它的前一个“档次”更加复杂，更加完善，提供更多的工具，同时其相对应的设备的价格也更高。
“档次”的最初级叫做简单档次（Simple Profile），随后是主档次（Main Profile），它比简单档次（Simple Profile）增加了编码双向预测的功能，即：B-FRAMES，在使用同样的码流的情况下，它的质量会更好，但算法更加复杂，使用的芯片更多。主档次（Main Profile）的解码芯片，可以兼容解码简单档次（Simple Profile）的编码，这种向下兼容性贯穿整个系列的“档次”。
——在主档次（Main Profile）之后，是信噪比可分级档次（SNR Scalable）及空间频谱可分级档次（Spacility Scalable Profile），这两种“档次”可以调整信噪比与码流率关系以及图像清晰度与码流率之间的关系，出于其编码的复杂性以及接收设备价格昂贵问题，DVB-S标准不支持这两种“档次”。最高级的“档次”是High Profile，它不仅兼容前面的低极“档次”，兼备所有的功能，而且可以进行多行同时编码，而前面的“档次”则是逐行编码。——在“档次”中存在两种图像采样方式，即：4:2:2和4:2:0格式。我们知道电视复合信号可以分成亮度信号分量(Y)和色度信号分量(R-Y,B-Y)，4:2:2格式是对亮度信号进行4个采样，对色度信号(R-Y，B-Y)进行2个采样，见图1；4:2:0格式的色度信号(R-Y,B-Y)只做隔行采样，如果使用8比特采样,我们可以算出对标准PAL制电视信号进行采样后的4:2:2格式图像码流率如下：亮度信号码流率为：720×576×25帧/秒×8bit=82.944Mb/s 色度信号码流率为：2×1/2×720×576×25帧/秒×8bit=82.944Mb/s 总码流率为：82.944Mb/s+82.944Mb/s=165.888Mb/s 我们看到没有压缩的电视图像码流率非常高，占用带宽太宽，不适用于卫星传输，即使采用4:2:0格式，图像码流率也高达124.416Mb/s。MPEG-2的压缩算法采用除去电视视频信号的时间冗余和空间冗余的算法，使码流率降到3～8Mb/s仍然获得质量清晰的图象，使数字电视的传输成为可能。压缩算法的核心主要包含有离散余弦变换、之型扫描与游程编码、熵编码、信道缓存、运动估计、运动补偿等一些关键技术环节
b)“等级”（Level）
根据图像节目源的清晰度由低到高的不同，MPEG-2标准分成许多“等级”，最低的LowLevel的清晰度是IU-R-BT.601建议的四分之一，即：352×288×25帧/秒；MainLevel是完全符合IU-R-BT.601建议的标准，即：720×576×25帧/秒；High-1440Level采用了每行1440个采样的方法；HighLevel采用了更高的每行1920的采样方法。——目前在世界上最常用的MPEG-2标准是MP@ML，即：MainProfile@MainLevel，它是第一代数字卫星电视的基础，节目提供者可以提供625线质量的节目，图像的长宽比可以是4:3或16:9；它的码流率是由节目提供者根据节目质量来选定的，图像质量越高，所需码流率越高，反之则越低。
3)MPEG-2码流复用及服务信息
音频、视频及数字信号首先经过MPEG-2编码器进行数据压缩，通过节目复用器形成基本码流（ES），基本码流经过打包后形成有包头的基本码流（PES）。代表不同音频、视频信号的PES流被送入传输复用器进行系统复用，复用后的码流叫做传输流（TS），传输流中包括多个节目源的不同信号，为了区分这些信号，在系统复用器上需要加入服务信息（SI），使接收端可以识别不同的节目。
DTH在国际上存在两大标准，欧洲的标准DVB-S和美国标准DigiCipher。但DVB标准逐渐在全球广泛应用，后起的美国DTH公司Dish Network也采用了DVB标准。
DTH系统由六个部分组成：
前端系统主要由视频音频压缩编码器，复用器等组成。前端系统主要任务是将电视信号进行数字编码压缩，利用统计复用技术，在有限的卫星转发器频带上传送更多的节目。DTH按MPEG-2标准对视频音频信号进行压缩，用动态统计复用技术，可在一个27MHz的转发器上传送多达10套的电视节目。
传输和上行系统包括从前端到上行站的通信设备及上行设备。传输方式主要有中频传输和数字基带传输两种。
DTH系统中采用大功率的直播卫星或通讯卫星。由于技术和造价等原因，有些DTH系统采用大功率通讯卫星，美国和加拿大的DTH公司采用了更为适宜的专用大功率直播卫星（DBS）。
用户管理系统是DTH系统的心脏，主要完成下列功能：
A. 登记和管理用户资料。
B. 购买和包装节目。
C. 制定节目记费标准及用户进行收费。
D. 市场预测和营销。
用户管理系统主要由用户信息和节目信息的数据库管理系统以及解答用户问题，提供多种客户服务的Call Center构成。
条件接收系统有两项主要功能：
A. 对节目数据加密。
B. 对节目和用户进行授权。
国际上DTH系统所采用的条件接收系统主要有：美国NDS，以色列Irdeto，法国Via Access，瑞士Nagra Vision等。
美国Direct TV公司以及采用Direct TV技术的加拿大Star Choice公司使用的是NDS条件接收系统；美国Dish Network（Echostar）公司以及采用Echostar技术的加拿大Bell ExpressVu公司使用的是Nagra Vission条件接收系统。
DTH用户接收系统由一个小型的碟形卫星接收天线（Dish）和综合接收解码器（IRD）及智能卡（Smart Card）组成。
IRD负责四项主要功能：
A. 解码节目数据流，并输出到电视机中。
B. 利用智能卡中的密钥（Key）进行解密。
C. 接收并处理各种用户命令。
D. 下载并运行各种应用软件。
DTH系统中的IRD已不是一个单纯的硬件设备，它还包括了操作系统和大量的应用软件。较成功的IRD操作系统是Open TV。美国Dish Network公司已开始逐步升级用户的IRD为Open TV系统。
DVB组织是一个来自33个国家、230个组织参加的国际机构，国家广电总局广科院于1999年4月13日作为协会会员加入了DVB组织。同时DVB（DigitalVideoBroadcasting）也是欧洲数字视频广播标准，主要的标准包括了卫星电视DVB－S、电缆电视DVB－C、地面广播普通电视的DVB－T和高清晰度电视（HDTV）的广播与传输，以上三种传输标准的编号分别为ETS300421，ETS300429和ETS300744?ETS是欧洲电信标准 。DVB－S是为改变模拟电视技术因标准不同而形成分割局面，从而制定的一套数字广播技术规范，它担负有促成其成为数字广播技术的国际标准，推进广播电视技术的国际交流，合作与发展的任务。
DVB项目的主要目标是找到一种对所有传输媒体都适用的数字电视技术和系统。对它的要求是：
1、能灵活传送MPEG－2视频、音频和其他数据信号。
2、使用统一的MPEG－2传送比特流复用。
3、使用统一的服务信息系统提供广播节目的细节等信息。
4、使用统一的一级里德－所罗门前向纠错系统。
5、使用统一的加扰系统，但可有不同的加密方式。
6、选择适用于不同传输媒体的调制方式和信道编码方法以及任何必须的附加纠错方法。
7、鼓励欧洲以外的地区使用DVB标准，推动建立世界范围的数字视频广播标准。
8、支持数字系统中的图文电视系统。