《表1 高清与4K卫星参数》

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《2.4mC车载卫星站4K传输的监测》

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央视和境外媒体使用的4K卫星参数的对比分析见表1。首先编码部分，央视选择AVS2（音视频编码标准2），境外选择H.265。AVS2于2016年5月被颁布为广电行业标准，2016年12月30日被颁布为国家标准，压缩效率与国际标准H.265/HEVC（高效视频编码）相当，但在全I帧编码以及监控场景编码中性能优于HEVC。调制部分，从高清到4K，调制标准和调制方式都没变，只是微调了FEC（前向纠错）码和滚降系数。在高清1080i时代，DVB-S2和8PSK已经能够满足大部分的业务需求，进入4K超高清时代，我们也将继续使用。FEC是增加数据通信可信度的方法，它是指信号在被送入传输信道之前预先按一定的算法进行编码处理，加入带有信号本身特征的冗码，在接收端按照相应算法对接收到的信号进行解码，从而找出在传输过程中产生的错误码并将其纠正的技术，FEC越大，冗码插入量越小，传输信息速率就越大，接收误码和接收门限也就越高。在其他参数都不变的情况下，FEC从3/4上升到5/6，信息速率将提高11%，而门限也将提高1.5 dB。滚降系数是在无码间串扰条件下所需带宽W和码元传输速率Rs的比值，理想状态等于0，滚降系数越小，频谱效率就越高。但滚降系数过小时，对于设备的制作要求很高。在其他参数都不变的情况下，滚降系数从25%下降到10%，信息速率将提高13%，而门限不变。从表1可以看到，境外4K和现在主流的1080i的调制方式一模一样，只是把卫星带宽扩大一倍（9 M到18 M），信息速率也提高一倍，适合卫星4K视频基本传送。现在的2.4 m卫星车接收余量在2.5 dB左右，自发自收也不会有问题。但现状是，卫星带宽供求之间的矛盾越来越大，4K卫星转播必将向低带宽方向发展。表1中高阶调制4K参数，与现在唯一的改变是调制方式从8PSK提升到16APSK。目前卫星行业常用的调制方式有QPSK、8PSK、16APSK（16幅度相移键控）、32APSK等。数字调制可以充分利用卫星信道中有限的带宽，提高频谱效率。8PSK用于表达一系列离散的状态，8PSK对应8种状态的PSK（相移键控）。如果是其一半的状态，即4种，则为QPSK，如果是其二倍的状态，则为16PSK。因为8PSK拥有8种状态，所以8PSK每个符号（symbol）可以编码3个比特（bits），16PSK每个符号（symbol）可以编码4个比特（bits）。16PSK抗链路恶化的能力（抗噪能力）不如8PSK，更不如QPSK，但能提供更高的数据传输速率。通过模型计算得知：调制方式从8PSK上升到16APSK，信息速率将提高33%，达到境外传输4K的信息速率标准，而卫星带宽只占用了12 M，唯一的缺点是接收门限提高了3 d B。总之，央视和境外4K采用了各自的视频编码标准，而调制部分大同小异，各有利弊，央视4K的信息速率比境外4K提高了24%，能还原出更加清晰优质的画面，但卫星接收门限上升了1.5 dB。随着4K卫星需求的发展，我们卫星车要做好高阶调制的准备。