十二、卫星直播电视
1963年11月22日，美国前总统肯尼迪乘坐林肯牌豪华敞篷汽车沿达拉斯市街道缓缓而行，不料在埃尔姆街拐弯处被人开枪击中，半小时后在医院身亡。令人称奇的是，远在千里之外的日本人在当时也听到一声枪响就立见肯尼迪应声倒下。这是因为日本的电视在世界上首次具有卫星实时转播功能。当时美国发射的SYNCOM试验卫星正在美日间试验卫星电视转播，从而使日本人有了“千里眼”。图1-16为印尼基—1直播卫星。
图1-16 印尼基—1直播卫星
又过了一年，到了1964年10月10日，第十八届国际奥林匹克运动会在日本东京举行盛大的开幕式。当时，许多体育爱好者原本对观看这次体育盛会不抱任何希望，因为那时的电视转播还无法远距离传输。可是，当人们打开电视机时，却惊喜地看到了奥运会开幕式上那异彩纷呈的场面，人们无不为之欢呼雀跃。后来他们得知，自己之所以能够看到奥运会的开幕式，是因为人类从此有了一个新型的电视转播以及一个特殊的“中继站”。这个“中继站”就是高居地球上空36 000km的通信卫星——辛康3号。现在，这种电视“千里眼”已毫不稀奇了。
卫星电视广播属于卫星通信范畴，就是利用人造地球卫星作为中继站转发电视信号，它是与卫星通信技术的发展密不可分的。2004年雅典奥运会上，王义夫最后一声枪响，人们通过实况转播，就知道他又夺得了世界冠军，这都是卫星电视转播的功劳。
目前卫星电视广播存在两种形式：一是分配式卫星电视，它是通过普通“通信卫星”将电视节目传到小型站、电视台或有线电视网后进入家庭，此不属于卫星直播。二是数字视频压缩电视直播，即电视信号经过模拟/数字转换和压缩后发送到卫星上，然后直接进入家庭，地面接收设备（机顶盒）将信号解压缩和数/模转换后即：数字信号还原成模拟信号输入电视接收机。
卫星电视直播技术首先由美国于1974年试播成功，但这项新技术在美国却长期未得到实际应用，而是在日本、欧洲和前苏联开花结果。目前，世界各国的卫星电视广播大部分都是采用上述第一种形式，即分配式卫星电视。卫星转播需通过有线电视网来接收，由当地卫星地面站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信号传送到用户家中。这种形式已经在世界各国普及应用多年。
进入20世纪90年代以后，由于在数字视频压缩技术上取得了突破性进展，卫星电视直播出现了重大转机，上百套卫星电视节目直接进入普通家庭已经成为现实。
所谓数字视频压缩技术，是指地面发射站先将电视模拟信号转换成数字信号，然后再将画面中重复出现的、相对静止的“冗余”信号压缩掉，因为画面中这部分信号变化很慢，不需要连续、重复发送。通过卫星发送的只是画面中变化很快的活动部分。例如，若要发送一组小鸟在天空中飞翔的画面，需要发送的只是飞翔在天空的鸟，而静止的天空背景则可以压缩掉。视频压缩技术的突破主要得益于半导体技术的飞速发展，使数据传输率由原来的数万比特每秒提高到数百万比特每秒。因此在经济上变得具有竞争力。
电视直播卫星是随着人类广播电视技术和通信卫星技术的发展出现的一种新型通信卫星。它的优点是发射功率大、覆盖面积广和接收设备简单。例如，一般通信卫星的发射功率仅有10W左右，而电视直播卫星的发射功率却高达几十瓦甚至几百瓦，地面用户只要使用直径不到1m的抛物面天线就能接收到卫星的电视节目。而接收普通卫星的电视节目，天线的直径需要达到20～30m。同时，直播卫星的覆盖区域可达到百分之百，这使那些处于偏远地区的人也能够方便地观看到电视节目。
领土辽阔的加拿大有部分人口散居在北极地区，过去长期无法看到电视。到了1976年，加拿大利用通信技术卫星进行电视直播试验时，北极地区的居民仅用直径60cm的抛物面天线，就高兴地看到了丰富多彩的电视节目。另外，和一般通信卫星相比，电视直播卫星还具有信道的可靠性高和电视画面质量高的特点。
近年来，卫星直播在美国、欧洲、东南亚和拉美甚至非洲国家中发展非常迅猛，其上开展的业务涵盖了电视、广播和数据等诸多方面，超出了传统广播电视的范畴。
卫星直播之所以具有如此广阔的业务发展能力，是因为卫星直播中集成了多项先进的信息技术（IT），才使它可以支持广泛的信息业务。归纳起来，卫星直播在技术上具有以下主要特点：卫星通信特有的宽频带资源与广阔的覆盖范围、直接到户的数字电视系统和直接到户的加密授权管理能力。因此，卫星直播在业务范围方面与以往的其他电视传播相比有着质的飞跃。
当前卫星直播系统都是采用数字系统。近几年迅速发展起来的数字卫星电视，是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。
数字卫星电视信号与模拟卫星信号形成有很大的不同。众所周知，数字信号是在模拟信号的基础上进行抽样、编码、调制而成的，在这个过程中同时完成了频带压缩。正是由于压缩频带的特点，使得一路数字卫星信号的带宽要小于模拟卫星信号的带宽。在模拟卫星电视信号必须占用36MHz带宽的情况下，一路数字卫星电视信号只需要占用5～6MHz带宽，甚至更少。
卫星数字直播不仅传送节目的能力强，传送节目的范围也非常广阔，通常1颗卫星就可覆盖我国全境。这种大规模、大范围和直接到达用户家庭的广播电视平台格外适合我国这样幅员辽阔的国家。
此外，卫星数字直播是数字电视信号直接进入用户家中。这种端到端的全数字系统属当今国际数字电视领域的尖端技术，具有很强的抗干扰能力，大大提高了观众收看节目的质量，用户在家中就可欣赏到相当于DVD质量的电视节目。可见，卫星数字直播是一种全新概念的广播电视信息平台。
直播卫星是由通信卫星发展而来的，但二者又有区别。直播卫星不需任何中转就可向地面转播各种电视广播节目，供个人直接接收，实现点对面的广播。其转发器输出功率具有百瓦级。所以说，直播卫星是一种专用的通信卫星。
为了扩大地面用户的使用范围，减轻用户的经济负担，直播卫星一般用国内或区域波束覆盖，并具有以下特点：
1.高功率发射，以便让地面用户用天线直径不到1m的简易设备直接收看或收听。
2.采用大面积太阳能电池阵列，这是因为直播转发器的输出功率大，所以要求星上太阳电池能提供千瓦量级以上的电源功率。
3.高精度轨道控制和天线指向，其可使地面接收设备简单和不要求地面天线有跟踪能力。
到户数字电视系统的意义不仅在于提高了节目传送能力和节目质量，而且更在于它可以开展多种数据广播业务。因为在数字领域，电视、广播和数据都具有完全相同的信号形式。因此，传送数字电视和广播节目的卫星数字直播系统也完全能够传送数据业务，包括因特网信息、文字信息以及教育和游戏等软件，业务范围非常广。但是卫星数字直播在传送数据业务时与因特网等其他传播媒介有着不同的特点。卫星数字直播在下行方向具有很宽的传输频带，但上行方向则无此优点，所以适合开展非对称的数据业务，即高速下载业务。这一特点非常适合开展两类数据业务：一是因特网业务，因为因特网的上行和下行数据量就是非对称的。据国际上有关专家统计，其比例大约为1∶10，用户大多数时间是在下载信息，发出信息的量很小。二是数据信息广播，如新闻、金融证券信息广播等。
数字直接到户还使得卫星数字直播中可以具有另一功能：直接到户的加密和授权管理。近年来，数字加密技术发展非常迅速，在国际上，它已在各卫星数字直播平台上得到了广泛应用。直接到户的加密和授权管理使得平台管理者可以直接管理每一台用户接收机，分别授权或关闭每个接收机收看每个节目的权利。这一功能使得卫星数字直播可以开展两种很有价值的业务，即付费电视（Pay TV）业务和点播（VOD）业务。
付费电视是国际广播电视领域的一种新形式，它按节目向观众收取收视费，把节目当成产品向观众出售。付费电视开创了靠广告为主要收入的传统电视经营方式之外的另一种新的电视经营模式，用户只有将其“智能卡”插入接收机/解码器（机顶盒）后，才能收看画面清晰的电视节目。“智能卡”看起来像一张信用卡，内装一片微处理器，储存有密码解锁信息，一旦发生安全保密方面的突发事故（如密码被盗或被破译），便可立即更换“智能卡”，而且费用较低。这样就可防止不花钱的偷看者了。基于直接到户的加密和授权管理还使得卫星数字直播可以开展双向点播业务，观众通过电话与呼叫中心联系，点播自己想看的节目。而呼叫中心通过加密系统对用户接收机进行实时授权，允许合法观众收看规定的节目，而不让未被授权的观众收看。图1-17为卫星数字电视接收/解码器。
图1-17 卫星数字电视接收/解码器
卫星数字直播的业务范围非常广阔，它跨越了广播电视和信息网络的界线，是一个可开展多种业务的综合信息平台。
世界上第一颗实用电视直播卫星是1984年1月23日由日本发射的百合2号A。
美国是开始电视直播卫星技术试验最早的国家。早在1974年，美国就利用实用卫星6号成功地试验了电视直播技术。可是，这项技术在美国虽起步较早，却发展较晚，直到1993年12月17日，才发射了第一颗实用电视直播卫星。这颗卫星是一种采用数字视频压缩技术的新型直播卫星。卫星携带16台功率为120W的高功率转发器，用户只需要一套配有直径46cm天线的接收系统就可以收看20套有线电视节目、6套付费电影与体育节目，以及新闻、金融和股票交易等信息。继日本、美国之后，前苏联、欧洲、印度等国家和地区也先后发射了电视直播卫星。
现在日本和韩国的便携式电视机和汽车导航系统亦可以接收到卫星发射的电视信号了。
我国从1985年开始，利用卫星广播电视技术进行中央电视台、中央人民广播电台和国际广播电台，以及省、市、自治区的电视和广播节目的大面积传送覆盖，先是以模拟信号方式传送，1997年又转为以数字信号方式传送。这一阶段卫星广播电视的应用主要作为节目传送手段。各地转播台或有线电视台前端经接收转换为模拟信号，然后通过本地的传播载体传送分配到广大居民家庭。
我国正在积极筹备直播卫星系统，争取尽快把广播电视的人口覆盖率提高到接近99％，同时推动相应产业的发展，普及地面接收站，促进产业化进程。我国新一代的通信直播卫星“中星九号”预计将于2007年在西昌卫星发射中心用“长征3号乙”运载火箭发射升空。
“中星9号”大功率、高可靠、长寿命电视直播卫星将和中国航天科技集团“东方红4号”卫星平台研制的电视直播卫星一起，构建起中国第一代广播电视卫星直播系统。
“中星9号”采用专用频段以大功率向地面播出，能提供150～200套标准清晰度和高清晰度电视节目，居民可使用直径0.45～0.6m小型天线直接接收中国的卫星广播电视节目。该卫星的投入使用将扩大中国电视广播覆盖率，提高节目收视质量，并大大增加容量，对解决中国边远及农村地区收看电视难的问题有重要意义。
“中星9号”设计寿命为15年，发射重量为4500kg，总功率约为1100W。
“东方红4号”卫星，是我国第三代通信广播卫星，其设计寿命为15年，可提供38个C频段转发器和16个Ku频段转发器，主要执行通信广播、电视直播等任务。
“中星9号”、“东方红4号”卫星的研制和大型通信广播卫星公用平台的建立，将不断满足未来通信卫星发展的要求，大大加快卫星通信、广播电视、信息传播等领域的建设，缩短我国在通信广播卫星领域与国外的差距，使我国成为世界上少数几个能研制大型通信广播卫星及其平台的国家。
卫星电视直播热潮已从美国转向全球，正在全球引起一场革命性的变革。不仅如此，这场革命还在迅速从卫星电视直播转向卫星电脑直播和Ku波段的宽带、高速和多媒体通信，并被军方看好，以民转军用于“全球广播业务”（GBS）。可见，其前景十分广阔。
（本节由陈伟鑫高级工程师编写）
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