Для SAT вещания выделены специальные участки радиочастотного спектра в сантиметровом диапазоне волн, где допускается повышенная плотность потока мощности с ИСЗ. Наиболее освоен участок KU-диапазона с частотами 11,7:12,5 ГГц. Вещательную мощность ИСЗ в данной точке приема принято характеризовать эквивалентной изотропно излучаемой мощностью (Р ЭИИМ), представляющей собой произведение выходной мощности передатчика ИСЗ на коэффициент усиления передающей антенны в данном направлении. Р ЭИИМ обычно выражается в дБ×Вт (dBW) и обычно составляет 45:60 dBW. В соседних диапазонах 10,7:11,7 ГГц и 12,5:12,75 ГГц вещают спутники так называемой фиксированной спутниковой службы с типовыми значениями Р ЭИИМ 38:52 dBW.

Одной из особенностей применения ИСЗ является ограниченность энергетического потенциала спутникового ретранслятора, в силу чего в SAT вещании традиционно используют методы обработки, требующие минимального отношения несущая/шум ( C/N ) на входе демодулятора в обмен, например, на полосу частот сигнала. В аналоговом вещании это был выбор частотной модуляции (вместо аналоговой), а в цифровом вещании приходится применять мощное каскадное помехоустойчивое кодирование и модуляцию с невысокими кратностями (например, QPSK вместо более высокоскоростной 16 QAM ). Дополнительной особенностью цифрового SAT вещания является тот факт, что многопрограммное вещание осуществляется за счет мультиплексирования в цифровом потоке, а работа передатчика ИСЗ осуществляется только на одной несущей в нелинейном режиме, что позволяет повысить его выходную мощность на 2,5:4 dB. Такое повышение энергетики эквивалентно уменьшению диаметра рефлектора приемной антенны в 2 раза в сравнении с приемом сигналов аналогового вещания.

В 1994г. в рамках консорциума DVB Project был создан Европейский стандарт спутниковой цифровой системы многопрограммного ТВ вещания - стандарт DVB-S , работающий в полосе частот 11/12 ГГц (European Standard EN 300 421 v.1.1.2, 1997-08). Для целей SAT вещания выделены полосы частот в диапазонах 12, 29, 40 и 85 ГГц. В диапазонах 40 ГГц и 85 ГГц выделен спектр частот шириной в 2 ГГц.

В октябре 1996г. был принят проект Рекомендации по общим функциональным требованиям к многопрограммным системам SAT вещания в полосе частот 11/12 ГГц, а уже в октябре 1999г. был выработан проект новой Рекомендации, учитывающей, что в мире существуют четыре схожие по архитектуре системы: стандарт DVB-S (Система А), DSS (Система В), G1-MPEG-2 (Система С) и ISDB-S (Система D).

Система А (стандарт DVB-S ) разработана европейским консорциумом DVB Project и предназначена для доставки служб многопрограммного ТВ вещания или ТВЧ в частотных диапазонах фиксированной и радиовещательной SAT служб (10,7:12,75 ГГц) с их непосредственным приемом на домашние интегральные приемники-декодеры, а также на приемники, подключенные к системам с SAT коллективными ТВ антеннами SMATV (Satellite Master Antenna ТВ), и систем кабельного телевидения (СКТ) при первичном и вторичном распределениях программ ТВ вещания. В настоящее время практическое все цифровое SAT ТВ вещание на все пять континентов осуществляется по стандарту DVB-S .

Существует два основных способа цифровой передачи SAT сигналов:

• передача N сжатых цифровых сигналов на N несущих;
• мультиплексирование N сжатых цифровых сигналов и их передача на одной несущей.

Число программ ТВ вещания, которое можно передавать с помощью одного спутникового транспондера, зависит от требуемой скорости передачи информации, компонентного или композитного формата кодирования для источника сигнала, качества и разрешающей способности исходного изображения, критичности алгоритма сжатия к некоторым видам изображений и требуемого качества восстановленного изображения.

Достижения в области сжатия данных позволяет организовать большое количество цифровых высококачественных ТВ каналов с относительно низкими скоростями (менее 1 Мбит/с, что эквивалентно 20-25 ТВ каналов в стандартной полосе SAT канала величиной 27 МГц). Во многих случаях допустима и скорость в 400 кбит/с, что эквивалентно не менее 60 ТВ каналов с одного транспондера.

Структурная схема передающей части стандарта DVB-S показана на рис.1. На передающей стороне выполняются следующие преобразования потока данных для его адаптации к каналу:

• транспортное мультиплексирование и рандомизация для дисперсии энергии;
• внешнее кодирование с помощью кода Рида-Соломона (RS);
• сверточное перемежение и внутреннее кодирование с использованием выколотого сверточного кода;
• формирование сигнала в основной полосе частот и его модуляция.

Для SAT систем ТВ вещания характерны ограниченная мощность передаваемого сигнала и, следовательно, повышенная чувствительность к воздействию шумов и интерференционных помех. Совместное использование энергетически эффективной квадратурной фазовой модуляции QPSK и каскадного кодирования для канала на базе укороченного кода RS и сверточного кода в сочетании с алгоритмом декодирования Витерби с мягким решением обеспечивает высокую помехоустойчивость системы в условиях воздействия шумовых и интерференционных помех, а также нелинейности бортового ретранслятора (т.е. возможности работы при повышенной мощности). Благодаря согласованной фильтрации и прямому исправлению ошибок, высокое качество приема достигается даже в экстремальных условиях, когда уровень минимального сигнала близок к значениям, соответствующим пороговым значениям отношений несущая/шум ( C/N ) и несущая/интерференционная помеха ( C/I ). При этом гарантируется не более одной ошибки в час, что эквивалентно вероятности ошибок около 10 -10:10 -11 на входе демультиплексера MPEG-2 в приемнике-декодере.

Для согласования передаваемого сигнала с полосой и энергетическими характеристиками конкретного транспондера устанавливается требуемое соотношение BW/Rs, где BW - полоса транспондера по уровню - 3 dB, Rs - скорость передаваемых символов. Так, для модуляции QPSK , скорости сверточного кода R и скорости RS-кода 188/204, соответствующая скорость передачи информационных символов составит:

RU = R(2Rs)(188/204) = 1,843 R Rs.

Для данной скорости символов Rs может быть выбрано одно из 5 значений кодовой скорости внутреннего сверточного кода, что соответственно изменяет полученную скорость символов RU и спектральную эффективность системы CU=RU/BW. Возможные варианты соотношения скоростей передачи R, Rs, RU и эффективности CU от полосы транспондера при BW/Rs = 1,28 для QPSK модуляции приведены в табл.1.

Таблица1

Структурна схема блоков адаптации к каналу стандарта DVB-S на передающей и приемной сторонах показаны на рис.2. Как уже отмечалось выше, основным видом модуляции в стандарте DVB-S принята QPSK (в отечественной литературе иногда именуется как ФМ-4), хотя в отдельных случаях могут использоваться 8 PSK (ФМ-8) и даже 16 QAM ( КАМ -16). Применение помехоустойчивого кодирования позволяет значительно снизить требуемое для работы демодулятора с QPSK отношение Еб/N0 (отношение энергии в одном байте информации к мощности шума, см. рис.3), а для модуляции большей кратности пороговое значение Еб/N0 оказывается несколько выше (табл.2).

Таблица 2.

Развитие стандарта DVB-S привело к появлению DVB-S2 - нового стандарта спутникового вещания.

Стандарт DVB-S2 разработан в 2003 г., является спецификацией второго после DVB-S поколения стандарта спутникового вещания.
Система DVB-S2 удовлетворяет требованиям различных спутниковых вещательных приложений:
- ТВ-вещание стандартного (SDTV) и высокого разрешения (HDTV);
- интерактивные услуги - доступ в Интернет, приложения клиента;
- профессиональные приложения (распространение цифрового ТВ и репортажные услуги, доставка ТВ-программ до наземных передатчиков);
- распространение контента.

Преимущеста стандарта DVB-S2 над DVB-S :
- рост емкости сигнала в сравнении с DVB-S примерно 30% (для пользовотелей спутникового интернет это означает уменьшение тарифов, для ТВ - увеличение числа каналов + улучшение качества картинки);
- гибокость стандарта DVB-S2 : он работоспособен при любых параметрах ныне действующих транспондеров, предоставляя большой выбор по спектральной эффективности;
- DVB-S2 способен вместить любой формат входного потока, включая один или несколько транспортных потоков MPEG, непрерывные битовые потоки, пакеты IP, а также и ATM; - Повышенная стабильность и помехоустойчивость сигнала.

DVB-S2 в России.
В России уже сейчас доступны несколько DVB-S2 -транспондеров западных спутников, с которых идёт вещание HDTV -каналов. Для HDTV из-за высоких требований к пропускной способности каналов практически нет других вариантов, кроме использования DVB-S2 стандарта. Спутниковые операторы, предлагающие услуги связи через VSAT-терминалы, или уже имеют DVB-S2 -транспондеры на российских спутниках, или планируют запуск DVB-S2 в ближайшее время.