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世广卫星的前世今生
日期:2012-3-7 8:09:48 阅读:   来源:杨建平

世广卫星公司 (wordspace)成立于1990年并在美国上市。原计划布置3颗覆盖全球,提供移动音频广播服务。偏远 地区的穷人和城市汽车族,是世广最主要的目标对象。

但世事难料。世广计划在推进的过程中,遇到了网络下载和U盘播放等新兴的强劲对手,终于寡不敌众,在2008年 申请破产保护,次年终止了音频广播服务。

世广倒闭之后,由美国YAZMI公司以550万美元购得全部资产,我们的故事就从这里开始。

L波段卫星移动电视解决方案通视便携式终端接收机

1990年,飞利浦和索尼载着CD成功的荣耀和光环,雄心勃勃地开始视频光碟的研发,就是后来众所周知的VCD。同 时,一家新型的卫星广播公司在美国华盛顿特区成立,这就是世广公司,计划发射三颗L波段大功率的同步卫星覆 盖全球:非洲之星、亚洲之星、美洲之星。

经过漫长的技术研发,非洲星AFRISTAR于1998年定点在东经21度,并在世界上首次通过卫星提供了移动音频广播 。从当时的盛况来看,世广的眼光是正确的,胜利仿佛就在眼前。

2000年,亚洲星ASIASTAR.发射成功,定点在东经105度。亚洲星采用马可尼空间公司制造的“欧洲之星2000”平 台,属于三轴稳定的直播卫星,设计寿命12年。据说它的下行天线在太空展开之后,直径达15米之巨。星载6个L 波段转发器。三个左旋圆极化.三个右旋圆极化。每个转发器的带宽为1.84MHz,发射功率300瓦,覆盖区中心等 效全向辐射功率EIRP=53dBw。

L波段的法定频率范围是1452—1 492MHz,跨度达40MHlz,但世广仅使用了其中的部分频段。下行频率范围是1468 —1491MHz,QPSK调制,符码率1840K,前向纠错1/2。门限特低,没有雨衰。

世广的这些技术参数,使得地面接收非常容易,只要巴掌大的平板天线,入射角度非常大,根本无需对星,也没 必要使用累赘的电机伺服系统,满足偏远山区、汽车、火车、渔船等苛刻的移动接收需求。除了地球两极,都可 以收到世广的卫星信号。

眼看就要成功的时候,世广遇到两个棘手的问题。首先,虽然非洲星和亚洲星覆盖了大部分欠发达的第三世界国 家和地区,其中半数以上是当地广播覆盖不到的,这些地区的听众正是世广的服务对象。但专用的世广收音机准 入门槛较高,初期只在日本韩国生产(图1),售价高达300美元,普通百姓买不起,结果只在印度的中产阶层卖得 较好。

打通印度之后,世广在亚洲的下一个目标就是中国。他们花了很多功夫,在北京设立办事处,专做公关,却事与 愿违。世广为了推行欧美的价值观,不想把亚洲星的掌控权落到中国人手里。而我国主管部门,出于意识形态方 面的考量,要老外靠边,自己独大。这样博弈的结果,当然是两败俱伤。

其次,世广采用L波段,虽然频率较低,但依然需要直线传播。越偏远的地区,无遮挡,无干扰,效果就越好。但 在发达的城市中,由于高楼大厦和电灯路牌的阻挡,信号容易中断。城市中各种通讯器材,会把世广的信号淹没 ,造成接收不良。因此,日本市场是根本打不进去的,日本人更倾向于地面的DAB系统。最后世广只好把亚洲星的 东北波束西移,放弃日本。

美洲星的发射一再跳票,原因也是如此。美国用家要求在城市里流畅播放,光靠卫星显然是不够的,还需要地面 辅助站点协助,才能覆盖所有盲点。因此,美国人自搞一套,新成立的XM卫星公司和另一家天狼星公司,也发射 了类似的广播卫星,使用较高频率的s波段,并配合数千个地面差转站进行补点发射,技术上比世广更先进。于是 立刻得到众多知名汽车厂商的支持,甚至作为家轿的标配。虽然最终世广的美洲星没能发射,但世广入股了xM, 也算分得一杯羹。

正值全世界卫星音频移动广播如日中天的时候,一匹黑马杀到。以苹果为代表的一股新兴势力崛起,MP3和网络下 载迅速成为主流。结果,2004年之后,卫星音频广播开始走下坡路,连传统的CD也快顶不住了。到2008年世广倒 闭的时候,才只有区区几十万用户,远远低于初期的预计。接着,拥有几百万客户的美国XM公司和天狼星也相继 兼并,都没能逃脱倒闭的命运。

我在2002年开始把玩世广收音机,购买和使用过的各种世广收音机不下五六种,例如韩国产的.AMl201(图2)和] AMl301(图3)、TOYEAR(图4),以及中国西安通视生产的19AMB—R(图5)等等,并在座驾上安装。还在本刊上发表过 评测文章多篇。直到2009年的某一天,信号戛然而止,方才明白,是时候跟世广收音机说拜拜了。世广宏大的全 球广播事业,终于陨灭。

亚洲星的设计寿命是12年,按理说今年寿终正寝,但事实不是这样。我们 造成接收不良。因此,日本市场是根本打不进去的,日本人更倾向于地面的DAB系统。最后世广只好把亚洲星的东 北波束西移,放弃日本。

美洲星的发射一再跳票,原因也是如此。美国用家要求在城市里流畅播放,光靠卫星显然是不够的,还需要地面 辅助站点协助,才能覆盖所有盲点。因此·,美围人自搞一套,新成立的XM卫星公司和另一家天狼星公司,也发 射了类似的广播卫星,使用较高频率的s波段,并配合数千个地面差转站进行补点发射,技术上比世广更先进。于 是立刻得到众多知名汽车厂商的支持,甚至作为家轿的标配。虽然最终世广的美洲星没能发射,但世广入股了XM ,也算分得一杯羹。

正值全世界卫星音频移动广播如日中天的时候,一匹黑马杀到。以苹果为代表的一股新兴势力崛起,MP3和网络下 载迅速成为主流。结果,2004年之后,卫星音频广播开始走下坡路,连传统的CD也快顶不住了。到2008年世广倒 闭的时候,才只有区区几十万用户,远远低于初期的预计。接着,拥有几百万客户的美国XM公司和天狼星也相继 兼并,都没能逃脱倒闭的命运。

亚洲星的设计寿命是12年,按理说今年寿终正寝,但事实不是这样。我们知道,卫星定点的姿态控制有南北和东 西两个维度。其中东西控制消耗较少的燃料,南北控制需要更多的燃料。有趣的是,世广的L波段接收是不需要对 星的,指向偏移照样可以接收到。因此在亚洲星12年的运行过程中,负责南北控制的发动机几乎没有开过机。也 就是说,我们接收了这么多年的亚洲星,原来一直是8字漂移的!

经过YAZMI公司测算,亚洲星目前的星载燃料,还能使它继续工作6年,直到2017年终止。同理,非洲星到2015年 终止。在这剩余的寿命期间,是否还能发挥余热,让它继续为第三世界的大众服务呢?答案是肯定的,问题在于究 竟提供何种服务?

世广从当初规划开始,已经22年过去了,沧海桑田,世界发生了巨大变化。再做音频显然不行,MP3下载,现在连 小学生都会。做IT也不成,因为终端不能上行。股票行情更是老套,不会有人再感兴趣了。

那么,就做视频吧——卫星移动电视广播!

卫星移动电视异军突起

在世广当权的那阵。就有人建言搞移动电视。但世广认为,一个转发器被割裂成12个128K带宽的小单元,每个单 元只能独立工作。当时没有一种视频压缩格式可以用128K传一路标清电视,现在同样也没有。

有一家国内的高科技电子公司。经过多年研发,终于解决了这个世界级的技术难题,并率先推出移动电视全套解 决方案,那就是西安通视公司。该方案目前正利用亚洲星的2R透明转发器进行技术测试,并在去年7月获得成功, 接收终端正在批量生产。

通视公司从2002年就开始世广音频接收、播出方面的技术积累,现在完全有能力支撑移动视频的全部技术,包括 接收端、播出端、上行配合等等。其合作伙伴已经租赁了非洲星的东北波束两个转发器,为北非、中东等20多个 国家提供1 1套频道,成为世界上首个卫星移动电视广播平台(表1)。今春将在迪拜开展公关,如果市场普遍看好 .还会继续租赁其余二个波束。

上行下行、前端终端、硬件软件…统统都要一把抓。这是继世广移动音频广播之后,又一个极度烧钱的项目!

笔者有幸成为卫星移动电视终端接收的测试者之一,当然接收的不是非洲星的正式服务,而是亚洲星的测试信号 。亚洲星目前的用途,仅仅作为卫星移动电视的技术测试和验证,实验的电视频道并没有获得中国境内的落地许 可,还不能为我国观众提供移动服务,这牵涉到方方面面的利益问题。我们唯一能做的,只是等待。

让我们了解一下,亚洲星还剩下一些什么资源?表2给出亚洲星的转发器属性,一共配置了三个波束,每个波束包 含两个转发器,非洲星的配置情况也大致相同。图6是亚洲星在2004年根据各国的试收情况而手工绘制的卫星覆盖 形势图,跟最初世广公布的覆盖区域有所不 同,东北波束已经西移,放弃日本,兼顾了新疆。该波束覆盖我国 全境。东北波束的两个转发器中,目前只有2R透明转发器的上行站设在中国北京,2L处理转发器是不能控制的。 因此,要想测试移动电视技术,只能利用唯一的2K转发器,对应的下行频率是1473MI-lz。

世广每个透明转发器都包含12个BC(Broadcast Channel),每个BC的带宽为1 28Kbps,类似于SCPC方式,等效总带 宽只不过1536Kbps。这是当初为了适应MP3音频广播而设计的,可以看做 12个窄带“转发器”。前面讲到,一路 128K的带宽无论如何装不下一套电视频道,需要2倍或3倍才够用,这是世界卫星史上,头一回遇到这样的问题。

通视所采用的解决方案,是将6个电视频道拆散打包,分散到12个通道里。如何将这12个窄带内的信息整合到一起 ,合理分配,是技术的关键。为此.通视独创了一种调制解调方式,并采用了专门设计的芯片。虽然这种新的技 术还没有正式命名,但肯定不能用我们普通的DVB—s2接收机来接收。

视频编码采用最高等级的统计复用H.264方案.就是按需分配带宽给6套电视频道,即我们常说的动态码流。比如 ,体育节目需要的码率大,就给它多分些(最大500Kbps),而访谈节目需要的码率小,就少分些(最小80Kbps)。6 套视频都是80-500Kbps动态码流,平均200Kbps,音频都是32Kbps单声道,剩下一些传输用户管理信息。

为了满足营运商的要求,可能还要对部分频道进行加密,有偿接收。因此,还需要考虑一种无卡CA的方式,这部 分的技术资料还未公布,我暂时无可奉告。

通视卫星移动电视终端接收机

本机包装内,包含8英寸液晶屏连主机、掌上型平板天线、遥控器,以及电源线和信号线等(图7)。主机的白色皮 套非常漂亮,可以兼作液晶的支架,角度可调,方便摆放(图8)。这套装置可在全国境内接收,包括西藏高原、新 疆沙漠和南国海疆,只要能看见105度天空的地方,都可顺利接收。潜在的用户群是:偏远山乡、汽车一族、游艇 、渔船、动车组、驴友、边防三军、野外勘察施工队、登山大本营,等等。

平板天线是左右旋双极化的,日本三美公司(米兹米)制造,在同类产品中灵敏度最高。信号强的地方,随便摆放 在窗台上即可接收(图9)。信号不足的时候,可以调整角度,大约对准105度轨道(图10)。也可以固定在汽车顶部 。移动接收(图11)。

半极大线附带一个磁性底座,方便吸附在车顶(图12)。打开防雨的密封盖子,看到里面有一个LNA,屏蔽罩是焊上 去的(图13)。揭开LNA.发现左右旋两个振子。和缝隙馈源等高I黄部件(图14)。原理很简单,两个振子对应两个 天放,通过陶瓷滤波器,再加一级放大,没有本振(图15)。

主机内,分上盖和下盖两部分,上盖就是一块8英寸的液晶触摸屏,下盖是本机的主板(图16)。这一代产品采用廉 价的电阻式触摸屏,又叫台湾天马屏,其实都是大平板液晶电视裁下来的边角料。这款屏的透度只有80%,比电 容式的透度98%暗一些,对比度低,视角也小。据说正式产品会考虑采用大视角、高反差、高透度的优质屏。

主板上,最大的部件就是可充电的锂电池了,容量4.1安时,实际续航能力大约3小时。硅头采用ST公司为世广专 门开发的调谐芯片。但解调芯片看不见型号,主芯片上也只印着F18的研发代号,显然这两个关键芯片是通视自己 的(图17)。

接上天线试收,很快就收到画面,利用触摸屏换台,只需2秒钟。目前测试阶段,每天上午9点到下午4点临时上一 些频道(图18一图22)。当然正式营运的过程比较复杂,如果将来拿不到落地许可,一切都白干了。

图18左边的电缆连接电源充电器,可以边看边充,电力来源是220V市电、电脑usB接口、汽车usB接口、12V点烟器 接口等,包装盒内各种线材应有尽有。图18右边就是平板天线的输入口,是一种快插的F头。画面的右下角,有 SNR信噪比实时显示,大于1表示捕捉到信号,大于2就流畅播放。对准卫星时,最高可达到8,那就暴强了。

大家比较关心的问题,是在不到2M的带宽下,压缩6套标清,即便采用动态码流的H.264;格式,画质是否能保证 ?我起初也是持怀疑态度,平均200K码流,能好到哪里去呢?从上述这几个实验频道来看,画质应该跟珠三角的 CMMB地面移动电视差不多。

本机左边还有一排插口,其中有YPbPr高清色差和伴音接口,只能支持720P,刷新率50Hz或60H可调。用附送的三 色转接线,驳上高清平板(图23),进菜单选择视频输出,LCD是本机液晶,TV是外接色差,两者只能选其中一种输 出(图24)。

一旦选择了色差,本机的液晶屏幕就黑掉了,触摸功能丧失,此时必须用遥控器操作(图25)。在外接的平板电视 机上看,画面的颜色和对比度都很好,流畅性也不错,只是分辨率较低,主观感觉是240i的水平,动态画面的时 候更加明显,相当于VCD的效果(图26)。当码流不足的时候,通过降低分辨率来维持流畅度,IPTV如此,CMMB也是 如此,卫星移动电视同样如此,这似乎成了金科玉律。

车载移动接收

上面谈到,世广采用的L波段,是无需调星的,把掌上型平板朝南一放就能接收能接收。虽然在整个亚洲上空的同 步轨道中都没有第二个L波段卫星,可以让世广卫星的接收天线肆无忌弹地摆放,但地面的临近频率干扰却非常多 ,例如小灵通、手机、对讲机等等。在市区内,高楼和路灯也会阻挡卫星信号。因此,在大城市中,车载移动电 视首推国标地面移动方案CMMB。

表3是珠三角各市采用的(2MMB频率表,每个城市一个频点,都打包了6套电视频道。经过笔者2年来的试用,在市 中心的覆盖还是相当好的,高楼越多,信号反而越好。但到了海边开阔地带,或者郊区盘山公路上,信号就没了 。在一座城市到另一座城市之间的高速公路上,也是没信号。总之,覆盖很差,盲区很多。

在这种情况下,卫星移动电视就能施展拳脚了。郊外和山区都是开阔地带,天空无遮挡。电磁环境也干净得多, 基本无干扰。再延伸出去,到了高原,边疆,大海上,哪里还找的到CMMB信号。唯有卫星移动电视可以帮到你。

上车前要带备的东西很简单,一台主机一个平板(图27)。充足电的话,可以续航3小时以上。万一半路锂电用完, 也能在车上边充边看。本机的待机按钮,兼作电源指示灯,红色是充电,绿色是开机,半红半绿表示边充边看。 按动按钮,就是开机或关机。连续按着不放,就是深度关机。菜单里,还有电池管理,能实时观测当前的电压电 流,剩余电池容量,剩余续航时间,甚至还能估算充足电的话,还需要多少时间,等等,非常人性化(图28)。

将平板天线的磁性底座吸附在车顶,柔软的同轴电缆从门缝里引到车内(图29)。在南方,亚洲星就在头顶,可以 将平板搁置在仪表台上,随便你朝南朝北行驶,都不影响接收。图30中,左边是卫星平板天线,右边是CMMB鞭状 天线。不过,如果前挡玻璃贴有防爆膜的话,可能会衰减卫星信号,就只能把天线放车外了。这个平板天线是密 封的防雨型,任何恶劣天气也可以使用。我曾经将它固定在车顶上,用了6年,风吹雨打,依然没问题(图11)。

打开主机电源,就能收看节目了。题头图中,上面的液晶是原配的车载CMMB,下面的液晶就是卫星移动接收机。 比较相同的CCTV新闻频道,两机的画面延迟是不同步的,一前一后。轻点屏幕,就弹出操作提示,可直接使用触 摸屏操作(图31),也可使用遥控器操作。想左右拉开,显示全屏幕也是可以的,但待机后不能记忆(图32)。

理论上,只要平板天线和105度卫星之间的直线上没有遮挡,信号就不会中断。在多普勒效应方面,卫星比地面的 优势大得多。同样以160公里时速行驶,地面波的多普勒影响非常严重。但卫星信号是在头顶的,这样车速几乎不 会产生多普勒效应。甚至在飞行的民航客机中,把平板天线夹在朝南的遮阳板上,也能流畅播放(图33)。

本机自带一个微型喇叭,车上的环境噪声很大,根本听不清。可以在菜单里打开FM调频发射,此时本机的喇叭自 动关闭,按默认频点96MHz进行广播,用车载收音机接收,就能从大喇叭里听到伴音了(图34)。发射频率是可调的 ,要是声音不清晰,有杂音,可将收音机调到单声道。再不行.就只能换一个其他干净的频率了。

本机属于傻瓜型,不能手动设置转发器和频率参数,接收非洲星和亚洲星,是两个不同的固件。在中东销售的型 号是VM200,位于迪拜的View Mobile International Broadcasting Group是这个品牌的拥有者。想在非洲星和亚 洲星之间倒换,需要向厂家索取相应的固件。刷机过程很简单,将固件拷到U盘,插入本机。在菜单里找到u盘, 确认升级(图35)。接着弹出升级进程(图36),几分钟就完成了。

最后的希望和祝福

卫星L/S波段跟C/Ku/Ka波段不同。其他波段都需要准确对星,方向性强,因此不同轨位的卫星可以使用相同的 频率和极化,惟独L/s波段不行。正是因为L/s波段不需要对星,一个终端天线,可以收到来自亚洲上空任意轨 位的信号。因此,整个亚洲上空,只允许一个L/s 波段的卫星,若有两个同频的L/s波段卫星,就会打架。这 样看来,L波段才是太空中的稀缺资源,s波段也是如此。

就在本文付梓前夜,收到密报,这是世广卫星22年前的频率规划,我即刻标上了中文注释(图37)。图中,美 洲星 纯属子虚乌有,但非洲星和亚洲星还在按图中的规划执行。图中可见,整个L波段还有很大的闲置段落,这些频点 ,如果中国不去占领,就会被他国占领。因此,尽快发射我国自己的L波段移动广播卫星,是当务之急。能包揽世 广亚洲星的频段最好,例如买断亚洲星的剩余寿命,给它重新命名,找们不差钱。如不能包揽,至少要拿下剩余 的频点。考验我国领导人的智慧,检验我国航天人的技术,一个新时代即将到来。

一个月过去,我这边的溯试工作圆满结束了。心仪的机器又要尉回非洲星,送她到该去的地方。看完本文。大家 一定会问,我们国内真能实现卫星移动电视广播吗?至于你信不信,反正我信!