卫星信号的上行下行学习笔记

本文详细解析了卫星电视信号从地面信号上星、信号下行至地面卫星信号接收的过程,包括地面信号发射站的工作原理、卫星转发器的作用、以及如何进行地面接收等关键信息。

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最近被卫星电视信号的发射接收过程弄的头疼,于是潜心找了本书《卫星电视接收DIY》细细看看下。

1.地面信号上星

   以前在家弄个“锅”看看电视,电视里主持人录节目,一会儿在北京录,一会儿在索契直播,纳闷儿这些信号是怎么发到卫星上的呢,不懂原理。原来地面的信号发射站分移动发射站和上行发射站。通常的那些体育直播估计也就是采用的前一种方式。采集到了节目信号(基带信号),怎么发射给卫星呢,有什么要求呢。电视节目制作中心,将基带信号通过调制、均衡、变频处理变成(10.7Ghz~12.75Ghz)Ku波段,(3.4Ghz~4.2Ghz)C波段的高频信号,然后经过高功率放大器送至馈源,再通过定向天线发射给卫星。上行频率:指发射站把基带信号由地面发射到卫星上用的频率。

疑问也就来了,这么多电视台都用同一个频率吗?对于单路单载波当然不是,所谓波段,那么必然存在很多频点的。C波段是每隔40MHz就会有一个频道(其中的留有4MHz的防卫度,实际只有36MHz)。Ku波段就是54MHz啦。

2.信号下行

一颗卫星拥有多个转发器,每个转发器处理的信号都有一个中心频率和带宽,卫星转发器将信号发射到地面,这个发射信号的发射频率就是下行频率(一般的卫星转发信号的方式有两种,其一是直接转发,另外一个是中频转发)。下行频率:指卫星向地面发射信号所使用的频率。有少不同的转发器就有多少下行频率。这里我是这么理解的由于地区的限制,以及实时直播的需要,各家电视台多数应该是采用单路单载波的方式来上星,(如果都才采用单路单载波)然而卫星的转发器的数量也就决定了最多上星的电视节目个数。例如C波段的卫星转发器,按照每隔40MHz的带宽来安排频道,那么卫星最多能安排24个卫星转发器(采用频率复用也就是极化方式)。

3.地面卫星信号接收

这里必须说明一个概念,第一中频信号:本振频率-下行频率(C波段),下行频率-本振频率(Ku波段);这是由LNB(也就是高频头)来完成的,这个过程也就称为下变频,对于Ku波段第一中频信号(950MHz~2150MHz)带宽1200MHz,对于C波段第一中频信号(950MHZ~1750MHz),对于C波段的LNB存在两种型号本振频率为5150MHz和5750MHz;而Ku波段就相对较多一些。

 

 

 

 

在通信系统中,上行信号下行信号分别表示数据传输的两个方向。它们是通信链路设计中的核心概念,广泛应用于移动通信、宽带网络、短信服务等多个领域。 ### 上行信号(Uplink) 上行信号指的是从用户设备(如手机、终端、客户端)向网络侧(如基站、服务器、短信中心)发送的数据流[^5]。例如,在移动通信中,当用户使用手机发送语音、视频或数据时,这些信息会通过无线接口上传至基站;在短信服务中,短信上行(MO, Mobile Originated)是指短信从移动设备发送到短信中心的过程[^4]。 上行信号的作用包括: - 用户主动上传内容,如发送邮件、上传文件、视频直播等。 - 移动设备与基站之间的控制信令交互,用于建立连接、切换网络等操作。 - 在LTE系统中,上行链路采用SC-FDMA(单载波频分多址)技术,以降低终端发射功率并提高频谱效率[^2]。 ### 下行信号(Downlink) 下行信号则相反,它指的是从网络侧(如基站、服务器)向用户设备发送的数据流。例如,在浏览网页、观看在线视频、接收电子邮件等场景中,数据都是通过下行链路传输到用户的设备上。在短信服务中,短信下行(MT, Mobile Terminated)指的是短信从短信中心发送到目标移动设备的过程[^4]。 下行信号的作用包括: - 向用户提供内容,如视频流、网页数据、应用程序响应等。 - 网络对用户设备的控制指令下发,如呼叫建立、切换命令等。 - LTE系统的下行链路采用OFDMA(正交频分多址)技术,实现高频谱利用率多用户并行接入能力[^2]。 ### 区别 | 特性 | 上行信号 | 下行信号 | |------|----------|----------| | 数据流向 | 从用户设备到网络侧 | 从网络侧到用户设备 | | 技术应用(以LTE为例) | SC-FDMA | OFDMA | | 功耗影响 | 终端需发射信号,功耗较高 | 终端接收信号,功耗较低 | | 带宽配置 | 民用宽带中通常较小(如10~30Mbps) | 民用宽带中通常较大(如100Mbps) | | 干扰敏感度 | 易受外部干扰影响,如上行干扰导致基站覆盖范围缩小 | 相对稳定,主要受限于网络拥塞程度 | 此外,在存在上行干扰的情况下,基站可能无法有效接收远处终端的信号,迫使终端靠近基站才能维持通信,从而影响网络覆盖率[^1]。 ```python # 示例:模拟上下行流量统计 class TrafficMonitor: def __init__(self): self.uplink_bytes = 0 self.downlink_bytes = 0 def send_uplink(self, bytes_sent): self.uplink_bytes += bytes_sent print(f"上行流量累计: {self.uplink_bytes} 字节") def send_downlink(self, bytes_received): self.downlink_bytes += bytes_received print(f"下行流量累计: {self.downlink_bytes} 字节") # 使用示例 monitor = TrafficMonitor() monitor.send_uplink(1024) # 发送1KB上行数据 monitor.send_downlink(4096) # 接收4KB下行数据 ```
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