卫星广播
AI 摘要：卫星广播是指利用地球同步轨道卫星将广播电视信号以广播方式传输至地面接收终端的技术系统，核心形态是直播到户（DTH）。与卫星固定通信的点对点中继不同，卫星广播采用点对多点模式，用户只需小型天线即可直接接收。技术标准以DVB-S为主，工作频段以Ku频段为主。核心边界是雨衰和日凌中断。中国的中星9号及后续卫星支撑了全国户户通工程。
一句话定义
卫星广播是指利用地球同步轨道卫星将广播电视信号以点对多点的方式传输至地面接收终端，使用户能够通过小型天线直接接收广播电视节目的技术系统。
概念边界：卫星广播与卫星固定通信的区别
卫星广播与卫星固定通信（如VSAT数据网络、干线中继）同属卫星通信，但面向的用户群体和传输模式有本质差异。
卫星固定通信采用点对点模式：一个地球站向卫星发射信号，卫星将信号转发到另一个地球站。通信的双方都是专业地球站，天线口径较大，链路是双向的或至少是定向的。用户之间通过卫星建立专门的连接。
卫星广播采用点对多点模式：一个上行地球站向卫星发射广播电视信号，卫星将信号以广播方式覆盖整个服务区，区域内所有用户都可以用小型天线接收。用户终端只收不发，天线口径通常在一米以下甚至更小。
这一差异决定了系统的设计逻辑。卫星广播的核心指标是覆盖能力和接收终端简化——信号必须足够强，使普通家庭用小型天线就能接收到稳定的电视信号。根据CBTV平台的规格，其Ku频段转发器的EIRP在服务区边缘不低于46 dBW，东南部雨区可达52 dBW-6。这一功率水平远高于普通通信卫星，是直播卫星能够使用小口径天线的物理基础。
需要澄清的一个常见误解是：卫星广播并非“单向通信”。直播卫星本身确实是单向广播，但用户可以通过地面网络（如电话、宽带）或卫星回传链路发送点播请求和交互信息。早期的CBTV平台即通过地面通信网实现用户与基站之间的要求信息传输-9。
频段与标准：Ku频段与DVB-S
卫星广播的技术选择集中体现在两个维度：工作频段和传输标准。
Ku频段是卫星广播的主流选择。国际电信联盟将11.7–12.2 GHz的频率范围优先划分给卫星电视广播专用。Ku频段相比C频段有明确的工程优势：波长更短，在相同口面效率和增益条件下，天线口径可以是C频段天线的约三分之一，这大幅降低了用户终端的成本和安装难度。CBTV平台使用5个Ku频段转发器，每个带宽45 MHz，行波管输出功率97 W-6。中星9号同样采用Ku频段-2。
Ku频段的代价是雨衰。雨粒对电波的吸收和散射会引起信号衰减，Ku频段的波长与雨滴线度接近，雨衰对Ku波段信号影响较大。雨衰的大小取决于雨粒直径与电波波长的比值，大约正比于雨粒直径的三次方，因此频率越高雨衰越大。工程设计中，我国大部分地区的雨衰统一取为2 dB。直播卫星中心建议“尽量选择口径较大的天线”来应对雨雪天气-2。
DVB-S是卫星广播的基础传输标准。1994年发布的DVB-S标准规定了QPSK调制和级联卷积码与Reed-Solomon信道编码的方案，成为全球大多数卫星运营商用于电视和数据广播的标准-15。中国于1999年发布了等效采用DVB-S的国家标准GB/T 17700-1999-3。DVB-S的编码率选择包括1/2、2/3、3/4、5/6和7/8，以适配不同的传输条件-7。DVB-S的设计工作点Eb/N0在4.5 dB（码率1/2）至6.4 dB（码率7/8）之间，面向C和Ku频段设计，对天气的敏感度低于Ka频段-7。
DVB-S的演进方向是DVB-S2和DVB-S2X。DVB-S2引入了更高阶的调制方式（8PSK、16APSK、32APSK）和LDPC信道编码，在相同转发器带宽和EIRP下可实现约30%的容量增益-15。对于交互式和点对点应用，DVB-S2的VCM功能可结合回传信道实现自适应编码调制（ACM），根据每个接收终端的信道条件动态调整保护级别，容量增益可达100%–200%-15。
系统组成与信号流程
一个完整的卫星广播系统由上行地球站、广播卫星和用户接收终端三部分构成。
上行地球站负责将广播电视节目信号进行编码、多路复用、调制和上变频，然后通过大型天线发射至卫星。信号处理链路包括信源编码、信道编码、多路复用和调制等环节-9。对于直播到户系统，上行站通常由节目集成平台运营，将多套电视节目打包后以单一载波发送。
广播卫星是系统的核心中继节点。卫星上的转发器接收上行信号，进行频率变换和功率放大，然后通过下行天线以广播波束覆盖服务区。直播卫星通常运行于地球同步轨道，轨道高度约35786 km，一颗卫星即可覆盖地球表面约三分之一的区域。中星9B采用东方红四号增强型平台，设计寿命15年，主要提供Ku BSS频段广播电视直播服务-8。中星9C进一步增加了标准Ku、规划Ku和Ka BSS频段资源，共配置35路转发器-14。
用户接收终端包括天线、高频头、接收机和电视机。用户只需将天线对准卫星，即可接收广播信号。CBTV平台的下行频率设置在12275至12675 MHz范围内，采用垂直极化，符号率27500 Msps-6。接收终端的技术要求是能够在雨衰和指向误差的条件下维持足够的信噪比。一项专利研究指出，卫星广播帧头需要能够适应0.3 m至3.7 m不同口径天线的接收能力差异-16。
典型系统与演进
CBTV（中国卫星直播平台）于1998年12月26日建成开通，是中国第一个卫星直播系统，服务于“村村通”工程，初期使用鑫诺一号卫星，轨位110.5°E，采用Ku频段转发器-6。CBTV平台是中国第一个以直播到户方式建立的卫星数字广播电视平台。
中星9号是中国直播卫星体系的核心。作为“户户通”工程的承载卫星，中星9号采用Ku频段，直接向用户家庭传输广播电视信号-2。直播卫星中心在用户指南中明确指出，Ku频段受雨雪等恶劣天气影响较大，建议选择口径较大的天线来保障收视效果-2。
中星9B于2021年9月9日发射，作为中星9号的备份星，设计寿命15年，采用东方红四号增强型平台。中星9B特别设计了专门的转发器用于直播业务，支持4K、8K高清视频节目传输，具备为北京2022年冬奥会等大型活动提供高质量直播传输服务的能力-8。中星9B的在轨交付使中国卫通运营管理的民商用通信广播卫星达到15颗-12。
中星9C是新一代直播卫星，定位于92.2°E轨道位置，主要承担中星9号卫星业务接替任务。中星9C通过新增标准Ku、规划Ku和Ka BS频段资源扩展广播业务带宽，星上配置35路转发器，支持智慧广电应用场景扩展与公共服务提质增效-14。
常见问题 FAQ
卫星广播和卫星电视接收有什么区别？
“卫星广播”通常指直播到户（DTH）系统，卫星以广播方式向用户直接发送信号，用户只需小型天线即可接收。“卫星电视接收”是一个更宽泛的概念，包括接收通信卫星上的电视信号转发、有线电视前端接收等多种形式。关键区别在于：直播卫星的信号功率设计得足够高，用户端可以使用小口径天线；而通过通信卫星转发电视信号时，接收端通常是专业地球站或有线电视前端，天线口径较大。中星9号作为直播卫星，其EIRP水平远高于普通通信卫星，这是“户户通”用户能用小天线收看的原因。
为什么Ku频段下雨时信号会变差？
这是雨衰现象。Ku频段的波长（约2.5 cm）与大雨滴的尺寸接近，雨滴对电波既有吸收又有散射，导致信号能量衰减。雨衰的大小与雨粒直径和频率有关，频率越高、雨越大，衰减越严重。当雨衰达到20 dB时，卫星广播可能暂时中断。C频段的波长更长（约7.5 cm），雨滴对它的影响小得多，几乎不受雨天影响。这就是为什么直播卫星选择Ku频段（天线小但雨衰大），而需要高可靠传输的场合仍使用C频段。
什么是“日凌中断”？每年都会发生吗？
日凌中断是指卫星运行到太阳和接收站之间的直线上时，地面天线对准卫星的同时也对准了太阳，太阳强大的电磁辐射淹没了微弱的卫星信号，导致广播中断的现象。日凌发生在每年春分（3月21日）和秋分（9月23日）前后，每次持续约3至6天，每天在特定时段出现，每次中断时间从几分钟到十几分钟不等。天线口径越大，日凌中断时间越短。避免日凌中断的有效方法是使用两颗不同轨道位置的卫星，在日凌发生前切换到另一颗卫星的信号。
中星9B的“备份星”是什么意思？
中星9B是中星9号的在轨备份卫星。直播卫星系统对可靠性要求极高，一旦主卫星出现故障，全国用户的收视将中断。备份星的作用是在主卫星失效时接替其工作，保障收视安全。中星9B与中星9号协同工作，同时具备支持4K、8K高清传输的增强能力-8。中星9C则进一步承担中星9号的业务接替任务，并扩展了频段资源-14。这种“主+备+升级”的配置模式是中国直播卫星体系保障长期稳定运行的基本策略。