卫星广播防插播技术探讨
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【 摘 要 】 文章根据卫星广播电视防插播技术的研究现状和发展趋势，对卫星广播传输的防范措施进行了深入探讨，对于保障卫星广播电视的可靠运行，构建和完善广播安全播出保障体系，具有重要的参考意义。
【 关键词 】 卫星广播；防插播；AES编解码 【 中图分类号 】 TN93
Technology Discussion on Satellite Broadcast Preventing from Insertion
Lu Lin 1 Zou Nan-jing 2 Jiang Hao 1
（1.No.36 Research Institute of CETC ZhejiangJiaxing 314033；
2.Zhejiang Radio and Television Group ZhejiangHangzhou 310005）
【 Abstract 】 The article bases on present situation and development trend of satellite broadcast preventing from insertion， has carried on the thorough discussion to the satellite broadcast transmission guard measure.To ensure reliable run of satellite broadcast and television system，construct and consummate safe broadcast system have the important reference significance.
【 Keywords 】 satellite broadcast； preventing from insertion； AEC code
1 引言
广播电视作为，是最为重要的宣传阵地，也是老百姓喜闻乐见的传播工具，受众面十分广泛，因此广播电视的插播亦将演变成突发的公共安全事件，广播电视安全播出已经成为广电系统的生命，根据中央政令各播出机构必须按照在任何时间、任何情况都不出现非法画面的要求做好安全播出工作。
目前，中央和省级广播节目大部分通过卫星链路，采用与电视节目复用上行的方式为调频覆盖点提供节目信号。研发基于卫星传输的广播节目防插播安全防范系统，对增强技术防范，切实提高安全播出保障能力具有十分重要的意义。
2 研究现状和发展趋势
针对恶意干扰，我国专家已提出了一些卫星抗干扰措施，主要有几种方法。
1）信号压制法。即增加正常广播节目信号的上行功率，使得信号强度明显大于干扰，以压制干扰信号。
2）空间隔离法。即上行固定赋形波束接收。卫星转发器接收天线的固定赋形波束仅覆盖各地合法的特定地区，不包含最有可能产生干扰的地区，以达到抗干扰目的。
3）频率隔离法。即改变上行信号频率。当卫星上转发器接收机接收到干扰信号时，转发器接收机依据控制信号及时改变接收频率以拒收干扰信号，并同时对应改变给定地面上行站发射频率，以使转发器接收机能继续接收并转发合法上行信号。
这些干扰措施，能够在一定程度上对特定区域的卫星干扰进行隔离，但无法从根本上防范恶意干扰和非法插播。
3 卫星广播防插播可行性分析
目前全国绝大多数广播电台采用MPEG1-LAYER2音频压缩编码标准。主要依据屏蔽模式通用子带编码复用和自适应谱感知熵编码算法。传输信号带宽为20Hz-20KHz。卫星上下行传输链路分别如图1和图2所示。
在卫星地球站上行端增加信号处理设备，实时对节目源进行增加认证标识处理，卫星地面接收下行端，增加特征信号检测装置，对数字卫星接收机送出的信号进行节目源合法性认证检测，只有通过认证的信号才能进行处理并经过FM发射机发射输出。从而对卫星上行干扰进行有效隔离。
4 卫星广播防插播具体实现
4.1 系统方案
分析卫星传输链路，将信号处理设备置于MPEG2信源编码与复用器前端，AES节目源信号首先经过信号处理设备接收解码，插入标识认证信号后重新编码输出至MPEG2复用器，然后送往卫星发射机发射输出。在卫星下行链路，特征信号检测装置首先对送入的AES信号进行特征解析，只有经过标识认证的信号才能输出给下游设备，对于未经认证的非法信号，自动切断输出并发出报警信号。
4.2 AES编解码
AES是广播级数字音频传输标准，也是地球站进行模拟音频数字化编码、传输的理论依据，它通过一条传输线进行数字音频数据串行传输，提供两个通道的音频数据，在发送和接收端需要对其进行耦合变换，以获得较好的共模抑制且避免信号的大地回路，具备通讯控制、状态信息和较好的检错能力。AES的接收与编解码的成功与否是整个系统是否构建成功的重要保证。
AES的编解码由芯片CS8420结合可编程逻辑器件EP2C50F484实现。AES信号经CS8420接收，并解码为采样频率与下游设备相同的串行码流，EP2C50F484对其进行缓冲，确定帧同步，判断音频数据、辅助数据和信息位，并将有效数据检出同时与调制后的标识认证信号合并并重新打包送入CS8420编码为AES信号送入MPEG2复用器。
AES/EBU帧和子帧的结构如图3所示，其中X、Y和Z都是子帧头的表示符号，相当于同步信息。每帧的第一个子帧的头用X表示，第二个用Y表示，但是第0帧的第一个子帧头要用Z表示，以表示一个块的开始。
4.3 对源信号的标识认证
在卫星地球站上行端的广播节目源信号中实时加入标识认证信号，选取频率为16kHz以上的至少一个频率值作为特征频率，将标识认证信号调制到特征频段，来自卫星地球站上行端的广播节目源信号和调制后的标识认证信号经过预处理和幅度控制后进行叠加，由发射站上星广播；
承载对源信号标识认证的信号处理设备由于位于MPEG2复用器前端，在MPEG2复用器中输入的码流不可避免的要经过MPEG2有损压缩、复用、调制、发射、接收等一系列过程，因此要想使处理后的音频流能被正常识别及解析，加入的标识认证信号必须符合音频信号的特征，这里选择一段连续的基带信号。
为了从连续的基带信号中取出离散的数字信息，必须要在最佳抽样时刻判决得到原始数据。同时为了保证源信号的传输质量，采用锁相环技术提取源信号的采样时钟和码流BIT时钟，以保证经特殊处理后源信号采样率和传输流同步。
4.4 对接收信号的认证识别
在卫星下行链路，对输出的AES数字信号进行解码，并对解码后的信号进行实时解析，对节目流中的标识认证信号进行捕获、分析，以确定节目信号的合法性。考虑到干扰情况的多样性，解析算法必须具有一定抗干扰特性，通过设计合理的判决机制，在出现日凌、太阳黑子爆发等非恶意干扰引起的卫星信号瞬时不稳定时，能确保正常播出；在发生严重恶意干扰、非法插播时，迅速切断节目流的传输，并发出相应的提示或告警信息。
5 结束语
研究基于卫星传输的广播节目防插播技术有助于构建和完善广播安全播出保障体系，抵御恶意插播行为，杜绝广播节目出现非法信号，同时可以有效减轻管理人员的工作压力，减少监控人力物力投入，具有显著的政治和经济效益。
参考文献
[1] 闵士权. 卫星广播电视抗干扰技术与应用.中国电子商情：通信市场，2007.3.
[2] 卢琳. 卫星广播节目防插播系统研究[硕士学位论文].东南大学，2012.
基金项目：
为2012年度浙江省科技厅重大科技专项（优先主题）社会发展项目――基于卫星传输的广播节目防插播系统。
作者简介：
卢琳（1979- ），女，汉族，通信指挥学院，本科，东南大学工程硕士学位，中国电子科技集团第36研究所，工程师；研究方向：视音频传输编解码及信息安全领域。
邹南京（1971- ），男，汉族，浙江大学，本科，浙江广播电视集团，高级工程师；研究方向：广播电视技术。
姜豪（1983- ），男，汉族，中国传媒大学，硕士研究生，中国电子科技集团第36研究所，工程师；研究方向：视音频传输编解码及信息安全领域。