卫星通信终端天线的5种对星模式之二：DVB跟踪
要实现稳定可靠的卫星通信，地面终端天线必须精准地对准远方的卫星。对星的过程是一个不断搜索、不断逼近的过程，其目标是让天线波束中心精确指向卫星，从而获得最大信号接收与发射效率。
卫星通信终端天线的对星技术是保障卫星通信链路稳定的关键。目前常用的对星模式主要包括以下五种：
- • 信标跟踪
- • 载波跟踪
- • 参考星跟踪
- • 程序跟踪
- • 手动跟踪
我们在 《卫星通信终端天线的5种对星模式之一：信标跟踪》 中介绍过信标跟踪。卫星会在下行链路中持续发射一个专用信标信号。该信号通常是窄带、高功率的连续波信号，具有固定的频率和极化方式。地面卫星终端通过检测信标信号的功率实现对星操作。
在 《卫星通信终端天线的5种对星模式之二：功率检测型载波跟踪》 中，我们介绍了通过业务载波进行功率检波的方式实现对星操作。今天将重点介绍另一种常见且高效的自动对星方式——DVB跟踪。
什么是 DVB 信号
DVB 是英文 Digital Video Broadcasting 的缩写，意为“数字视频广播”。DVB 信号是一系列用于数字电视广播的开放国际标准，并不是某种单一的调制信号。
DVB 标准的核心是利用数字调制技术，将视频流（如 MPEG）压缩编码后，再调制到载波上进行传输。调制后的信号可通过卫星链路传播，也可通过地面有线网络、地面广播等方式传播。
DVB 标准有哪些常见的标准？它们对应的调制方式是什么？
DVB 标准是一个家族，包含多个子标准。每个标准采用了不同的调制方式，以适应不同的传输环境和需求。主要分类如下：
DVB-S
这是卫星通信中最基础、最常见的 DVB 标准，采用 QPSK 调制方式（四相相移键控），每个符号传输 2 bit 信息。DVB-S 出现在 1995 年左右，是最早应用于卫星电视广播的标准之一，至今仍在广泛使用。
QPSK 具有较好的抗噪声性能，即使在信噪比较低的情况下也能保持良好的通信质量，因此得到了广泛应用。
DVB-S2
DVB-S2 是 DVB-S 的第二代版本，也称为增强型 DVB-S。除了支持 QPSK 外，还引入了多种高阶调制方式，提升了频谱效率和传输容量，适用于不同链路条件和业务需求。
DVB-S2 支持的调制方式包括：
- • QPSK：每个符号传输 2 bit；
- • 8PSK：每个符号传输 3 bit，适用于高清电视广播；
- • 16APSK：每个符号传输 4 bit；
- • 32APSK：每个符号传输 5 bit，但需要较高信噪比。
从QPSK到8PSK，到16APSK，再到32APSK，调制的阶数越来越高，传输的效率越来越高，但是需要的信噪比也越来越高。当信号质量好，信噪比高的时候，才可以用高阶调制。
常规的卫星通信方式中，一旦调制方式和编码方式设定之后，就一直沿用这种编码方式和调制方式，也被称为恒定编码调制（CCM）。
DVB-S2 引入了自适应编码和调制（ACM）技术。不同于传统的恒定编码调制（CCM），ACM 技术允许发送端根据接收端反馈的信道状态动态调整调制方式和编码率。
自适应编码和调制
卫星接收端能够实时测量卫通链路信道的质量（主要是信噪比和误码率等），然后接收端通过卫星回传链路把信道的状态信息返回到发送端。发送端根据返回的信道状态信息，动态调整下一帧的调制方式和编码率。
当接收端信噪比较高时，发射端可以使用高阶调制（如 16APSK 或 32APSK）和高码率（如 LDPC 8/9）。反之，若信道恶化，发射端则会降低调制阶数（如从16APSK降级为8PSK或QPSK）和低码率（例如 LDPC 1/4） ，以维持通信质量。
DVB-S2X
DVB-S2X 是 DVB-S2 的扩展版本，在此基础上增加了更高阶的调制方式，包括：
- • 64APSK：每个符号传输 6 bit；
- • 128APSK：每个符号传输 7 bit；
- • 256APSK：每个符号传输 8 bit；
DVB-S2X 适用于高信噪比场景下的大带宽数据传输，同时支持最低滚降系数 0.05，有效降低了相邻频率干扰，提高了带宽利用率。
DVB-T 和 DVB-C
DVB-T 适用于地面无线广播，DVB-C 适用于有线电视网络。两者分别采用 COFDM、16QAM、32QAM、64QAM 等调制方式。由于它们属于地面传输标准，与卫星通信无关，本文不再详述。
DVB 信号跟踪的原理
从上面的介绍可以看出，DVB 信号本质上是一种经过调制的载波信号。理论上也可以采用上一节卫星通信终端天线的5种对星模式之二：功率检测型载波跟踪介绍的功率检测的方法
但是正如我们在遥测和图传、数据链的有什么不同？中提到的，遥测和图传、数据链都是无线通信，可以传输视频图像、各种数据信息，这一点上两者是相通的。但是遥测信号有自己的标准，包括编码方式、帧格式、调制方式等，所以遥测信号也有自己特有的信号捕获、跟踪和解调方式。
同样的，DVB 信号有其特有的结构和标准，包括帧格式、编码方式、调制方式等，因此它的信号捕获、跟踪和解调过程也有其独特性。
为什么使用载噪比而不是信号功率？
前面介绍的信标跟踪、功率检波型载波跟踪，都是通过检测信号功率来作为天线对星的依据。但是卫星通信终端的信号接收性能：误码率，跟接收的信噪比直接相关。
但是信号功率并不能直接反映通信质量，而载噪比 C/N0 则与误码率密切相关。如果我们直接用载噪比作为天线跟踪卫星的依据，这使得天线对星直接与信号的质量（而不仅仅是功率）挂钩，并且与数据解调的误码率直接相关。
在 DVB 跟踪中，系统并不直接依赖于信号功率，而是通过对接收信号进行解调、信道估计和信号质量评估，计算出载噪比（C/N0），并将该值作为天线伺服系统对星依据。天线控制器 ACU 通过实时监测 C/N0 的变化，判断天线是否对准卫星。
导频信号与训练序列的作用
DVB 信号中通常包含导频信号（Pilot）或训练序列（Training Sequence），这些已知的参考信号周期性插入到数据流中，用于同步、信道估计和载噪比计算。
导频（Pilot）/训练序列（Training Sequence） 是预先已知的、周期性地插入到数据流中的特定符号序列。它们是不携带任何用户数据的，而是作为接收机进行同步、信道估计和性能监测的参考。
在 DVB 跟踪过程中，接收机只需解调这些导频信号，即可估计当前的信道状态，并计算出载噪比 C/N0。这一过程不需要对全部数据进行解调，大幅减少了计算复杂度。
DVB 跟踪系统的组成与工作流程
系统连接结构
DVB 跟踪系统通常由以下几个部分组成：
- • 天线
- • LNB（低噪声变频器）
- • DVB 跟踪接收机 / DVB 解调器
- • 天线控制器 ACU
具体结构如下：
DVB跟踪接收机/解调器
DVB 跟踪的基本流程
DVB 跟踪的主要步骤如下：
- • 业务载波信号接收
地面站 A 向卫星发射 DVB 信号，经卫星透明转发至地面站 B。地面站 B 接收到信号后送入 DVB 跟踪接收机。
- • DVB 信号跟踪
DVB 跟踪接收机对信号中的导频或训练序列进行解调和处理，估算当前信道状态，并计算出载噪比 C/N0。
跟踪接收机/DVB解调器实时输出信号质量参数（载噪比）给天线控制器。载噪比通常通过RS-232/485串口或以太网接口提供给天线控制器。
- • 天线扫描与信号检测
ACU 控制天线在方位角和俯仰角方向进行小范围扫描，记录不同角度下的载噪比值。
- • 峰值追踪与对准
ACU 记录各角度下的载噪比值，寻找最大值点作为最佳对准位置，并持续微调以维持对星状态。
总结
DVB 跟踪是一种基于载噪比（C/N0）的高效自动对星方式，特别适用于 DVB 信号为主的卫星通信场景。相比传统功率检测方式，它能够更准确地反映信号质量，从而提升对星精度和稳定性。
在下一章节中，我们将继续介绍其他类型的自动对星方式。