DVB-S2 je upgradovaná verze DVB-S. Mezinárodní organizace DVB zahájila modernizaci DVB-S počátkem roku 2002. Asi za dva roky provedla 4 kola programové soutěže a nakonec zvítězila společnost Hughes Network System (HNS) založená na programu LDPC + BCH. Vytvořením velkého počtu simulačních a demonstračních systémů byl tento program původně schválen organizací DVB v listopadu 2003. Text programu byl dokončen v lednu 2004 a byl doporučen ETSI jako norma EN 302 207 v červnu 2004.
1. Základní vlastnosti DVB-S2
Pokusy ukazují, že za daných podmínek šířky pásma a vysílacího výkonu transpondéru získá systém zisk asi 30% podle zvolené modulační metody a rychlosti kódování. Aplikace technologie modulace variabilního kódu (VCM) může poskytnout různé úrovně ochrany před chybami pro různé služby, jako je televize se standardním rozlišením, televize s vysokým rozlišením, zvukové vysílání a multimédia. Zejména v interaktivních službách nebo službách point-to-point je kombinována technologie variabilní kódové modulace se zpětným kanálem a vytváří adaptivní kódovou modulaci (ACM, Adaptive Code Modulation). Adaptivní technologie kódování a modulace může poskytovat různé úrovně kódovacích schémat ochrany proti chybě a modulačních metod podle zpětnovazebních informací prostředí šíření signálu, ve kterém je umístěn přijímací terminál, aby bylo dosaženo nejlepšího přizpůsobení výkonu, takže lze zvýšit kapacitu systému o 1 až 2krát. Byla také posílena spolehlivost různých služeb. S rozvojem technologie nebude zdokonalení jednotného vstupního formátu DVB-S / DVB-DSGN (stream MPEG TS) na víceformátový datový tok (multi-TS nebo elementární datový tok) významně nezvýší složitost implementace.
Jako vylepšený systém kódování a modulace DVB-S kanálů využívá DVB-S2 plně výše uvedené nové technologie a poskytuje nový technický standard se silnou flexibilitou a širokým pokrytím satelitní službou. Má následujících pět základních charakteristik:
1) Flexibilní přizpůsobení vstupního rozhraní: Může přijímat jeden vstupní proud nebo více vstupních proudů v různých formátech, jako je multiplexní datový proud transportu MPEG-2 a základní datový tok. Vstupním signálem může být diskrétní datový paket nebo nepřetržitý datový tok.
2) Vysoce výkonný systém dopředné opravy chyb: vnitřní kód používá kontrolní kód s nízkou hustotou (kód LDPC) a vnější kód používá kód Boss-Chaudhuri-Hocquenghem (BCH, Boss-Chaudhuri-Hocquenghem). Toto kódovací schéma se liší od Shannonova limitu ve výkonu pouze o 0.7-1 dB a paketová chybovost (PER) je při dané prahové hodnotě signálu od šumu nižší než 10-7. V současné době se jedná o nejvýkonnější schéma kódování.
3) Multi-kódovací rychlost, multi-modulace, efektivní a flexibilní: kódovací rychlost podporuje 1/4 ～ 9/10 atd., 2b / s / Hz ～ 5b / s / Hz režimy symbolového mapování odpovídají QPSK, 8PSK, 16APSK Režimy modulace 32APSK. Volba je větší, flexibilní a efektivní a nelinearita transpondéru je také speciálně optimalizována.
4) Adaptivní technologie kódování a modulace: Tato technologie (ACM) může poskytnout kódování a optimalizaci modulace na úrovni rámce podle různých prostředí přenosu signálu a výrazně zlepšit spolehlivost přenosu signálu systému.
5) Několik možností koeficientu uvolnění spektra: 0.35, 0.25, 0.20, které mohou splnit různé obchodní potřeby, jako je audio, video (SD / HD) a data.
2. DVB-S2 zpracování signálu průtok
DVB-S2 přijímá nejnovější schéma kódování kanálů (LDPC + BCH) na základě DVB-S, rozšiřuje přizpůsobení režimu vstupu signálu (více transportních toků a elementárních toků) a zavádí adaptivní signály založené na QPSK, 8PSK, 16APSK a 32APSK V modulačním režimu (ACM) existují také nové průlomy v oblasti obnovy nosné přijímače a technologií rychlé synchronizace snímků.
Zpracování signálu DVB-S2 lze zhruba rozdělit na pět částí a vytvořit tři rámce formátu (rámec základního pásma, rámec pro opravu chyb a fyzický rámec. První dva typy rámců patří do logických rámců.). Těchto pět částí je:
1) Část pro přizpůsobení vstupního režimu a transportního toku: poskytněte rozhraní pro vstup signálu, dokončete synchronizaci vstupního toku, odstranění prázdného paketu a proveďte kontrolu cyklické redundance (CRC-8) v sekvenci vstupních datových paketů. Pokud se jedná o režim vícevstupového proudu, bude také proveden. Sloučení nebo rozdělení vstupního proudu znamená reorganizaci datového pole vstupního proudu a nakonec vložení značky základního pásma, její vyplnění a nakonec výstup rámce základního pásma, jehož formát je znázorněn na obrázku 4. Délka Kbch rámce základního pásma souvisí se zvolenou rychlostí kódování a modulačním režimem. Kromě toho DVB-S2 také poskytuje pseudonáhodné kódování pro tento rámec základního pásma.
2) Část kódování pro dopřednou korekci chyb: hlavně dokončuje funkci kódování korekce chyb ochrany kanálu, rozdělená hlavně do tří fází: ochrana vnějšího kódu (kód BCH), ochrana vnitřního kódu (kód LPDC) a další modulační metody kromě QPSK Bity jsou prokládané. Bitové prokládání je zde velmi jednoduché. Kromě 8PSK s kódovou rychlostí 3/5 se vstup dat zapisuje sériově do sloupců a výstup dat se čte sériově do řádků. Zápis a čtení jsou všechny z nejvýznamnějšího bitu (MSB). začít. Poté, co rámec základního pásma podstoupí tyto tři kroky kódování korekce chyb, vytvoří se takzvaný rámec korekce chyb (FEC rámec).
3) Část kódování symbolového mapování: Dokončuje hlavně mapování přenosových bitů na modulační symbol. Každý rámec korekce chyb vstupu provádí sériově-paralelní převod podle odlišného paralelismu (2, 3, 4, 5) a převedená paralelní sekvence provádí mapování konstelace podle zvolené účinnosti modulace pro generování (I, Q) sekvence. Tímto způsobem se posloupnost korekce vstupní chyby (rámce) stane odpovídající komplexní posloupností, skládající se z 64800/16200 modulačních symbolů. Po této části zpracování se ze vstupního rámce pro korekci chyb (FEC Frame) stane výstup složité sekvence (I, Q), který se nazývá rámec pro korekci chyb se složitou sekvencí (XFEC Frame).
4) Část kódující fyzický rámec: Zde je rámec pro korekci složitých sekvenčních chyb rozdělen na S segmenty v jednotkách 90 symbolů. Hodnota S je určena délkou komplexní sekvence (rámce) (64800/16200) a zvolenou efektivitou modulace (2/3) / 4/5) společným rozhodnutím. Aby se usnadnila konfigurace přijímače, je také nutné přidat záhlaví fyzického rámce (PLHREADER) na přední konec komplexní sekvence a délka záhlaví fyzického rámce je také 90. V S segmentech rozdělených na vícenásobná serializace je po každých 16 segmentech vložen pilotní blok (Pilot Block), který pomáhá synchronizaci přijímače. Tento pilotní blok složený z nemodulovaného nosiče má délku 36. Tímto způsobem se délka fyzického rámce stává:
90 × (S + 1) + P × ent {S / 16}
Ve vzorci P = 36 je ent {} funkce zaokrouhlování.
Je zřejmé, že účinnost kódování fyzického rámce je: pokud neexistuje žádný rámec XFEC, který by bylo možné zpracovat, systém vloží fiktivní rámec, aby zajistil kontinuitu zpracování přijímače a plynulost přenosu signálu. . Tento fiktivní rámec se skládá z fyzického záhlaví rámce a 36 × 90 dlouhého nemodulovaného nosiče (I = 1 /, Q = 1 /).
Nakonec musí být každý fyzický rámec před odesláním do modulátoru podroben složitému sekvenčnímu kódování, s výjimkou záhlaví rámce.
5) Část modulace signálu
Modulační část hlavně dokončuje dvě hlavní funkce tvarování základního pásma a kvadraturní modulace. Pro zakódované fyzické rámce jsou pro filtrování a tvarování kosinusového zdvihu s kosinusem vybírány různé roll-off koeficienty (0.35 / 0.25 / 0.20) podle různých obchodních požadavků.
Po tvarování je třeba vynásobit složky signálu I a Q sin (2πfot) a cos (2πfot) (fo je nosná frekvence) a poté odeslat do modulátoru, aby se získal požadovaný modulovaný signál.
DVB-S2 dosud dokončilo kódování a modulaci signálu. Výstupní signál modulátoru lze odeslat do satelitního vysokofrekvenčního kanálu pro přenos signálu.
3. Základní nová technologie přijatá DVB-S2
1) BCH + LDPC kódování: Základní schéma této technologie je: vnější kód používá BCH kód a vnitřní kód používá LDPC kód. BCH kód je konvenční cyklický kód, který má vlastnosti jednoduchého generování kódového slova a silné schopnosti detekce a opravy chyb. Kód LDPC je typ kódu opravy chyb lineárního bloku, který lze definovat velmi řídkou kontrolní maticí nebo bipartitním grafem. Původně jej objevil Gallager, proto se mu také říká Gallagerův kód. Je podobný známému Turbo kódu, má výkon blízký Shannonovu limitu a je použitelný téměř pro všechny kanály, takže se v posledních letech stal horkým místem v kódovacím průmyslu. Kromě vynikajícího výkonu kódů Turbo jsou důležitým důvodem úspěchu kódů LDPC jeho výhody v dekódovacích algoritmech.
Dekódovací algoritmus kódování kanálu je důležitým faktorem, který určuje výkon kódování a vyhlídky aplikace. Kvůli řídkosti matice kontroly parity kódu LDPC má efektivní dekódovací algoritmus. Jeho složitost dekódování má lineární vztah s délkou kódu, což překonává obrovskou složitost výpočtu dekódování, které čelí blokový kód, když je délka kódu dlouhá. Stupeň obtížnosti umožňuje použití dlouhých kódovaných paketů. Navíc kvůli řídké povaze kontrolní matice, když se používá dlouhá skupina kódů, se informační bity vzdálené od sebe účastní jednotné kontroly, což způsobí, že kontinuální chyby série mají malý vliv na dekódování a samotný kód je odolný proti chybám série . Vlastnosti prokládače není třeba představovat a nedochází k žádnému časovému zpoždění, které by mohlo být způsobeno existencí prokládače.
2) Adaptivní kódování a modulace (ACM): Po přijetí této technologie se zvyšuje účinnost přenosu. DVB-S má pouze jednu modulační metodu, to je QPSK. Jeden modulační symbol mapuje 2 bity. Schopnost satelitů přenášet signály je proto značně omezena. DVB-S2 jej rozšiřuje do několika volitelných režimů, konkrétně QPSK, 8PSK, 16APSK, 32APSK, a odpovídajícím způsobem je počet bitů mapovaných pro každý modulační symbol 2, 3, 4 a 5. Tímto způsobem se výrazně zvýší kapacita satelitního přenosu. To je zvláště smysluplné pro provozovatele přímých vysílacích satelitních systémů, to znamená, že stejný počet satelitů a odpovídačů může zdvojnásobit počet přenášených signálů nebo programů.
Ještě důležitější je, že DVB-S2 používá schéma adaptivního kódování a modulace (ACM), díky čemuž je přenos signálu flexibilnější a spolehlivější. Tato metoda kódování a modulace může dosáhnout úrovně snímků (snímek po snímku). Jinými slovy, v celé jeho přenosové sekvenci může být rychlost kódování a režim modulace každého jednotlivého rámce odlišný. Flexibilita této metody se projevuje v tom, že různá přijímací prostředí (slunečné, zamračené a bouřkové počasí) mohou poskytovat různé rychlosti kódování a metody modulace, takže přijímací terminál může přijímat nejideálnější a nejspolehlivější signál v tomto prostředí. U těchto mobilních přijímacích terminálů je tato metoda modulace efektivnější. Když přijímací terminál cestuje v různých povětrnostních prostředích, jeho přijímací efekt se kvůli počasí drasticky nezmění. Můžeme také vidět, že čím horší je přijímací prostředí, tím větší je redundance v přijatém rámci, aby se zlepšilo rušení přenosu. Samozřejmě se také zvýšila složitost implementace každého terminálu. Musí plně využívat možný zpětný kanál pro zpětnou vazbu aktuálních parametrů přijímajícího prostředí v reálném čase; na druhé straně, protože kódová rychlost a modulační režim rámce a rámce se mohou lišit, DVB-S2 poskytuje rychlou synchronizaci rámce a efektivní zotavení nosné pro přijímající terminálovou technologii, aby napomohlo realizaci plynulého příjmu.
Rozšíření modulačních metod a rychlosti kódování však také zvýšilo požadavky na přijímače a celý satelitní systém. Pokud jde o teoretickou simulaci, poměr nosného kmitočtu C / N DVB-S (QPSK) se obecně pohybuje od 3.5 do 7.5 dB. Díky použití BCH a LDPC je rozsah poměru C / N mezi nosičem a šumem DVB-S2 (QPSK) odpovídajícím způsobem snížen, přibližně o 1 ~ 5 dB, nebo jinými slovy, v případě QPSK, DVB-S2 je v horší situaci kanálu Může také fungovat. Podle průmyslového standardu GY / T 148-2000 „Technické požadavky na satelitní digitální televizní přijímače“ musí být prahová hodnota Eb / N0 menší než 5.5 dB (při FEC = 3/4) a existuje konverzní vztah mezi Eb / N0 a C / N. Proto musí být pracovní prahová hodnota demodulátoru budoucího přijímače DVB-S2 nižší, to znamená, že jsou zvýšeny požadavky na přijímač. Jinými slovy, přijímače DVB-S2 musí přijmout pokročilejší a efektivnější technologie pro řešení synchronizace snímků a dalších problémů. Samozřejmě pro metody modulace DVB-S2, které jsou efektivnější než QPSK, jako je 8PSK, 16APSK atd., Se také výrazně zlepšily požadavky na samotný satelitní systém přímého vysílání, nebo musí být odpovídající minimální poměr nosného signálu k šumu také být vylepšen. Například poměr nosič / šum C / N požadovaný 8PSK je přibližně 5.5-10 dB; poměr nosič / šum C / N požadovaný pro 16APSK je přibližně 10-14 dB; to znamená, že by měl být použit také satelitní transpondér, design paprsku pokrytí atd. Pokročilejší technologie s lepší intenzitou signálu nebo pole pokrytí při příjmu může dosáhnout větší přenosové kapacity nebo celkového přenosu.
4. Srovnání DVB-S2 s jinými systémy
1) Srovnání DVB-S2 a DVB-S: Vzhledem k přenosovým bitům na symbol (stejný způsob modulace) má DVB-S2 C / N zlepšení o 3dB ve srovnání s DVB-S. Jako příklad si vezměte QPSK, když bity / symbol = 1.5, (C / N) DVB-S≈7dB, (C / N) DVB-S2≈4dB. Z pohledu kapacity kanálu, protože DVB-S používá jedinou metodu modulace QPSK, je poskytovaná kapacita kanálu velmi malá; zatímco DVB-S2 může používat QPSK, 8PSK, 16APSK nebo dokonce 32APSK, může poskytnout větší kapacitu kanálu, což je na středním až vysokém konci DVB -S, které je mimo dosah. DVB-S2 může nejen poskytnout vyšší výstup šířky pásma, ale také zvýšit izolaci výstupu a zvýšit stabilitu systému. Hughes Network Systems (HNS) zjistil prostřednictvím velkého počtu simulačních studií, že schéma kódování LDPC + BCH přijaté DVB-S2 je jen 0.7 až 1 dB od ideální Shannonovy hranice. To ukazuje, že v budoucnu již dlouho nebudeme potřebovat nový systém kódování satelitního vysílání.
Za podmínky stejného výkonu a šířky pásma satelitního transpondéru poskytuje DVB-S2 více programových sad (kanálů) a vyšší symbolovou rychlost než DVB-S, což zvyšuje zisk o 25% až 35%. DVB-S2 současně rozšiřuje DVB-S na rozhraní vstupního signálu. Kromě transportního toku MPEG-2 (TS) podporuje také vstup základních datových paketů nebo datových proudů, což zvyšuje flexibilitu služby a interoperabilitu.
2) Srovnání DVB-S2 na internetu a dalších silných interaktivních službách: Poslední průzkum ukazuje, že v letech 2005 až 2009 může být do DVB-S1.3 a souvisejícího vybavení investováno 2 miliardy amerických dolarů. 70% této investice však bude použito na interaktivní služby (IS). V současné době je z hlediska interaktivních služeb (zejména širokopásmového vysokorychlostního přístupu k internetu) největší konkurencí ADSL. Pro ADSL je metoda přístupu jednoduchá, zařízení je nízké a poskytuje širokou škálu rychlostí přístupu.
Za předpokladu, že roční pronájem satelitního transpondéru bodového paprsku Ka se šířkou pásma 72 MHz je 2.6 milionu eur, může podporovat 8500 uživatelů pro systémy DVB-S a 22,000 2 uživatelů pro DVB-S25.5, pak každý uživatel za měsíc náklady na satelitní kanál : 9.85 EUR za DVB-S a 2 EUR za DVB-SXNUMX.
Aktuální evropský balíček ADSL stojí 444 eur ročně a 37 eur měsíčně. Je třeba poznamenat, že toto číslo představuje všechny náklady (kanál + informace) uživatelů ADSL a výše uvedená dvě čísla jsou pouze náklady na kanál. Přesto vidíme, že DVB-S2 je stále velmi konkurenceschopný (zejména na předměstích nebo vzdálených oblasti) a výhody DVB-S nejsou zřejmé.
Náš další produkt:
