DVB-S2 on DVB-S täiendatud versioon. Rahvusvaheline DVB-organisatsioon alustas DVB-S täiendamist 2002. aasta alguses. Umbes kahe aasta jooksul viis ta läbi 4 programmikonkursi ja lõpuks võitis LDPC + BCH programmil põhinev ettevõte Hughes Network System (HNS). Suure hulga simulatsioonide ja tutvustussüsteemide loomise kaudu kiitis DVB organisatsioon selle programmi algselt heaks 2003. aasta novembris. Programmi tekst valmis 2004. aasta jaanuaris ja ETSI soovitas seda EN 302 207 standardina 2004. aasta juunis.
1. Põhifunktsioonid DVB-S2
Katsed näitavad, et antud transpondri ribalaiuse ja edastusvõimsuse tingimustes saab süsteem vastavalt valitud modulatsioonimeetodile ja kodeerimiskiirusele umbes 30% võimenduse. Muutuva koodimodulatsiooni tehnoloogia (VCM) rakendamine võib pakkuda erinevatele teenustele, nagu tavalise eraldusvõimega televisioon, kõrglahutusega televisioon, heliülekanne ja multimeedia, erinevat veakaitset. Eriti interaktiivsetes teenustes või punkt-punktteenustes kombineeritakse muutuva koodiga moduleerimise tehnoloogia tagasivoolukanaliga, et moodustada adaptiivne koodimodulatsioon (ACM, Adaptive Code Modulation). Adaptiivne kodeerimis- ja modulatsioonitehnoloogia võib pakkuda parimatele jõudlustele vastavuse saavutamiseks erinevat tüüpi veakindluse kodeerimisskeeme ja modulatsioonimeetodeid vastavalt signaali levikukeskkonna tagasisideteabele, milles vastuvõttev terminal asub, et süsteemi võimsust saaks suurendada 1 kuni 2 korda. Samuti on tugevdatud erinevate teenuste usaldusväärsust. Tehnoloogia arenguga ei suurenda DVB-S / DVB-DSGN ühe sisendi vormingu (MPEG TS voog) parendamine mitmevorminguliseks andmevooguks (multi-TS või elementaarne andmevoog) oluliselt rakendamise keerukust.
DVB-S kanalite kodeerimise ja modulatsiooni tehnoloogia täiendatud süsteemina kasutab DVB-S2 ülalnimetatud uusi tehnoloogiaid täielikult, et pakkuda uut tehnilist standardit, millel on tugev paindlikkus ja lai satelliiditeenuse katvus. Sellel on järgmised viis põhiomadust:
1) Paindlik sisendliidese sobitamine: see võib vastu võtta ühe sisendvoo või mitme sisendvoo erinevates vormingutes, näiteks MPEG-2 transpordimultipleksivoog ja põhiandmevoog. Sisendsignaal võib olla diskreetne andmepakett või pidev andmevoog.
2) Suure jõudlusega edasivigade parandamise süsteem: sisemine kood kasutab madala tihedusega kontrollkoodi (LDPC-kood) ja välimine kood Boss-Chaudhuri-Hocquenghemi koodi (BCH, Boss-Chaudhuri-Hocquenghem). See kodeerimisskeem erineb Shanoni piirmäärast jõudluses vaid 0.7–1 dB ja pakettide veamäär (PER) on antud signaali-müra künnisel väiksem kui 10–7. Praegu on see kõige paremini toimiv kodeerimisskeem.
3) Mitmekodeerimiskiirus, multimodulatsioon, tõhus ja paindlik: kodeerimiskiirus toetab 1/4 ～ 9/10 jne., 2b / s / Hz ～ 5b / s / Hz sümbolite kaardistamise režiimid vastavad QPSK, 8PSK, 16APSK , Vastavalt 32APSK modulatsioonirežiimid. Valik on suurem, paindlikum ja tõhusam ning spetsiaalselt optimeeritud on ka transpondri mittelineaarsus.
4) Adaptiivne kodeerimis- ja modulatsioonitehnoloogia: see tehnoloogia (ACM) võib pakkuda kaadritasemel kodeerimist ja modulatsiooni optimeerimist vastavalt erinevatele signaaliülekandekeskkondadele ning oluliselt parandada süsteemi signaaliülekande usaldusväärsust.
5) Spektri levitamise koefitsiendi mitu valikut: 0.35, 0.25, 0.20, mis võib rahuldada erinevaid ärivajadusi, nagu heli, video (SD / HD) ja andmed.
2. DVB-S2 signaali töötlemine voog
DVB-S2 võtab DVB-S baasil kasutusele uusima kanalikodeerimisskeemi (LDPC + BCH), laiendab signaali sisendrežiimi sobitamist (mitu transpordivoogu ja elementaarset voogu) ning tutvustab QPSK, 8PSK, 16APSK ja 32APSK põhjal adaptiivseid signaale Modulatsioonirežiimis (ACM) on vastuvõtja kanduri taastamise ja kaadri kiire sünkroonimise tehnoloogiate osas ka uusi läbimurdeid.
DVB-S2 signaalitöötluse saab kolme vormingus kaadri (põhiribaraam, veaparandusraam ja füüsiline kaader. Esimesed kaks kaadritüüpi kuuluvad loogilistesse kaadritesse) jagades umbes viieks osaks. Viis osa on:
1) Sisendrežiimi ja transpordivoo sobitamise osa: tagage signaali sisendliides, sisendvoo täielik sünkroniseerimine, tühi pakettide kustutamine ja sisendandmete pakettide järjestuse tsükliline redundantsuse kontroll (CRC-8). Kui see on mitme sisendiga voo režiim, viiakse see läbi ka. Sisendvoo ühendamine või jagamine on sisendvoo andmevälja ümberkorraldamine ja lõpuks põhiriba märgi sisestamine, täitmine ja lõpuks põhiriba raami väljastamine, mille formaat on näidatud joonisel 4. Põhiriba raami pikkus Kbch on seotud valitud kodeerimiskiiruse ja modulatsioonirežiimiga. Lisaks pakub DVB-S2 selle põhiriba raami jaoks ka pseudo-juhuslikku skrambleerimist.
2) Edasine veaparanduse kodeerimise osa: lõpetab peamiselt kanali veakindluse veaparanduse kodeerimise funktsiooni, mis on jagatud peamiselt kolmeks etapiks: välise koodi kaitse (BCH kood), sisemise koodi kaitse (LPDC kood) ja muud modulatsioonimeetodid, välja arvatud QPSK põimitud. Siin on natuke põimitud väga lihtne. Välja arvatud 8PSK koodikiirusega 3/5, kirjutatakse andmesisend järjestikku veergudesse ja andmete väljundit loetakse järjestikku ridadena. Kirjutamine ja lugemine on kõik kõige olulisemast bitist (MSB). algama. Pärast seda, kui põhiriba kaader läbib need kolm veaparanduskodeerimise etappi, moodustatakse nn veaparandusraam (FEC Frame).
3) kodeerimissümbolite kaardistamise osa: see lõpetab põhiliselt ülekandebittide kaardistamistöö ühe modulatsioonisümboli kohta. Iga sisendvigade parandamise kaader teostab järjestikust paralleelset teisendamist vastavalt erinevale paralleelsusele (2, 3, 4, 5) ja teisendatud paralleelne järjestus teostab tähtkujude kaardistamist vastavalt valitud modulatsiooni efektiivsusele (I, Q) järjestuse genereerimiseks. Sel viisil saab sisendvigade parandamise (kaadri) jadast vastav kompleksjärjestus, mis koosneb 64800/16200 modulatsiooni sümbolitest. Pärast selle osa töötlemist saab sisendvigade parandamise kaadrist (FEC Frame) keerulise jada (I, Q) väljund, mida nimetatakse kompleksse järjestuse tõrke parandamise kaadriks (XFEC Frame).
4) Füüsilise kaadri kodeerimise osa: Siin on kompleksse järjestuse vea parandamise kaader jagatud S-segmentideks 90 sümboli ühikutes. S väärtus määratakse kompleksjärjestuse (kaadri) pikkuse (64800/16200) ja valitud modulatsiooni efektiivsuse (2/3) / 4/5) ühisotsuse põhjal. Vastuvõtja konfigureerimise hõlbustamiseks on vaja lisada ka füüsilise kaadri päis (PLHREADER) keeruka jada ette ja ka füüsilise kaadri päise pikkus on 90. S-segmentides jagatud mitmekordse järjestamise korral lisatakse iga 16 segmendi järel pilootplokk (pilootplokk), mis aitab vastuvõtjal sünkroonida. Selle moduleerimata kandjast koosneva pilootploki pikkus on 36. Sel viisil muutub füüsilise kaadri pikkus:
90 × (S + 1) + P × ent {S / 16}
Valemis P = 36 on ent {} ümardamisfunktsioon.
Ilmselt on füüsilise kaadri kodeerimise efektiivsus: kui pole töödeldavat XFEC-kaadrit, sisestab süsteem vastuvõtja töötlemise järjepidevuse ja signaali edastamise sujuvuse tagamiseks näiva kaadri. . See näiv raam koosneb füüsilisest kaadri päisest ja 36 × 90 pikkusest moduleerimata kandjast (I = 1 /, Q = 1 /).
Lõpuks peab iga füüsiline kaader enne modulaatorile saatmist läbima keerulise järjestuse skrambleerimise, välja arvatud kaadri päis.
5) signaali modulatsiooni osa
Modulatsiooniosa täidab peamiselt põhiriba kujundamise ja kvadratuurmodulatsiooni kaks peamist funktsiooni. Segipaisatud füüsiliste kaadrite jaoks valitakse ruutjuurega kõrgendatud koosinus filtreerimiseks ja kujundamiseks vastavalt erinevatele ärinõuetele erinevad rollikoefitsiendid (0.35 / 0.25 / 0.20).
Pärast vormimist tuleb signaali I ja Q komponendid korrutada vastavalt sin (2πfot) ja cos (2πfot) (fo on kandesagedus) ning seejärel saata modulaatorisse vajaliku moduleeritud signaali saamiseks.
Siiani on DVB-S2 signaali kodeerimise ja modulatsiooni lõpule viinud. Modulaatori väljundsignaali saab signaali edastamiseks saata satelliidi raadiosageduskanalile.
3. DVB-S2 kasutusele võetud uus põhitehnoloogia
1) BCH + LDPC kodeerimine: selle tehnoloogia põhiskeem on: välimine kood kasutab BCH koodi ja sisemine kood LDPC koodi. BCH-kood on tavapärane tsükliline kood, millel on lihtsa koodisõna genereerimise omadused ning tugevad vigade tuvastamise ja parandamise võimalused. LDPC kood on lineaarse plokivigade parandamise koodi tüüp, mida saab määratleda väga hõreda kontrollmaatriksi või kahepoolse graafi abil. Algselt avastas selle Gallager, nii et seda nimetatakse ka Gallageri koodiks. See sarnaneb tuntud Turbo koodiga, selle jõudlus on lähedal Shanoni piirile ja seda saab kasutada peaaegu kõigi kanalite jaoks, nii et see on viimastel aastatel muutunud kodeerimistööstuse kuumaks kohaks. Lisaks Turbo koodide suurepärasele jõudlusele on LDPC koodide edu oluline põhjus ka selle eelised algoritmide dekodeerimisel.
Kanali kodeerimise dekodeerimisalgoritm on oluline tegur, mis määrab kodeerimise jõudluse ja rakenduste väljavaated. LDPC-koodi paarsuskontrollimaatriksi hõreduse tõttu on sellel tõhus dekodeerimisalgoritm. Selle dekodeerimise keerukusel on lineaarne seos koodi pikkusega, mis ületab tohutu dekodeerimise arvutamise keerukuse, millega plokkkood kokku puutub, kui koodi pikkus on pikk. Raskusaste võimaldab pikkade kodeeritud pakettide kasutamist. Pealegi osalevad pika koodigrupi kasutamisel kontrollmaatriksi hõreda olemuse tõttu üksteisest kaugel olevad infobitid ühtses kontrollis, mistõttu pidevad purskevead ei mõjuta dekodeerimist vähe ja kood ise on purskevigade suhtes vastupidav . Interleaveri omadusi ei ole vaja tutvustada ning puudub interpleeri olemasolust tingitud viivitus.
2) Adaptiivne kodeerimine ja modulatsioon (ACM): pärast selle tehnoloogia kasutuselevõttu paraneb edastamise efektiivsus. DVB-S-l on ainult üks modulatsioonimeetod, see on QPSK. Üks modulatsiooni sümbol kaardistab 2 bitti. Seetõttu on satelliitide võime signaale edastada oluliselt piiratud. DVB-S2 laiendab seda mitmeks valitavaks režiimiks, nimelt QPSK, 8PSK, 16APSK, 32APSK ja vastavalt on iga modulatsioonisümboli jaoks kaardistatud bittide arv vastavalt 2, 3, 4 ja 5. Nii paraneb oluliselt satelliidi ülekandevõimsus. See on eriti tähendus otsese ringhäälingu satelliitsüsteemide operaatorite jaoks, see tähendab, et sama arv satelliite ja transpondereid võib edastatud signaalide või programmide arvu kahekordistada.
Veelgi olulisem on see, et DVB-S2 kasutab adaptiivse kodeerimise ja modulatsiooni (ACM) skeemi, mis muudab signaali edastamise paindlikumaks ja usaldusväärsemaks. See kodeerimis- ja modulatsioonimeetod võib jõuda kaadritasandini (kaaderhaaval). Teisisõnu võib kogu üksiku kaadri kodeerimiskiirus ja modulatsioonirežiim kogu oma edastusjärjestuses olla erinevad. Selle meetodi paindlikkus avaldub selles, et erinevad vastuvõtukeskkonnad (päikeseline, pilvine ja äikese ilm) võivad pakkuda erinevaid kodeerimiskiirusi ja modulatsioonimeetodeid, nii et vastuvõttev terminal saaks selles keskkonnas vastu võtta kõige ideaalsema ja usaldusväärsema signaali. Nendele mobiilsetele vastuvõtuterminalidele on see modulatsioonimeetod tõhusam. Kui vastuvõttev terminal liigub läbi erinevate ilmastikukeskkondade, ei muutu selle vastuvõtuefekt ilmastiku mõjul drastiliselt. Samuti võime näha, et mida halvem on vastuvõtukeskkond, seda suurem on vastuvõetud kaadris üleliigsus, et parandada ülekande häiretevastast tegevust. Muidugi on suurenenud ka iga terminali juurutamise keerukus. See peab täielikult ära kasutama võimalikku tagasivoolukanalit, et tagastada reaalajas vastuvõetava keskkonna parameetrid; teisest küljest, kuna kaadri ja kaadri koodikiirus ning modulatsioonirežiim võivad olla erinevad, pakub DVB-S2 vastuvõtva terminali tehnoloogiale kaadri kiiret sünkroniseerimist ja kanduri tõhusat taastamist, et aidata sujuvalt vastu võtta.
Kuid modulatsioonimeetodite ja kodeerimiskiiruste laiendamine on suurendanud ka vastuvõtjate ja kogu satelliitsüsteemi nõudeid. Teoreetilise simulatsiooni osas on DVB-S (QPSK) kandja ja müra suhe C / N tavaliselt vahemikus 3.5 kuni 7.5 dB. BCH ja LDPC kasutamise tõttu väheneb vastavalt DVB-S2 (QPSK) kandja ja müra suhte C / N vahemik, umbes 1 ~ 5dB, ehk teisisõnu, QPSK, DVB-S2 korral on halvemas kanali olukorras. Võib ka töötada. Vastavalt valdkonnastandardile GY / T 148-2000 "Satelliitside digitaaltelevisiooni vastuvõtjate tehnilised nõuded" peab Eb / N0 künnis olema väiksem kui 5.5 dB (kui FEC = 3/4) ja nende vahel on teisendussuhe Eb / N0 ja C / N. Seetõttu peab tulevase DVB-S2 vastuvõtja demodulaatori tööpiir olema madalam, see tähendab, et vastuvõtjale esitatavad nõuded suurenevad. Teisisõnu, DVB-S2 vastuvõtjad peavad kaadrite sünkroonimise ja muude probleemide lahendamiseks kasutama kõrgemat ja tõhusamat tehnoloogiat. Muidugi, DVPS-S2 modulatsioonimeetodite puhul, mis on QPSK-st efektiivsemad, näiteks 8PSK, 16APSK jne, on ka otsese ringhäälingu satelliitsüsteemi enda nõuded oluliselt paranenud või vastav minimaalne kanduri ja müra suhe peab olema ka parandada. Näiteks 8PSK nõutav kandja ja müra suhe C / N on umbes 5.5-10 dB; kandja ja müra suhe C / N, mida 16APSK nõuab, on umbes 10-14 dB; see tähendab, et tuleks kasutada ka satelliidi transpondrit, leviala kiirte disaini jne. Kõrgema tehnoloogiaga, vastuvõtmisel parema signaali või levivälja tugevusega, saab saavutada suurema ülekandevõimsuse või kogu edastuse.
4. DVB-S2 võrdlus teiste süsteemidega
1) DVB-S2 ja DVB-S võrdlus: Arvestades edastusbitid sümboli kohta (sama modulatsioonimeetod), on DVB-S2 C / N paranemine 3dB võrreldes DVB-S-ga. Võtke näiteks QPSK, kui bitid / sümbol = 1.5, (C / N) DVB-S≈7dB, (C / N) DVB-S2≈4dB. Kanali läbilaskevõime seisukohast on kanali läbilaskevõime väga väike, kuna DVB-S kasutab ühte QPSK modulatsioonimeetodit; kui DVB-S2 saab kasutada QPSK, 8PSK, 16APSK või isegi 32APSK, siis see võib pakkuda suuremat kanalimahtu, mis on DVB -S keskmises kuni kõrgemas otsas, mis on käeulatuses. DVB-S2 suudab pakkuda mitte ainult suurema ribalaiusega väljundit, vaid ka suurendada väljundi isolatsiooni ja suurendada süsteemi stabiilsust. Hughes Network Systems (HNS) leidis paljude simulatsiooniuuringute kaudu, et DVB-S2 poolt kasutusele võetud LDPC + BCH kodeerimisskeem on ideaalsest Shanoni piirist vaid 0.7–1 dB kaugusel. See näitab, et me ei vaja tulevikus enam pikka aega uut satelliittelevisiooni kodeerimissüsteemi.
Sama satelliidi transpondri võimsuse ja ribalaiuse tingimustes pakub DVB-S2 rohkem programme (kanaleid) ja suuremat sümbolikiirust kui DVB-S, suurendades võimendust 25% kuni 35%. Samal ajal laiendab DVB-S2 ka DVB-S sisendsignaali liidesel. Lisaks MPEG-2 transpordivoole (TS) toetab see ka põhiandmepakettide või voogedastusandmete sisestamist, mis suurendab teenuse paindlikkust ja koostalitlusvõimet.
2) DVB-S2 võrdlus Internetis ja muudes tugevates interaktiivsetes teenustes: uusim uuring näitab, et aastatel 2005–2009 võib DVB-S1.3 ja sellega seotud seadmetesse investeerida 2 miljardit USA dollarit. 70% sellest investeeringust kasutatakse siiski interaktiivsete teenuste jaoks. Praegu on ADSL interaktiivsete teenuste (eriti kiire lairiba kiire Interneti-ühenduse) osas suurim konkurent. ADSL-i jaoks on juurdepääsumeetod lihtne, varustus on madal ja see pakub laias valikus juurdepääsukiirusi.
Eeldades, et Ka-riba punktkiirega satelliit-transponderi ribalaiusega 72MHz aastane rent on 2.6 miljonit eurot, saab see toetada 8500 kasutajat DVB-S süsteemide jaoks ja 22,000 2 kasutajat DVB-S25.5 jaoks, siis iga kasutaja kuus satelliitkanali maksumus : 9.85 eurot DVB-S ja 2 eurot DVB-SXNUMX puhul.
Praegune Euroopa ADSL-pakett maksab 444 eurot aastas ja 37 eurot kuus. Tuleb märkida, et see number on kõik ADSL-i kasutajate kulud (kanal + teave) ja kaks ülaltoodud numbrit on ainult kanalikulud. Sellegipoolest näeme, et DVB-S2 on endiselt väga konkurentsivõimeline (eriti äärelinnas või kaugel piirkondades) ja DVB-S eelised pole ilmsed.
Meie teise tootega:
