DVB-S2 is een verbeterde versie van DVB-S. De internationale DVB-organisatie begon begin 2002 met de upgrade van DVB-S. In ongeveer twee jaar tijd hield het vier ronden van programmacompetitie, en uiteindelijk won het bedrijf Hughes Network System (HNS), gebaseerd op het LDPC+BCH-programma. Door de oprichting van een groot aantal simulatie- en demonstratiesystemen werd dit programma in eerste instantie goedgekeurd door de DVB-organisatie in november 4. De programmatekst werd voltooid in januari 2003 en werd door ETSI aanbevolen als de EN 2004 302-norm in juni 207.
1. Basis kenmerken van DVB-S2
Experimenten tonen aan dat onder de gegeven transponderbandbreedte en het transmissievermogen het systeem een winst van ongeveer 30% krijgt volgens de geselecteerde modulatiemethode en coderingssnelheid. De toepassing van variabele-codemodulatietechnologie (VCM) kan verschillende niveaus van foutbescherming bieden voor verschillende diensten, zoals standaarddefinitietelevisie, hogedefinitietelevisie, audio-uitzendingen en multimedia. Vooral bij interactieve services of point-to-point-services wordt de variabele-codemodulatietechnologie gecombineerd met het retourkanaal om adaptieve codemodulatie te vormen (ACM, Adaptive Code Modulation). Adaptieve coderings- en modulatietechnologie kan verschillende niveaus van foutbeschermingscoderingsschema's en modulatiemethoden bieden op basis van de feedbackinformatie van de signaalvoortplantingsomgeving waarin de ontvangende terminal zich bevindt om de beste prestatie-aanpassing te bereiken, zodat de systeemcapaciteit kan worden vergroot door 1 tot 2 keer. Ook is de betrouwbaarheid van verschillende diensten versterkt. Met de ontwikkeling van technologie zal de verbetering van het DVB-S / DVB-DSGN enkele invoerformaat (MPEG TS-stream) naar een datastroom met meerdere formaten (multi-TS of elementaire datastreams) de implementatiecomplexiteit niet significant vergroten.
Als een geüpgraded systeem van DVB-S-kanaalcodering en modulatietechnologie, maakt DVB-S2 volledig gebruik van de bovengenoemde nieuwe technologieën om een nieuwe technische standaard te bieden met een sterke flexibiliteit en een brede dekking van satellietservices. Het heeft de volgende vijf basiskenmerken:
1) Flexibele afstemming van invoerinterfaces: het kan een enkele invoerstroom of meerdere invoerstromen in verschillende formaten accepteren, zoals MPEG-2 transportmultiplexstroom en basisgegevensstroom. Het ingangssignaal kan een discreet datapakket zijn of een continue datastroom.
2) Krachtig voorwaarts foutcorrectiesysteem: de interne code gebruikt controlecode met lage dichtheid (LDPC-code) en de buitenste code gebruikt Boss-Chaudhuri-Hocquenghem-code (BCH, Boss-Chaudhuri-Hocquenghem). Dit coderingsschema verschilt in prestatie van de Shannon-limiet met slechts 0.7-1 dB, en de pakketfoutfrequentie (PER) is lager dan 10-7 bij een gegeven signaal-ruisdrempel. Het is momenteel het best presterende coderingsschema.
3) Multicoderingssnelheid, multimodulatie, efficiënt en flexibel: coderingssnelheid ondersteunt 1/4 ～ 9/10, enz., 2b / s / Hz ～ 5b / s / Hz symbooltoewijzingsmodi komen overeen met QPSK, 8PSK, 16APSK , 32APSK modulatiemodi respectievelijk, De keuze is vergroot, flexibel en efficiënt, en de niet-lineariteit van de transponder is ook speciaal geoptimaliseerd.
4) Adaptieve codering en modulatietechnologie: deze technologie (ACM) kan codering op frameniveau en modulatieoptimalisatie bieden volgens verschillende signaaltransmissieomgevingen en de betrouwbaarheid van systeemsignaaloverdracht aanzienlijk verbeteren.
5) Meerdere keuzes van spectrumafrolcoëfficiënt: 0.35, 0.25, 0.20, die kunnen voldoen aan verschillende zakelijke behoeften zoals audio, video (SD / HD) en gegevens.
2. DVB-S2 signaalverwerking stroom
DVB-S2 gebruikt het nieuwste kanaalcoderingsschema (LDPC + BCH) op basis van DVB-S, breidt de aanpassing van de signaalinvoermodus uit (meerdere transportstromen en elementaire stromen) en introduceert adaptieve signalen op basis van QPSK, 8PSK, 16APSK en 32APSK Modulatiemodus (ACM), er zijn ook nieuwe doorbraken in het herstel van ontvangerdragers en snelle framesynchronisatietechnologieën.
De signaalverwerking van DVB-S2 kan grofweg in vijf delen worden verdeeld om drie formaatframes te vormen (basisbandframe, foutcorrectieframe en fysiek frame. De eerste twee soorten frames behoren tot logische frames.). De vijf onderdelen zijn:
1) Invoermodus en transportstroom-matching-onderdeel: bied signaalinvoerinterface, voltooi de synchronisatie van de invoerstroom, verwijder lege pakketten en voer cyclische redundantiecontrole (CRC-8) uit op de reeks van invoergegevenspakketten. Als het een multi-input stream-modus is, zal het ook worden uitgevoerd. Het samenvoegen of splitsen van de input-stream is om het dataveld van de inputstroom te reorganiseren, en tenslotte de basisbandmarkering in te voegen, deze te vullen en tenslotte het basisbandframe uit te voeren, waarvan het formaat wordt getoond in figuur 4. De framelengte van de basisband Kbch is gerelateerd aan de geselecteerde coderingssnelheid en modulatiemodus. Bovendien biedt DVB-S2 ook pseudo-willekeurige versleuteling voor dit basisbandframe.
2) Voorwaartse foutcorrectiecodering: voltooit voornamelijk de kanaalfoutbeveiliging foutcorrectiecoderingsfunctie, voornamelijk verdeeld in drie fasen: buitenste codebescherming (BCH-code), binnenste codebescherming (LPDC-code) en andere modulatiemethoden behalve QPSK De bits zijn interleaved. Het bit-interleaving hier is heel eenvoudig. Met uitzondering van 8PSK met een codesnelheid van 3/5, wordt de gegevensinvoer serieel in kolommen geschreven en wordt de gegevensuitvoer serieel in rijen gelezen. Schrijven en lezen zijn allemaal afkomstig van de meest significante bit (MSB). beginnen. Nadat het basisbandframe deze drie stappen van foutcorrectiecodering heeft ondergaan, wordt een zogenaamd foutcorrectieframe (FEC Frame) gevormd.
3) Coderingssymbooltoewijzingsgedeelte: het voltooit hoofdzakelijk het in kaart brengen van transmissiebits per modulatiesymbool. Elk invoerfoutcorrectieframe voert een serie-naar-parallel-conversie uit volgens verschillende parallelliteit (2, 3, 4, 5), en de geconverteerde parallelle reeks voert constellatie-mapping uit volgens de geselecteerde modulatie-efficiëntie om een (I, Q) reeks te genereren. Op deze manier wordt de invoerfoutcorrectie (frame) reeks de corresponderende complexe reeks, bestaande uit 64800/16200 modulatiesymbolen. Na dit deel van de verwerking wordt het invoerfoutcorrectieframe (FEC Frame) een complexe sequentie (I, Q) uitvoer, die een complex sequentie foutcorrectieframe (XFEC Frame) wordt genoemd.
4) Fysiek framecoderingsgedeelte: hier wordt het complexe sequentiefoutcorrectieframe verdeeld in S-segmenten in eenheden van 90 symbolen. De waarde van S wordt bepaald door de lengte van de complexe reeks (frame) (64800/16200) en de geselecteerde modulatie-efficiëntie (2/3) / 4/5) Gezamenlijke beslissing. Om de configuratie van de ontvanger te vergemakkelijken, is het ook nodig om een fysieke frameheader (PLHREADER) toe te voegen aan de voorkant van de complexe reeks, en de lengte van de fysieke frameheader is ook 90. In de S-segmenten verdeeld in meerdere serialisering, wordt een pilootblok (pilootblok) ingevoegd na elke 16 segmenten om de ontvanger te helpen synchroniseren. Dit stuurblok dat is samengesteld uit een ongemoduleerde drager is 36 in lengte. Op deze manier wordt de lengte van het fysieke frame:
90 × (S + 1) + P × ent {S / 16}
In de formule, P = 36, is ent {} de afrondingsfunctie.
Het is duidelijk dat de coderingsefficiëntie van het fysieke frame is: als er geen XFEC-frame is dat kan worden verwerkt, zal het systeem een nepframe invoegen om de continuïteit van de verwerking van de ontvanger en de soepelheid van de signaaloverdracht te waarborgen. . Dit dummyframe bestaat uit een fysieke frameheader en een 36 x 90 lange ongemoduleerde draaggolf (I = 1 /, Q = 1 /).
Ten slotte moet elk fysiek frame een complexe sequentie-scrambling ondergaan, met uitzondering van de frameheader, voordat het naar de modulator wordt gestuurd.
5) Signaalmodulatiegedeelte
Het modulatiegedeelte voltooit hoofdzakelijk de twee belangrijkste functies van basisbandvorming en kwadratuurmodulatie. Voor gecodeerde fysieke frames worden verschillende afrolcoëfficiënten (0.35 / 0.25 / 0.20) geselecteerd voor filtering en vormgeving van verhoogde cosinus met vierkantswortels volgens verschillende zakelijke vereisten.
Na het vormen moeten de signaal I- en Q-componenten worden vermenigvuldigd met respectievelijk sin (2πfot) en cos (2πfot) (fo is de draaggolffrequentie) en vervolgens naar de modulator worden gestuurd om het vereiste gemoduleerde signaal te verkrijgen.
Tot nu toe heeft DVB-S2 de signaalcodering en modulatie voltooid. Het uitgangssignaal van de modulator kan voor signaaloverdracht naar het radiofrequentiekanaal van de satelliet worden gestuurd.
3. De nieuwe kerntechnologie die is overgenomen door DVB-S2
1) BCH + LDPC-codering: het basisschema van deze technologie is: de buitencode gebruikt BCH-code en de binnencode gebruikt LDPC-code. De BCH-code is een conventionele cyclische code, die de kenmerken heeft van het eenvoudig genereren van codewoorden en sterke foutdetectie- en correctiemogelijkheden. LDPC-code is een type lineaire blokfoutcorrectiecode die kan worden gedefinieerd door een zeer beperkte controlematrix of bipartiete grafiek. Het is oorspronkelijk ontdekt door Gallager, dus het wordt ook wel Gallager-code genoemd. Het is vergelijkbaar met de bekende Turbo-code, heeft prestaties dichtbij de Shannon-limiet en is van toepassing op bijna alle kanalen, dus het is de afgelopen jaren een hotspot geworden in de codeerindustrie. Naast superieure prestaties ten opzichte van turbocodes, is een belangrijke reden voor het succes van LDPC-codes de voordelen bij het decoderen van algoritmen.
Het decoderingsalgoritme van kanaalcodering is een belangrijke factor die de coderingsprestaties en toepassingsvooruitzichten bepaalt. Vanwege de schaarsheid van de pariteitscontrolematrix van LDPC-code, heeft deze een efficiënt decoderingsalgoritme. De complexiteit van het decoderen heeft een lineaire relatie met de codelengte, waardoor de enorme complexiteit van decoderingsberekeningen waarmee de blokcode wordt geconfronteerd wanneer de codelengte lang is, wordt overwonnen. De moeilijkheidsgraad maakt de toepassing van lang gecodeerde pakketten mogelijk. Bovendien, als gevolg van de schaarse aard van de controlematrix, nemen informatiebits die ver uit elkaar liggen, wanneer een lange codegroep wordt gebruikt, deel aan een uniforme controle, waardoor continue burst-fouten weinig effect hebben op het decoderen, en de code zelf is bestand tegen burst-fouten. . De kenmerken van de interleaver hoeven niet te worden geïntroduceerd, en er is geen tijdsvertraging die kan worden veroorzaakt door het bestaan van de interleaver.
2) Adaptieve codering en modulatie (ACM): na het toepassen van deze technologie is de transmissie-efficiëntie verbeterd. DVB-S heeft maar één modulatiemethode, namelijk QPSK. Een modulatiesymbool brengt 2 bits in kaart. Daarom is het vermogen van satellieten om signalen te verzenden sterk beperkt. DVB-S2 breidt het uit naar meerdere selecteerbare modi, namelijk QPSK, 8PSK, 16APSK, 32APSK, en dienovereenkomstig is het aantal toegewezen bits voor elk modulatiesymbool respectievelijk 2, 3, 4 en 5. Op deze manier wordt de transmissiecapaciteit van de satelliet sterk verbeterd. Het is vooral zinvol voor exploitanten van direct uitgezonden satellietsystemen, dat wil zeggen dat hetzelfde aantal satellieten en transponders het aantal uitgezonden signalen of programma's kan verdubbelen.
Wat nog belangrijker is, DVB-S2 gebruikt een adaptief coderings- en modulatieschema (ACM), dat de signaaloverdracht flexibeler en betrouwbaarder maakt. Deze coderings- en modulatiemethode kan het frameniveau (frame-voor-frame) bereiken. Met andere woorden, in zijn gehele transmissievolgorde kunnen de coderingssnelheid en modulatiemodus van elk enkel frame verschillend zijn. De flexibiliteit van deze methode komt tot uiting in het feit dat verschillende ontvangstomgevingen (zonnig, bewolkt en onweer) verschillende coderingssnelheden en modulatiemethoden kunnen bieden, zodat de ontvangende terminal het meest ideale en betrouwbare signaal in deze omgeving kan ontvangen. Voor die mobiele ontvangende terminals is deze modulatiemethode effectiever. Wanneer de ontvangende terminal door verschillende weersomstandigheden reist, zal het ontvangsteffect niet drastisch veranderen als gevolg van het weer. We kunnen ook zien dat hoe slechter de ontvangende omgeving is, hoe groter de redundantie in het ontvangen frame om de anti-interferentie van de transmissie te verbeteren. Natuurlijk is de implementatiecomplexiteit van elke terminal ook toegenomen. Het moet volledig gebruik maken van het mogelijke retourkanaal om de huidige ontvangende omgevingsparameters in realtime terug te koppelen; aan de andere kant, omdat de codesnelheid en modulatiemodus van het frame en het frame kunnen verschillen, biedt DVB-S2 snelle framesynchronisatie en efficiënt draaggolfherstel voor de ontvangende terminal. Technologie om te helpen bij het realiseren van een soepele ontvangst.
De uitbreiding van modulatiemethoden en coderingssnelheden heeft echter ook de vereisten voor ontvangers en het gehele satellietsysteem verhoogd. In termen van theoretische simulatie varieert de carrier-to-noise-verhouding C / N van DVB-S (QPSK) over het algemeen van 3.5 tot 7.5 dB. Door het gebruik van BCH en LDPC wordt de carrier-to-noise ratio C / N range van DVB-S2 (QPSK) dienovereenkomstig verminderd, ongeveer 1 ~ 5dB, of met andere woorden, in het geval van QPSK, DVB-S2 bevindt zich in een slechtere kanaalsituatie Kan ook werken. Volgens de industriestandaard GY / T 148-2000 "Technische vereisten voor digitale satelliet-tv-ontvangers", moet de Eb / N0-drempel lager zijn dan 5.5 dB (wanneer FEC = 3/4), en is er een conversierelatie tussen Eb / N0 en C / N. Daarom moet de werkdrempel van de demodulator van de toekomstige DVB-S2-ontvanger lager zijn, dat wil zeggen dat de vereisten voor de ontvanger worden verhoogd. Met andere woorden, DVB-S2-ontvangers moeten geavanceerdere en effectievere technologieën gebruiken om framesynchronisatie en andere problemen op te lossen. Natuurlijk zijn voor DVB-S2-modulatiemethoden die efficiënter zijn dan QPSK, zoals 8PSK, 16APSK, enz., De vereisten voor het direct uitgezonden satellietsysteem zelf ook sterk verbeterd, of moet de overeenkomstige minimale draaggolf-ruisverhouding ook worden verbeterd. De door 8PSK vereiste draaggolf-ruisverhouding C / N is bijvoorbeeld ongeveer 5.5-10 dB; de drager-ruisverhouding C / N vereist door 16APSK is ongeveer 10-14dB; dat wil zeggen, de satelliettransponder, het ontwerp van de dekkingsbundel, enz. moeten ook worden gebruikt. Meer geavanceerde technologie, met een betere signaal- of dekkingsveldsterkte bij ontvangst, kan een grotere transmissiecapaciteit of totale transmissie bereiken.
4. Vergelijking van DVB-S2 met andere systemen
1) Vergelijking van DVB-S2 en DVB-S: gezien de transmissiebits per symbool (dezelfde modulatiemethode), heeft DVB-S2 een C / N-verbetering van 3dB in vergelijking met DVB-S. Neem QPSK als voorbeeld, wanneer bits / symbool = 1.5, (C / N) DVB-S≈7dB, (C / N) DVB-S2≈4dB. Vanuit het oogpunt van kanaalcapaciteit, aangezien DVB-S een enkele QPSK-modulatiemethode gebruikt, is de geleverde kanaalcapaciteit erg klein; terwijl DVB-S2 QPSK, 8PSK, 16APSK of zelfs 32APSK kan gebruiken, kan het een grotere kanaalcapaciteit bieden, die in de DVB -S midden-tot-high-end onbereikbaar is. DVB-S2 kan niet alleen een hogere bandbreedte-output leveren, maar ook de isolatie van de output vergroten en de stabiliteit van het systeem verhogen. Hughes Network Systems (HNS) ontdekte via een groot aantal simulatiestudies dat het LDPC + BCH-coderingsschema van DVB-S2 slechts 0.7 tot 1 dB verwijderd is van de ideale Shannon-limiet. Dit toont aan dat we in de toekomst niet langer een nieuw coderingssysteem voor satellietomroep nodig hebben.
Onder de voorwaarde van hetzelfde vermogen en dezelfde bandbreedte voor de satelliettransponder, biedt DVB-S2 meer programmasets (kanalen) en een hogere symboolsnelheid dan DVB-S, waardoor de versterking met 25% tot 35% toeneemt. Tegelijkertijd breidt DVB-S2 ook DVB-S uit op de ingangssignaalinterface. Naast MPEG-2-transportstroom (TS) ondersteunt het ook de invoer van basisdatapakketten of streaminggegevens, wat de serviceflexibiliteit en interoperabiliteit vergroot.
2) Vergelijking van DVB-S2 op internet en andere sterke interactieve diensten: Uit het laatste onderzoek blijkt dat er van 2005 tot 2009 1.3 miljard US dollar kan zijn geïnvesteerd in DVB-S2 en aanverwante apparatuur. 70% van deze investering zal echter worden gebruikt voor interactieve diensten (IS). Momenteel is ADSL wat betreft interactieve diensten (met name breedbandinternet met hoge snelheid) de grootste concurrent. Voor ADSL is de toegangsmethode eenvoudig, de apparatuur is laag en biedt een breed scala aan toegangssnelheden.
Ervan uitgaande dat de jaarlijkse huur van een Ka-band spot-beam-satelliettransponder met een bandbreedte van 72 MHz 2.6 miljoen euro bedraagt, kan deze 8500 gebruikers ondersteunen voor DVB-S-systemen en 22,000 gebruikers voor DVB-S2, dan kan elke gebruiker per maand een satellietkanaal kosten : 25.5 euro voor DVB-S en 9.85 euro voor DVB-S2.
Het huidige Europese ADSL-pakket kost 444 euro per jaar en 37 euro per maand. Opgemerkt moet worden dat dit aantal alle kosten (kanaal + informatie) van ADSL-gebruikers zijn, en de bovenstaande twee nummers zijn slechts kanaalkosten. Toch kunnen we zien dat DVB-S2 nog steeds zeer competitief is (vooral in de buitenwijken of afgelegen gebieden). gebieden), en de voordelen van DVB-S zijn niet duidelijk.
Onze andere producten:
