DVB-S2
DVB-S2 — второе поколение цифрового спутникового вещания, стандарт на вещание цифрового телевидения, который станет преемником DVB-S. Был разработан в 2003 году группой DVB Project, международным промышленным консорциумом, и ратифицирован ETSI (EN 302307) в марте 2005 года. Стандарт предусматривает усовершенствование DVB-S и ввод электронного сбора новостей (или Digital Satellite News Gathering), используемого мобильными устройствами для посылки звуков и изображений с любой точки мира домой на телевизионную станцию[прояснить].
DVB-S2 предназначен для ТВ-вещания, включая стандартное разрешение и высокой чёткости (HD). Внедрены интерактивные сервисы, такие как Internet access и (профессиональная) передача контента. Разработка DVB-S2 совпала с появлением видеокодеков HDTV и H.264 (MPEG-4 AVC).
Добавлены два новых ключевых свойства, в сравнении с DVB-S:
- Мощная схема кодирования, основанная на современном LDPC. Для упрощения LDPC коды имеют специальную структуру, известную как Irregular Repeat-Accumulate.
- Режимы VCM (Variable Coding and Modulation, переменное кодирование и модуляция) и ACM (Adaptive Coding and Modulation, адаптивное кодирование и модуляция), которые позволяют оптимизировать полосу частот, используя динамично изменяющиеся параметры.
Ещё одним отличием является улучшенная модуляция 32APSK (амплитудная и фазовая манипуляция), увеличенные скорости трафика и специальный транспортный механизм для передачи IP-пакетов данных, включая потоки видео и аудио MPEG-4, при этом сохраняется обратная совместимость с базовым MPEG-2 TS.
DVB-S2 достигает гораздо лучшего использования полосы частот, нежели предшественники. Повышается максимальный битрейт на той же полосе частот спутника. Измеренная производительность DVB-S2 превышает DVB-S на 30%, при прочих равных полосе частот и мощности передаваемого сигнала. Поскольку применяется новая технология сжатия (MPEG-4 AVC), то сигнал с качеством HDTV транслируется в той же полосе частот, которую ранее занимал формат DVB-S (основанный на MPEG-2 SDTV).
В марте 2014 года группой DVB Project была опубликована спецификация DVB-S2X как расширение для DVB-S2.
Ключевые особенности
- Прямой приём одного и более транспортных потоков MPEG-2 (новый формат MPEG-TS обратно совместим с прежним).
- Родной формат данных для DVB-S2 называется Generic Stream (GS), и может быть использован для эффективной передачи данных по протоколу IP, включая кодеки MPEG-4, AVC/H.264.
- Обратная совместимость с DVB-S, прозрачная для конечного пользователя, и DVB-DSNG, который используется для electronic news gathering (см. выше).
- Переменное кодирование и модуляция (VCM) призваны оптимизировать использование полосы частот, основываясь на приоритете входных данных, так чтобы SDTV мог бы доставляться более надежно, нежели HDTV в той же полосе.
- Адаптивное кодирование и модуляция (ACM) обеспечат гибкую передачу параметров, подстроенную под условия приёмного оборудования, например, переключение на более низкий битрейт в периоды передачи темного фона.
- Четыре режима модуляции:
- QPSK и 8PSK предназначены для широкого вещания и могут быть использованы в нелинейных передатчиках сообразно ситуации.
- 16APSK и 32APSK используются для специальных целей, полулинейной передачи, но также могут служить и целям широкого вещания, несмотря на то, что требуют большего уровня С/Ш и применения продвинутых методов исключения искажений на передающей земной станции.
- Улучшенная крутизна АЧХ: α = 0,2 и α = 0,25 в сравнении с DVB-S α = 0,35. Разработчики в свои модемы и модуляторы давно добавили Roll-off 0,15; 0,1; 0,05 (в большинстве случаев за эту опцию нужно доплачивать) .
- Улучшенное кодирование: современный длинный код LDPC сдобрен кодом коррекции ошибок BCH, который допускает quasi-error-free (QEF) на приёмной стороне канала AWGN. Это новшество поможет избежать специфичных ошибок уровня и битрейта LDPC. Кадр коррекции ошибок FEC может иметь длину 64800 (нормальный) или 16200 (короткий) бит. Если используются VCM или ACM, то вещание может состоять из комбинаций нормальных и коротких кадров.
- Несколько скоростей передачи кода для гибкой подстройки к передаваемым параметрам: 1/4, 1/3, 2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9 и 9/10. Скорости 1/4, 1/3 и 2/5 специально предназначены для условий плохого приёма с модуляцией QPSK. Значения 8/9 и 9/10 плохо работают там, где уровень сигнала ниже уровня шума. Как бы то ни было, в целевых диапазонах Ku и Ka эти скорости рекомендованы для пресечения несанкционированного доступа по соображениям авторского права или моральных устоев страны.
- Возможность синхронизации потока для обеспечения надежного прямого соединения между точками передачи и приёма.
В зависимости от скорости модуляции система может работать на уровнях С/Ш между -2,4 дБ (QPSK, 1/4) и 16 дБ (32APSK, 9/10) с вероятностью пакетной ошибки PER=10−7 (что соответствует битовой вероятности ошибки BER=6.7*10-11 ). Дистанция до границы Шеннона колеблется в пределах от 0,7 до 1,2 дБ.
Минусы DVB-S2:
- Слишком большие блоки для определенных типов трафика и режимов работы каналов связи (особенно это актуально для обратных каналов работающих в TDMA-режиме, где быстрота синхронизации важна);
- Некоторые МодКоды с высокой скоростью кодирования менее эффективны чем МодКоды с более высоким индексом модуляции, но с более низкой скоростью кодирования, из-за чего в ACM-режиме не используются;
- Большая разница в сигнал/шум (Es/N0) между соседними МодКодам (данную проблему частично устранил DVB-S2X).
Таблица спектральной эффективности DVB-S2 (ETSI EN 302307-1)
#
|
Mod
|
Normal
|
Short
|
Es/N0 (Frame Normal) PER 10-7
{for Frame Short add 0,2-0,3 dB}
|
FEC
|
Pilot off
|
Pilot on
|
FEC
|
Pilot off
|
Pilot on
|
Spec. eff
|
Spec. eff
|
Spec. eff
|
Spec. eff
|
Bit/symbol
|
Bit/symbol
|
Bit/symbol
|
Bit/symbol
|
1
|
QPSK
|
1/4
|
0,490243
|
0,478577
|
1/5
|
0,365324
|
0,357467
|
-2,35
|
2
|
QPSK
|
1/3
|
0,656448
|
0,640827
|
1/3
|
0,629060
|
0,615532
|
-1,24
|
3
|
QPSK
|
2/5
|
0,789412
|
0,770627
|
2/5
|
0,760928
|
0,744564
|
-0,30
|
4
|
QPSK
|
1/2
|
0,988858
|
0,965327
|
4/9
|
0,848840
|
0,830585
|
1,00
|
5
|
QPSK
|
3/5
|
1,188304
|
1,160026
|
3/5
|
1,156532
|
1,131661
|
2,23
|
6
|
QPSK
|
2/3
|
1,322253
|
1,290788
|
2/3
|
1,288400
|
1,260693
|
3,10
|
7
|
QPSK
|
3/4
|
1,487473
|
1,452076
|
11/15
|
1,420269
|
1,389725
|
4,03
|
8
|
QPSK
|
4/5
|
1,587196
|
1,549426
|
7/9
|
1,508181
|
1,475747
|
4,68
|
9
|
QPSK
|
5/6
|
1,654663
|
1,615288
|
37/45
|
1,596093
|
1,561768
|
5,18
|
10
|
QPSK
|
8/9
|
1,766451
|
1,724416
|
8/9
|
1,727961
|
1,690800
|
6,20
|
11
|
QPSK
|
9/10
|
1,788612
|
1,746049
|
|
|
|
6,42
|
12
|
8PSK
|
3/5
|
1,779991
|
1,739569
|
3/5
|
1,725319
|
1,692033
|
5,50
|
13
|
8PSK
|
2/3
|
1,980636
|
1,935658
|
2/3
|
1,922040
|
1,884959
|
6,62
|
14
|
8PSK
|
3/4
|
2,228124
|
2,177525
|
11/15
|
2,118761
|
2,077885
|
7,91
|
15
|
8PSK
|
5/6
|
2,478562
|
2,422276
|
37/45
|
2,381056
|
2,335120
|
9,35
|
16
|
8PSK
|
8/9
|
2,646012
|
2,585924
|
8/9
|
2,577778
|
2,528046
|
10,69
|
17
|
8PSK
|
9/10
|
2,679207
|
2,618365
|
|
|
|
10,98
|
18
|
16APSK
|
2/3
|
2,637201
|
2,574613
|
2/3
|
2,548792
|
2,505223
|
8,97
|
19
|
16APSK
|
3/4
|
2,966728
|
2,896320
|
11/15
|
2,809662
|
2,761633
|
10,21
|
20
|
16APSK
|
4/5
|
3,165623
|
3,090495
|
7/9
|
2,983575
|
2,932574
|
11,03
|
21
|
16APSK
|
5/6
|
3,300184
|
3,221863
|
37/45
|
3,157488
|
3,103514
|
11,61
|
22
|
16APSK
|
8/9
|
3,523143
|
3,439530
|
8/9
|
3,418357
|
3,359924
|
12,89
|
23
|
16APSK
|
9/10
|
3,567342
|
3,482680
|
|
|
|
13,13
|
24
|
32APSK
|
3/4
|
3,703295
|
3,623332
|
11/15
|
3,493093
|
3,419165
|
12,73
|
25
|
32APSK
|
4/5
|
3,951571
|
3,866247
|
7/9
|
3,709309
|
3,630805
|
13,64
|
26
|
32APSK
|
5/6
|
4,119540
|
4,030589
|
37/45
|
3,925526
|
3,842446
|
14,28
|
27
|
32APSK
|
8/9
|
4,397854
|
4,302894
|
8/9
|
4,249850
|
4,159906
|
15,69
|
28
|
32APSK
|
9/10
|
4,453027
|
4,356875
|
|
|
|
16,05
|
Ссылки
|
|