DVB-S2 ni toleo lililoboreshwa la DVB-S. Shirika la kimataifa la DVB lilianzisha uboreshaji wa DVB-S mapema 2002. Kwa takriban miaka miwili, ilifanya raundi 4 za ushindani wa programu, na mwishowe kampuni ya Hughes Network System (HNS) kulingana na mpango wa LDPC + BCH ilishinda. Kupitia kuanzishwa kwa idadi kubwa ya uigaji na mifumo ya maandamano, mpango huu hapo awali ulikubaliwa na shirika la DVB mnamo Novemba 2003. Nakala ya programu ilikamilishwa mnamo Januari 2004 na ilipendekezwa na ETSI kama kiwango cha EN 302 207 mnamo Juni 2004.
1. Vipengele vya msingi ya DVB-S2
Majaribio yanaonyesha kuwa chini ya upitishaji wa bandwidth na hali ya nguvu ya usafirishaji, mfumo utapata faida ya karibu 30% kulingana na njia iliyochaguliwa ya moduli na kiwango cha usimbuaji. Matumizi ya teknolojia ya moduli ya kutofautisha msimbo (VCM) inaweza kutoa viwango tofauti vya ulinzi wa makosa kwa huduma tofauti kama televisheni ya kiwango-ufafanuzi, televisheni yenye ufafanuzi wa hali ya juu, utangazaji wa sauti, na media titika. Hasa katika huduma za maingiliano au huduma za uhakika-kwa-uhakika, teknolojia ya kutofautisha msimbo imejumuishwa na kituo cha kurudi kuunda moduli ya nambari inayobadilika (ACM, Adaptive Code Modulation). Teknolojia inayofaa ya kuweka alama na moduli inaweza kutoa viwango tofauti vya mifumo ya kuweka makosa ya kukinga makosa na njia za kubadilisha sauti kulingana na habari ya maoni ya mazingira ya uenezaji wa ishara ambayo kituo cha kupokea kinapatikana ili kufananisha utendakazi bora, ili uwezo wa mfumo uweze kuongezeka kwa Mara 1 hadi 2. Uaminifu wa huduma anuwai pia umeimarishwa. Pamoja na maendeleo ya teknolojia, uboreshaji wa fomati moja ya pembejeo ya DVB-S / DVB-DSGN (mkondo wa MPEG TS) kwa mkondo wa data ya fomati nyingi (TS nyingi au mkondo wa data ya msingi) haitaongeza ugumu wa utekelezaji.
Kama mfumo ulioboreshwa wa teknolojia ya usimbuaji na uboreshaji wa kituo cha DVB-S, DVB-S2 hutumia kikamilifu teknolojia mpya zilizotajwa hapo juu kutoa kiwango kipya cha kiufundi na kubadilika kwa nguvu na huduma pana ya huduma ya setilaiti. Inayo sifa tano za msingi:
1) Flexible interface interface vinavyolingana: Ni inaweza kukubali pembejeo moja mkondo au pembejeo nyingi mkondo katika miundo mbalimbali, kama vile MPEG-2 usafiri multiplex mkondo na data msingi mkondo. Ishara ya kuingiza inaweza kuwa pakiti ya data iliyo wazi au mkondo wa data unaoendelea.
2) Mfumo wa kurekebisha makosa ya utendaji wa hali ya juu: nambari ya ndani hutumia nambari ya kuangalia msongamano wa chini (nambari ya LDPC), na nambari ya nje hutumia nambari ya Boss-Chaudhuri-Hocquenghem (BCH, Boss-Chaudhuri-Hocquenghem). Mpango huu wa usimbuaji hutofautiana na kikomo cha Shannon katika utendaji kwa 0.7-1dB tu, na kiwango cha makosa ya pakiti (PER) ni chini ya 10-7 kwa kizingiti cha ishara-kwa-kelele. Kwa sasa ni mpango bora zaidi wa kuweka alama.
3) Kiwango cha usimbuaji anuwai, moduli nyingi, ufanisi na rahisi: kiwango cha usimbuaji inasaidia 1/4, 9/10, nk, 2b / s / Hz ～ 5b / s / Hz njia za ramani za ishara zinahusiana na QPSK, 8PSK, 16APSK , Moduli za moduli za 32APSK mtawaliwa, Chaguo limeongezeka, linaweza kubadilika na linafaa, na usawa wa mpitishaji pia umeboreshwa.
4) Teknolojia ya kusimba na kubadilisha data: Teknolojia hii (ACM) inaweza kutoa usomaji wa kiwango cha sura na uboreshaji wa moduli kulingana na mazingira tofauti ya usafirishaji wa ishara, na inaboresha sana kuaminika kwa usafirishaji wa ishara ya mfumo.
5) Chaguo nyingi za mgawo wa kuzima wigo: 0.35, 0.25, 0.20, ambayo inaweza kukidhi mahitaji anuwai ya biashara kama vile sauti, video (SD / HD), na data.
2. DVB-S2 usindikaji wa signal kati yake
DVB-S2 inachukua mpango mpya wa kuweka alama za kituo (LDPC + BCH) kwa msingi wa DVB-S, inapanua hali ya kuingiza ishara (mito mingi ya usafirishaji na mito ya msingi), na inaleta ishara zinazofaa kulingana na QPSK, 8PSK, 16APSK, na 32APSK Njia ya moduli (ACM), pia kuna mafanikio mapya katika urejeshi wa mpokeaji wa teknolojia na teknolojia za maingiliano ya fremu haraka.
Usindikaji wa ishara ya DVB-S2 inaweza kugawanywa katika sehemu tano kuunda muafaka wa fomati tatu (fremu ya baseband, fremu ya kurekebisha makosa na sura ya mwili. Aina mbili za kwanza za muafaka ni za muafaka wa kimantiki.). Sehemu hizo tano ni:
1) Njia ya kuingiza na usafirishaji wa sehemu inayofanana: toa ishara ya kuingiza ishara, usawazishaji kamili wa mkondo wa pembejeo, ufutaji wa pakiti tupu, na fanya ukaguzi wa mzunguko wa mzunguko (CRC-8) kwenye mlolongo wa pakiti ya data ya pembejeo. Ikiwa ni hali ya mkondo wa kuingiza anuwai, pia itafanywa Kuunganisha au kugawanya mkondo wa kuingiza ni kupanga upya uwanja wa data wa mkondo wa kuingiza, na mwishowe ingiza alama ya baseband, uijaze, na mwishowe utoe fremu ya baseband, muundo ambao umeonyeshwa kwenye Mchoro 4. Urefu wa fremu ya baseband Kbch inahusiana na kiwango cha usimbuaji kilichochaguliwa na hali ya moduli. Kwa kuongeza, DVB-S2 pia hutoa kugombana kwa bahati nasibu kwa fremu hii ya baseband.
2) Sehemu ya usanidi wa makosa ya mbele: inakamilisha kazi ya kukosea makosa ya kituo, haswa imegawanywa katika hatua tatu: ulinzi wa nambari ya nje (nambari ya BCH), ulinzi wa nambari ya ndani (nambari ya LPDC), na njia zingine za moduli isipokuwa QPSK bits ni kuingiliana. Kuacha kidogo hapa ni rahisi sana. Isipokuwa 8PSK na kiwango cha msimbo cha 3/5, uingizaji wa data umeandikwa mfululizo kwenye safu, na pato la data linasomwa mfululizo kwa safu. Kuandika na kusoma zote ni kutoka kwa muhimu zaidi (MSB). anza. Baada ya fremu ya baseband kupitia hatua hizi tatu za kusahihisha kusahihisha makosa, kinachojulikana kama fremu ya kurekebisha makosa (FEC Frame) huundwa.
3) Sehemu ya uchoraji wa alama ya alama: Inakamilisha kazi ya uchoraji wa bits za kuambukiza kwa kila ishara ya moduli. Kila fremu ya marekebisho ya makosa ya pembejeo hufanya ubadilishaji wa mfululizo-kwa-sambamba kulingana na usambamba tofauti (2, 3, 4, 5), na mlolongo uliobadilishwa unafanya ramani ya mkusanyiko kulingana na ufanisi wa moduli iliyochaguliwa kutoa mlolongo wa (I, Q). Kwa njia hii, usahihishaji wa makosa ya pembejeo (fremu) mlolongo unakuwa mlolongo tata unaofanana, ulio na alama za moduli za 64800/16200. Baada ya sehemu hii ya usindikaji, fremu ya kusahihisha makosa (pembejeo ya FEC) inakuwa mlolongo tata (I, Q) pato, ambayo huitwa fremu tata ya urekebishaji wa makosa (Sura ya XFEC).
4) Sehemu ya kuweka alama ya fremu ya mwili: Hapa, sura tata ya urekebishaji wa makosa imegawanywa katika sehemu za S katika vitengo vya alama 90. Thamani ya S imedhamiriwa na urefu wa mlolongo tata (fremu) (64800/16200) na ufanisi wa moduli iliyochaguliwa (2/3) / 4/5) Uamuzi wa pamoja. Ili kuwezesha usanidi wa mpokeaji, inahitajika pia kuongeza kichwa cha fremu ya mwili (PLHREADER) mbele ya mwisho wa mlolongo tata, na urefu wa kichwa cha fremu ya mwili pia ni 90. Katika sehemu za S zimegawanywa katika serialization nyingi, kizuizi cha rubani (Pilot Block) huingizwa kila baada ya sehemu 16 kusaidia mpokeaji kusawazisha. Kizuizi hiki cha majaribio kilicho na mbebaji isiyo na moduli ni urefu wa 36. Kwa njia hii, urefu wa sura ya mwili unakuwa:
90 × (S + 1) + P × ent {S / 16}
Katika fomula, P = 36, ent {} ni kazi ya kuzungusha.
Kwa wazi, ufanisi wa usimbuaji wa sura ya mwili ni: wakati hakuna sura ya XFEC inayoweza kusindika, mfumo utaingiza sura ya dummy ili kuhakikisha mwendelezo wa usindikaji wa mpokeaji na laini ya usafirishaji wa ishara. . Sura hii ya dummy ina kichwa cha sura ya mwili na mbebaji wa muda mrefu wa 36 × 90 (I = 1 /, Q = 1 /).
Mwishowe, kila fremu ya mwili lazima ipitie mlolongo mgumu isipokuwa kwa kichwa cha fremu kabla ya kutumwa kwa moduli.
5) Sehemu ya moduli ya ishara
Sehemu ya moduli inakamilisha kazi mbili kuu za uundaji wa baseband na moduli ya quadrature. Kwa muafaka wa mwili uliosagwa, coefficients tofauti za kuzungusha (0.35 / 0.25 / 0.20) huchaguliwa kwa kuchuja na kuchochea mzizi wa mraba kulingana na mahitaji tofauti ya biashara.
Baada ya kuunda, vifaa vya ishara I na Q vinahitaji kuzidishwa na dhambi (2πfot) na cos (2πfot) mtawaliwa (fo ni mzunguko wa wabebaji), na kisha kupelekwa kwa moduli kupata ishara inayotakiwa.
Hadi sasa, DVB-S2 imekamilisha uandishi wa ishara na moduli. Ishara ya pato la moduli inaweza kutumwa kwa kituo cha masafa ya redio ya satelaiti kwa usambazaji wa ishara.
3. Teknolojia mpya ya msingi iliyopitishwa na DVB-S2
1) BCH + LDPC coding: Mpango wa msingi wa teknolojia hii ni: nambari ya nje hutumia nambari ya BCH, na nambari ya ndani hutumia nambari ya LDPC. Nambari ya BCH ni nambari ya kawaida ya mzunguko, ambayo ina sifa ya kizazi rahisi cha neno la nambari na uwezo mkubwa wa kugundua makosa na marekebisho. Nambari ya LDPC ni aina ya msimbo wa kusahihisha makosa ya laini ambayo inaweza kufafanuliwa na hesabu ndogo sana ya kuangalia au grafu ya bipartite. Hapo awali iligunduliwa na Gallager, kwa hivyo inaitwa pia nambari ya Gallager. Ni sawa na nambari inayojulikana ya Turbo, ina utendaji karibu na kikomo cha Shannon, na inatumika kwa karibu njia zote, kwa hivyo imekuwa mahali moto katika tasnia ya usimbuaji katika miaka ya hivi karibuni. Mbali na utendaji bora kwa nambari za Turbo, sababu muhimu ya kufanikiwa kwa nambari za LDPC ni faida zake katika kusanidi algorithms.
Algorithm ya kusimba ya kuweka alama kwa kituo ni jambo muhimu ambalo huamua utendaji wa usimbuaji na matarajio ya matumizi. Kwa sababu ya uchache wa hesabu ya kuangalia usawa wa nambari ya LDPC, ina algorithm inayofaa ya kusimba. Utata wake wa kuchambua una uhusiano wa laini na urefu wa nambari, ambayo inashinda ugumu mkubwa wa hesabu ya kukokotoa unaokabiliwa na nambari ya kuzuia wakati urefu wa kificho ni mrefu. Kiwango cha ugumu hufanya utekelezwaji wa pakiti ndefu zenye nambari. Kwa kuongezea, kwa sababu ya hali ya nadra ya tumbo la kuangalia, wakati kikundi kirefu cha nambari kinatumiwa, habari huachana mbali katika hundi iliyounganishwa, ambayo inafanya makosa ya kuendelea ya kupasuka hayana athari kubwa kwa usimbuaji, na nambari yenyewe inakabiliwa na makosa ya kupasuka . Tabia za mwingiliano hazihitaji kuletwa, na hakuna ucheleweshaji wa wakati ambao unaweza kusababishwa na uwepo wa mwingiliano.
2) Uwekaji wa Coding na Modulation (ACM): Baada ya kupitisha teknolojia hii, ufanisi wa maambukizi unaboreshwa. DVB-S ina njia moja tu ya moduli, hiyo ni QPSK. Ishara moja ya kugeuza ramani 2 bits. Kwa hivyo, uwezo wa satelaiti kupitisha ishara umezuiliwa sana. DVB-S2 inapanua kwa njia nyingi zinazochaguliwa, ambazo ni QPSK, 8PSK, 16APSK, 32APSK, na kwa usawa, idadi ya bits zilizopangwa kwa kila ishara ya moduli ni 2, 3, 4, na 5 mtawaliwa. Kwa njia hii, uwezo wa usambazaji wa setilaiti umeboreshwa sana. Ni muhimu sana kwa waendeshaji wa mifumo ya moja kwa moja ya utangazaji wa satelaiti, ambayo ni kwamba, idadi sawa ya satelaiti na wasafirishaji wanaweza kuzidisha idadi ya ishara au programu zinazosambazwa.
Muhimu zaidi, DVB-S2 hutumia mpango wa kuweka alama na moduli (ACM), ambayo inafanya usafirishaji wa ishara kuwa rahisi na wa kuaminika. Njia hii ya kuweka alama na moduli inaweza kufikia kiwango cha fremu (Fremu-kwa-fremu). Kwa maneno mengine, katika mlolongo wake wote wa usafirishaji, kiwango cha usimbuaji na hali ya moduli ya kila fremu moja inaweza kuwa tofauti. Ubadilikaji wa njia hii hudhihirishwa kwa kuwa mazingira tofauti ya kupokea (hali ya jua, mawingu, na hali ya hewa ya ngurumo) inaweza kutoa viwango tofauti vya usimbuaji na njia za moduli, ili kituo cha kupokea kipokee ishara bora na ya kuaminika katika mazingira haya. Kwa vituo hivyo vya kupokea simu, njia hii ya moduli ni bora zaidi. Wakati kituo cha kupokea kinasafiri kupitia mazingira tofauti ya hali ya hewa, athari yake ya kupokea haitabadilika sana kwa sababu ya hali ya hewa. Tunaweza pia kuona kuwa mazingira mabaya ya kupokea ni, upungufu mkubwa katika sura iliyopokelewa ili kuboresha mwingiliano wa usambazaji. Kwa kweli, ugumu wa utekelezaji wa kila terminal pia umeongezeka. Lazima itumie kikamilifu njia inayoweza kurudi ili kulisha vigezo vya mazingira vya sasa vya kupokea kwa wakati halisi; kwa upande mwingine, kwa sababu kiwango cha msimbo na hali ya moduli ya sura na sura inaweza kuwa tofauti, DVB-S2 hutoa usawazishaji wa fremu ya haraka na urejesho mzuri wa mbebaji kwa Teknolojia ya kupokea terminal kusaidia utambuzi wa mapokezi laini.
Walakini, upanuzi wa njia za moduli na viwango vya usimbuaji pia imeongeza mahitaji ya wapokeaji na mfumo mzima wa setilaiti. Kwa upande wa masimulizi ya kinadharia, uwiano wa carrier-to-kelele C / N ya DVB-S (QPSK) kwa ujumla ni kati ya 3.5 hadi 7.5 dB. Kwa sababu ya matumizi ya BCH na LDPC, uwiano wa carrier-to-kelele C / N anuwai ya DVB-S2 (QPSK) imepunguzwa vivyo hivyo, karibu 1 ~ 5dB, au kwa maneno mengine, katika kesi ya QPSK, DVB-S2 iko katika hali mbaya ya kituo Inaweza pia kufanya kazi. Kulingana na kiwango cha tasnia GY / T 148-2000 "Mahitaji ya Ufundi kwa Wapokeaji wa Televisheni ya Dijiti ya Satellite", kizingiti cha Eb / N0 kinatakiwa kuwa chini ya 5.5dB (wakati FEC = 3/4), na kuna uhusiano wa ubadilishaji kati ya Eb / N0 na C / N. Kwa hivyo, kizingiti cha kufanya kazi cha demodulator ya mpokeaji wa baadaye wa DVB-S2 lazima iwe chini, ambayo ni kwamba mahitaji ya mpokeaji yameongezeka. Kwa maneno mengine, wapokeaji wa DVB-S2 lazima wachukue teknolojia za hali ya juu na bora kushughulikia usawazishaji wa fremu na maswala mengine. Kwa kweli, kwa njia za moduli za DVB-S2 ambazo ni bora zaidi kuliko QPSK, kama vile 8PSK, 16APSK, nk, mahitaji ya mfumo wa seti ya moja kwa moja ya satelaiti yenyewe pia imeboreshwa sana, au uwiano sawa wa kiwango cha chini cha mtoa-kelele lazima pia kuboreshwa. Kwa mfano, uwiano wa carrier-to-kelele C / N inahitajika na 8PSK ni karibu 5.5-10dB; uwiano wa carrier-to-kelele C / N inahitajika na 16APSK ni karibu 10-14dB; Hiyo ni kusema, mtoaji wa setilaiti, muundo wa boriti ya chanjo, nk inapaswa pia kutumiwa Teknolojia ya hali ya juu zaidi, ikiwa na ishara bora au nguvu ya uwanja wakati wa kupokea, inaweza kufikia uwezo mkubwa wa usafirishaji au usafirishaji jumla.
4. Kulinganisha DVB-S2 na mifumo mingine
1) Kulinganisha DVB-S2 na DVB-S: Kwa kuzingatia bits za kupitisha kwa kila ishara (njia sawa ya moduli), DVB-S2 ina uboreshaji wa C / N wa 3dB ikilinganishwa na DVB-S. Chukua QPSK kama mfano, wakati bits / ishara = 1.5, (C / N) DVB-S≈7dB, (C / N) DVB-S2≈4dB. Kwa mtazamo wa uwezo wa kituo, kwa kuwa DVB-S inatumia njia moja ya moduli ya QPSK, uwezo wa kituo uliotolewa ni mdogo sana; wakati DVB-S2 inaweza kutumia QPSK, 8PSK, 16APSK au hata 32APSK, inaweza kutoa uwezo mkubwa wa kituo, kilicho kwenye mwisho wa katikati-hadi-juu wa DVB -S ambao hauwezi kufikiwa. DVB-S2 haiwezi tu kutoa pato la juu la kipimo data, lakini pia kuongeza kutengwa kwa pato na kuongeza utulivu wa mfumo. Mifumo ya Mtandao ya Hughes (HNS) iligundua kupitia idadi kubwa ya masomo ya kuiga ambayo mpango wa usimbuaji wa LDPC + BCH uliopitishwa na DVB-S2 ni 0.7 hadi 1 dB tu mbali na kikomo bora cha Shannon. Hii inaonyesha kuwa hatuhitaji tena mfumo mpya wa utangazaji wa satelaiti kwa muda mrefu baadaye.
Chini ya hali ya nguvu sawa ya usambazaji wa setilaiti na kipimo data, DVB-S2 hutoa seti zaidi za programu (njia) na kiwango cha juu cha ishara kuliko DVB-S, ikiongeza faida kwa 25% hadi 35%. Wakati huo huo, DVB-S2 pia inaongeza DVB-S kwenye kiolesura cha ishara ya pembejeo. Mbali na mkondo wa usafirishaji wa MPEG-2 (TS), pia inasaidia uingizaji wa pakiti za msingi za data au data ya utiririshaji, ambayo huongeza kubadilika kwa huduma na ushirikiano.
2) Kulinganisha DVB-S2 kwenye mtandao na huduma zingine zenye nguvu za maingiliano: Utafiti wa hivi karibuni unaonyesha kuwa kutoka 2005 hadi 2009, kunaweza kuwa na dola bilioni 1.3 za Kimarekani zilizowekezwa katika DVB-S2 na vifaa vinavyohusiana. Walakini, 70% ya uwekezaji huu utatumika kwa huduma za maingiliano (IS). Kwa sasa, kwa upande wa huduma za maingiliano (haswa ufikiaji wa kasi wa mtandao wa kasi), ADSL ndiye mshindani mkubwa. Kwa ADSL, njia ya ufikiaji ni rahisi, vifaa ni vya chini, na hutoa anuwai ya kasi ya ufikiaji.
Ikifikiriwa kuwa kukodisha kwa kila mwaka kwa transponder ya satellite ya boriti ya Ka-band na kipimo cha 72MHz ni euro milioni 2.6, inaweza kusaidia watumiaji 8500 kwa mifumo ya DVB-S na watumiaji 22,000 kwa DVB-S2, basi kila mtumiaji kwa mwezi gharama ya kituo cha Satellite : 25.5 Euro kwa DVB-S na 9.85 Euro kwa DVB-S2.
Kifurushi cha sasa cha Ulaya cha ADSL kinagharimu Euro 444 kwa mwaka na Euro 37 kwa mwezi. Ikumbukwe kwamba nambari hii ni gharama zote (kituo + habari) za watumiaji wa ADSL, na nambari mbili hapo juu ni gharama tu za kituo. Hata hivyo, tunaweza kuona kwamba DVB-S2 bado ina ushindani mkubwa (haswa katika vitongoji au kijijini maeneo), na faida za DVB-S sio dhahiri.
bidhaa zetu nyingine:
