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DVB-S2传输标准详解

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:欧洲电信标准协会于2005年4月正式颁布第二代DVB-S标准——DVB-S2。与16QAM相比,DVB-S2的16APSK和32APSK调制技术减少了幅度变化,更能适应线性特性较差的卫星传输信道。完成分组适配的数据进行随机化能量扩散,这与DVB-S相同。DVB-S2采用8PSK编码时,可比DVB-S带宽效率提高30%,采用LDPC以及自适应编码和调制技术,比DVB-S的额外带宽效率改善20%,总体上可改善30%~60%。

DVB-S2传输标准详解

欧洲电信标准协会(ETSI)于2005年4月正式颁布第二代DVB-S标准——DVB-S2(ETSI EN 302307)。与第一代DVB-S标准相比,DVB-S2可提供除QPSK之外的多种具有更高频带利用率的调制方式,如8PSK、16APSK或32APSK。与16QAM相比,DVB-S2的16APSK和32APSK调制技术减少了幅度变化,更能适应线性特性较差的卫星传输信道。DVB-S2采用的是功能更强大的前向纠错系统,即用BCH和LDPC(低密度奇偶校验码)的级联编码来代替RS码和卷积码的级联编码,有效地降低了系统解调门限。据报道,在准无误码(QEF,BER≤10-11)工作条件下,DVB-S2要求的S/N值仅高出香农公式的理论界限0.7~1dB,比DVB-S平均提高约30%的信道容量。DVB-S2频谱成形中的升余弦滚降系数α可在0.35、0.25、0.2中选择,而不是DVB-S中固定的α=0.35,显然α越小,可以获得下降更陡峭的载波波形,频谱利用率越高。DVB-S2除接收常规数字电视的TS流数据外,还可以接收IP等分组数据,以适应更广泛的业务应用,因此在输入数据接口方面添加了一些数据适配处理。

DVB-S2传输系统发送端的原理框图如图8-2所示,其基本构成有数据接口、BCH外码、LDPC内码、比特交织、符号映射、基带信号调制,可以看出DVB-S2与DVB-S的共同之处很少。

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图8-2 DVB-S2传输系统发送端的原理框图

由于DVB-S2可接收不同长度的分组数据以及MPEG TS流,在进行前向纠错前,必须按照不同的纠错编码效率,对数据进行分块切割。合并/分组模块将输入数据切分为等长度的数据块,并在切出来的数据块上添加80bit的基带信令,构成前向纠错需要的数据块。完成分组适配的数据进行随机化能量扩散,这与DVB-S相同。

对于8PSK、16APSK和32APSK,经过前向纠错的数据块需要用分组交织器进行数据的比特交织。分组交织器按列串行写入交织器,然后按行串行地读出,完成比特交织。

经过比特交织后的串行数据,通过调制星座图映射,将变成符号数据,以提高传输系统的数据速率。QPSK和8PSK是相位调制,每个符号可对应2bit和3bit数据。16APSK和32APSK是幅度和相位联合调制,每个符号分别对应4bit和5bit数据。

经调制映射形成的符号数据,还需要插入调制信令和导频,形成符号帧数据,以帮助接收机自动识别DVB-S2信号,这是由于DVB-S2有4种调制方式,而DVB-S只有QPSK一种调制方式。

符号帧数据再经过随机化处理,进一步进行能量分散,便于数字通信传输。最后,符号数据通过升余弦滚降滤波,形成基带波形。升余弦滚降滤波系数分别为0.35、0.25和0.2,以适应不同的卫星信道要求。最后,经正交调制形成射频信号。

可以看出,DVB-S2为适应不同的业务数据类型,为提高系统传输和抗干扰性能,采用了比DVB-S更多的新技术。(www.xing528.com)

DVB-S对信源的格式有严格的规定,即MPEG TS流,而DVB-S2则灵活得多,实现了对多种数据输入格式的支持。DVB-S2支持包括MPEG-2、MPEG-4、H.264/MPEG-4 AVC、WMV-9在内的多格式信源编码格式及包括IP、ATM在内的多种输入流格式,可以接受有时序要求的TS流,也可以传输时序要求不严格的IP分组数据,这充分扩展了DVB-S2的应用范围。DVB-S2传输系统能支持高数据速率应用,如高清晰度电视(HDTV)和宽带互联网业务,适用于广播电视、数字卫星新闻采集(Digital Satellite News Gathering,DSNG)、交互业务。

此外,DVB-S2的所有改进是通过与DVB-S不兼容的技术方式实现的,但考虑到目前仍有大量的DVB-S接收机尚在使用,它也通过可选配置的模式提供后向兼容,采用后向兼容模式,使原DVB-S接收机可以接收部分DVB-S2的信号。

后向兼容模式的信道编码结构如图8-3所示,其实现兼容的核心是采用了非均匀分布的8PSK星座映射,如图8-4所示。

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图8-3 后向兼容模式的信道编码结构

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图8-4 非均匀8PSK星座映射

图8-4的星座图中每个符号由3bit数据映射,其中的两位由LP流经DVB-S编码获得,另一位由DVB-S2编码获得。从调制波的时序看出,以高优先级的HP传输QPSK的两位保证DVB-S流的正常时序,而低优先级的LP则传输时序要求不严格的IP数据一位。DVB-S解码器对一个象限呈现的两个不同相位的星座符号点判决为同一个符号,而DVB-S2解码器则判决为两个符号,分别对应一位的0或1。偏移角θ值越小,QPSK解调越容易判定;但θ值小则使DVB-S2解调判决难度加大,接收机性能下降,所以,偏移角度θ是决定兼容是否可行的关键。合理选择θ值是兼容成功的保证,θ值越小,QPSK解调器输出越大,DVB-S接收机接收效果越好,但此时DVB-S2接收机的抗噪声性能下降,影响正常接收,因而θ取值需要权衡两种不同情况后折中考虑。

DVB-S2采用8PSK编码时,可比DVB-S带宽效率提高30%,采用LDPC以及自适应编码和调制技术,比DVB-S的额外带宽效率改善20%,总体上可改善30%~60%。

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