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