DVB-C2. caracteristici generale
A doua generație de standarde DVB (DVB-X2), la fel ca prima, include trei standardul principal de transport, care deservesc trei medii principale de transport - DVB-S2 (prin satelit), DVB-T2 (eter) și DVB-C2 (cablu).
Dezvoltatorii de familie de standarde DVB-X2 încercat să unifice componentele standardelor pentru diferite mediu prednazanachennyh [4]. În special, în toate standardele utilizate schemă unificată de corectare a erorilor de codificare (FEC - Forward Error Correction). Acesta oferă o suprapunere consistentă kodozaschity vneshney1 folosind cod Bose-Chaudhuri-Hocquenghem (Bose-Bhaudhuri-Hocquenghem, BCH) [5] și kodozaschity vnutrenney2 utilizând codul cu o verificare a parității de joasă densitate (cu densitate scăzută verificare a parității Coduri - LDPC) [6] . Mai mult decât atât, nivelurile sistemice ale DVB-S2 și DVB-C2 este, de asemenea, foarte aproape, ceea ce îl face ușor pentru a converti semnalul de satelit într-un format reglementat pentru rețelele de cablu.
La prima vedere, poate părea ciudat că o schemă de modulare COFDM a fost selectat pentru DVB-C2. Dar, în următoarele secțiuni vor arăta avantajele acestei abordări.
Fig. 1 prezintă un bloc simplificată de circuit emițător DVB-C2. Ca și în DVB-S2 și DVB-T2, un nou cablu standard în interiorul unui singur canal fizic vor fi alocate conducte de transport. Acestea sunt numite Physical Layer Pipe. PLP - un canal logic, care poate transporta un flux normal de MPEG-2 TS sau IP utilizate pentru transmisia folosind un protocol generic Stream încapsularea (GSE) 3. Fiecare PLP este trecut prin unitatea de procesare de intrare, urmată de unitatea de eroare de codificare și în corectarea - suport de ghidare QAM simboluri. Unul sau mai multe dintre PLP pot fi incluse în așa-numitele straturi de date de date Felii (canale similare). Pentru a îmbunătăți rezistența la spargere erori sau expunerea la interferențe atunci aceste straturi de bandă îngustă sunt intercalate în timp și frecvență. Apoi, când intră în generatorul de cadru, colectarea împreună toate straturile și se adaugă semnale pilot și preambul cu prima alarmă de nivel. În cadrul în formă ultimul pas este furnizat pentru OFDM-flux de generator.
Conceptul de PLP
PLP Aplicație poate transmite pe canal fizic unic, mai multe logica independentă. Fiecare PLP reprezinta un canal logic care transporta un transport MPEG-2 TS pachete sau IP-pachete folosind un protocol GSE [7].
PLP identificator ID, care identifică PLP specific la capătul de recepție, face parte din antet, transmis înainte de fiecare pachet. un receptor poate determina dacă acesta ar trebui să decodeze pachetul următorul antet după decodarea antet și extragerea Id-ul PLP. Pachete care nu aparțin PLP solicitate, omit, adică nu intră în QAM-demodulator și un decodor de corectare a erorilor de codificare. Ca rezultat, scade semnificativ debitul procesat de către puterea receptor și procesorul necesar pentru această prelucrare. Alte aplicații avantaj PLP constă în faptul că diferitele fluxuri pot fi transmise cu diferite niveluri de imunitate de zgomot: sistem de modulare și de eroare de corectare modului de codare pentru fiecare PLP pot fi selectate individual.
Adică, fiecare serviciu poate fi atribuit calitatea lor de serviciu (Quality of Service, QoS). Avantajele parametrilor individuali de selecție se manifestă în principal în transmiterea de date duplex într-un punct-la-punct. Ele pot fi selectate în funcție de caracteristicile canalelor care leagă greu și unitatea de abonat particular, și anume lungimea liniei, numărul de amplificatoare de rețea și cabluri intrahouse de calitate.
Această tehnică poate fi utilizată, de exemplu, serviciile de acces la Internet prin cablu prin intermediul rețelei DOCSIS suprapuse. În acest caz, transmisia în direcția înainte DVB-C2 folosește un canal, precum și informații despre calitatea semnalului recepționat poate fi transmis la modem de cablu de pe canalul invers. Acest lucru va permite o utilizare mai eficientă a spectrului de rețea.
Dispunerea pe QAM-simboluri și codificare fără zgomot
Ca membru al unei familii de DVB-X2, standardul DVB-C2 oferă același LDPC codare de control al erorilor, care a fost încorporată anterior în standardele DVB-T2 [8] și DVB-S2 [9]. Kody4 această clasă au fost cunoscute încă din anii '60 ai secolului trecut, dar utilizarea lor practică a fost posibil doar recent, datorită progreselor în tehnologia semiconductorilor. Avantajele utilizării lor pot fi ilustrate prin următoarele figuri. flux DVB-C2 cu o viteză de kodozaschity5 9/10 decodor relativă poate fi redusă chiar și atunci când densitatea defect de câteva procente. În timp ce utilizat în codul DVB-C Reed-Solomon, cu aceeași viteză relativă poate restabili fluxul de la kvazibezoshibochnogo de stat în densitatea defect, nu mai mult de 2 · 10-4. Eficacitatea LDPC-codificare este deosebit de mare atunci când codifică secvențe mai lungi. Deoarece o lungime cuvânt standard în care DVB-C2 atașat LDPC, se ridică la 64800 biți (1632 biți în loc de 204 Bytes sau DVB-C). Acest cuvânt este codat nu mai este corelat cu pachetul de transport MPEG-2 TS.
După LDPC în DVB-C2 prevede utilizarea codului BCH, se aplică cu o viteză relativă foarte mare (aproximativ 0.99). Acest cod de rectificare cu o capacitate redusă de a reduce introdus LDPC prag de corecție. Pragul de corecție prezență „există în toate schemele de codare iterative, cum ar fi codurile LDPC sau turbo. Ea se manifestă în faptul că atunci când decodarea este întotdeauna o anumită cantitate de eroare nu poate fi corectată în iterații ulterioare efectuate de FEC-decodor.
O creștere semnificativă a eficienței de codificare corectarea erorilor permite dimensiuni modulare mai mare. Dacă maximă posibilă utilizarea DVB-C la 256 QAM, în DVB-C2 sunt adăugate la dimensiunea 1024 și 4096 QAM. combinațiile permise de scheme de modulație și de corectare a erorilor codificare dată în tabelul 1. De asemenea, prezintă nivelurile de raportul S / N necesare pentru primirea cvasi fără erori. Aceste niveluri sunt în intervalul de la aproximativ 10 până la 35 dB, intervalul de modulare admis și schemele de codare le permite să selecteze un raport semnal / zgomot dorit în trepte de aproximativ 2 dB.
Tabelul 1. Posibilă în combinații DVB-C2 de modulații
și rata de transmisie, precum și nivelurile de relație
S / N raportul necesar pentru cvasi-free de la primirea de eroare
Utilizarea OFDM în DVB-C2
Diferența principală de DVB-C2 DVB-C este utilizarea OFDM [10] în loc de suport audio modulat QAM. Prin bine cunoscut, rezistență dovedită la diferite tipuri de canale de distorsiune (de exemplu reflecții multicale sau interferență) în bandă îngustă, OFDM este folosit de cele mai multe mono- moderne și tehnologie de transmisie bidirecțională. În ceea ce privește familia DVB, OFDM a fost inițial aplicată într-o primă generație eterica standard de DVB-T, iar apoi parametrii săi extins și perfecționat în standardul DVB-T2. Parametrii COFM-set utilizate în noul standard de aer este în concordanță cu cerințele transmisiei și în cablu, astfel încât a fost mutat, de asemenea, în DVB-C2. generalitate Due COFDM-parametri și un număr semnificativ de alte blocuri comune, crearea de chips-uri, care combină funcționalitatea standardelor de radio și prin cablu, nu va duce la o redundanță semnificativă în comparație cu cipuri odnostandartnymi.
Ca rezultat, DVB-C2 suporta împrumutate în 4K modul DVB-T2 cu durata utilă OFDM-simbol 448 microsecunde, și două versiuni ale intervalului de gardă - 1/64 și 1/128. Mai mult, DVB-C2 utilizează aceleași modele de distribuție a semnalelor pilot pentru a permite utilizarea ambelor sisteme într-o singură unitate estimează calitatea canalului.
În același timp, spre deosebire de standardul de radiodifuziune, DVB-C2 nu este compatibil cu frecvența grila rigidă. Având în vedere că rețeaua de cablu este un mediu protejat închis, nu este nevoie de a coordona utilizarea spectrului său cu sarcini esențiale. Dimpotrivă, este posibil să se adapteze lățimea de bandă de canal flexibil pentru a se potrivi nevoilor dumneavoastră specifice. Utilizați în loc de un operator de transport modulate OFDM doar un factor-cheie care contribuie la această posibilitate. Lățimea canalului este setat alocat un anumit număr de OFDM-subpurtătoare. Un caracteristici filtru de intrare și ceasul sistemului rămân practic neschimbate. O astfel de abordare permite de a extinde lățimea de bandă a semnalului transmis pentru a găzdui numărul mai mare de servicii. Pentru a păstra lucrurile simple, și nu ridica prețul este de așteptat echipamentul de utilizator de recepție a acestor canale segmentate. Această abordare este deja utilizată în televiziunea terestră japonez sistem ISDB-T [12]. Un receptor cu o lățime de bandă standard poate extrage numai porțiunea dintr-un pachet larg, care conține serviciul primit în prezent, iar banda ocupată de această parte, nu depășește 8 MHz.
structura cadru DVB-C2 prezentat în Fig. 2. Fiecare cadru începe cu un preambul C2, constând din unul sau mai multe simboluri OFDM-și îndeplinește două funcții principale. Pe de o parte, acesta oferă timp robust și sincronizarea frecvenței de semnal OFDM și a structurii în sine. În acest scop, un preambul special se introduce secvența pilot, modulând fiecare al șaselea subpurtător preambul OFDM simboluri. Pe de altă parte, preambulul cuprinde un nivel de semnalizare 1 (L1), necesare pentru decodarea fluxurile de date și conțin informații utile. Preambulul este format din unități ciclic cu transmitere de semnalizare L1 repetate în fiecare bandă de 7,61 MHz canal larg. blocurile L1 fixe Locul de amplasare și repetarea etapa c 7,61 MHz asigură primirea lor la stabilirea tunerul pe oricare din banda de 8 MHz ocupat de cadru. Așa cum se arată în Fig. 3, trecerea la reprezentarea semnalului de frecvență pe termen scurt (adică, după Fourier directă transformare), receptorul este capabil de a găzdui le-au primit subpurtătoare în ordine și apoi recupera toate informațiile conținute în preambul. Și chiar pierderea unui număr de sub-purtători nu afectează în mod semnificativ performanța sistemului de semnalizare transmis ca într-un mod foarte stabil. Spre deosebire de blocul de semnalizare L1, straturile nu se încadrează în frecvența grilă rigidă și pot fi aranjate complet arbitrar în interiorul fluxului. Singura cerință - că nici un singur strat de lățime nu mai mult de 7,61 MHz. Acesta este motivul pentru semnalizare L1 trebuie să fie disponibile atunci când reglate pentru orice segment de frecvență fluxul de intrare.
Acest sistem permite reglarea fină retrasă sub rata de benzi strat din fluxul transmis în acesta. De exemplu, prin satelit fluxuri cu rate de biți diferite pot fi transferate la fluxul DVB-C2, fără a fi nevoie de spațiu suplimentar stafingovymi biți ciocan remultipleksirovat sau TS MPEG-2 flux de transport. Stratul poate fi format, atâta timp cât nu toate subpurtătoare va fi umplut cu semnal OFDM. Plasarea și lățimea fiecărui strat poate varia de la un cadru la altul, dar aceasta nu atrage după sine necesitatea realign receptorului. Semnalizare în blocul L1 conține nu numai începutul și straturile de frecvență finale transmise în cadrul, dar, de asemenea, frecvența optimă de tuning pentru primirea acestui strat. Adică, transmițătorul poate schimba parametrii straturilor de la un cadru la altul într-un anumit primit trupa sa.
Performanță DVB-C2
caietul de sarcini DVB-C2 reglementa anumite caracteristici ale rețelelor de cablu. În designul lor ia în considerare cerințele menționate deja semnale prin satelit de simplitate și de relocare posibilitatea de a selecta stabilitatea conexiunii adaptiv pentru aplicații personalizate (punct-la-punct). Mai mult, în rețelele de cablu ecranat utilizat mediu de transmisie, care să permită să utilizeze întregul spectru, de exemplu până la 862 MHz, și să nu urmeze frecvență raster strict specificate pentru emisiunile esențiale.
Îmbunătățirea eficienței utilizării spectrului
Unul dintre obiectivele principale ale dezvoltării specificația DVB-C2 este, desigur, pentru a îmbunătăți eficiența utilizării spectrului. Acest lucru se realizează prin utilizarea LDCP-codificare în combinație cu scheme superioare QAM-modulării și prin utilizarea OFDM.
câștigătoare scheme OFDM datorate este prezentat în Fig. 4. în standardul DVB-C cu modulația de frecvență unică se aplică un filtru de mascare, care definește forma semnalului transmis. Ca urmare a rotunjirii filtrului, marginile canalului sunt teșituri.
In DVB-C Filtrele sunt aplicate cu coeficient 0,15 rotunjire, și cu aceeași sumă scade eficiența spectrală. În principiu, utilizarea filtrelor cu un coeficient mai mic, dar acest lucru va necesita o precizie mai mare emițător și setările receptorului. Trebuie remarcat faptul că acest factor este independent de lățimea absolută a canalului, adică canalul, să zicem, 16 MHz pierderea spectral rotunjiri va fi la fel. Dar, în cazul în care nu este OFDM. Aici pierderile se datorează adăugării intervalului de gardă, prin introducerea semnalelor pilot și benzile de gardă la marginile spectrului. În modul standard și intervalul de paza densitate 1/128 pilot 1/96 pierderile datorate acestor doi factori reprezintă aproximativ 2%. În ceea ce privește benzile de pază de frontieră, acestea sunt necesare doar între canalele adiacente, dar nu într-un singur OFDM-stream. Și, după cum se poate vedea în Fig. 5, lățimea benzii grănicer este practic independent de lățimea de bandă ocupată de semnalul OFDM. Semnalele ideale ale densității spectrale Grafice DVB-C, cu o lățime de 7,61 MHz și 450 pe frecvența de tăiere aproape suprapuse unul pe celălalt. Aceasta este, pentru ambele semnale de bandă suficientă gardă de aproximativ 200 kHz. Astfel, odată cu extinderea benzilor spectrale sunt reduse substanțial pierderile. De exemplu, pierderea spectrală pentru lățimea semnalului DVB-C2 de 32 MHz (transmiterea, să zicem, cinci straturi de 6,4 MHz) este de numai 3,25%, în timp ce în DVB-C sunt de 15%.
Redus spectru pierdere datorită aplicării COFDM combinate cu posibilitatea de a crea o performanță de transmisie sistem apropiat de limita teoretică codificate LDPC. În cazul în care canalele DVB-C sunt sub limita de aproximativ 10 dB, canalele DVB-C2, așa cum se poate observa în Fig. 6 nu se ajunge doar 2-3 dB.
Tabelul 2: permis Rata de transmisie a biților de informație
pentru DVB-C (parțial) și DVB-C2 când lățimea canalului de 8 MHz
(Parametrii DVB-C2: lățime de bandă - 32 MHz, un interval de protecție -
1/128, densitatea semnalelor pilot - 1/96).
Tabelul 2 conține posibile în DVB-C și rata de biți de informații de transmisie DVB-C2. Pentru o comparație mai clară a ambelor sisteme este considerată o lățime canal de 8 MHz. În cazul DVB-C2 lățimea totală de curgere este selectată cantitate de 32 MHz. Noi moduri, care apare în DVB-C2, poate crește rata cu până la 65% în ceea ce privește raportul semnal / zgomot dorit de 35 dB, care, în majoritatea sistemelor moderne de cablu este destul de fezabil.
Reducerea nivelului de interferență de la rețeaua de cablu
Una dintre cele mai importante probleme este de a reduce interferența de la rețeaua de cablu. mediu de transmisie rețea de cablu ecranat le permite teoretic gamă întreagă de la 0 la aproape 1 GHz. Dar, cablare imperfect în termen de case și apartamente de abonat, în multe cazuri, duce la emisia de semnale CATV pe aer. Uneori, această radiație atinge niveluri care pot provoca interferențe, cum ar fi un ofițer de poliție sau de servicii de control al traficului aerian. În aceste cazuri, operatorii de cablu sunt obligați să reducă nivelul semnalului transmis frecvențele critice, sau trebuie să dezactivați complet televizorul de interferență. DVB-C2 astfel de necesitate nu. Deoarece standardul vă permite să taie unele OFDM-subpurtătoare poate dezactiva selectiv numai cei care interferează cu, mai degrabă decât întregul canal ca un întreg. Aceasta va ajuta, de asemenea, pentru a reduce pierderea spectrului.
Material oferit de consorțiul DVB