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DVB-S、DVB-S2、ABS-S技术比较         ★★★ 【字体:
DVB-S、DVB-S2、ABS-S技术比较
作者:imefan    文章来源:网络    点击数:    更新时间:2008-9-25    

DVB-S:

  目前世界上卫星数字广播信道传输主要采用DVB-S标准。该标准也被确定为我国的国家标准GB/T 17700-1999《卫星数字电视广播信道编码和调制标准》。由于仅设计用于MPEG-2编码的音视频节目广播,DVB-S只支持MPEG-2传输流格式的信号输入,前向纠错编码(FEC)采用里德-所罗门(RS)码+卷积码的级联编码方式。这种信道编码技术在许多通信和广播传输系统中广泛使用,具有较好的性能,且实现成本低,简单、安全。但这种编码方式的缺点也是明显的,首先是编码效率相对较低,其次是其载噪比门限距离理论上的信道极限仍存在较大的差距。同时DVB-S采用单一QPSK信号调制,在相同载噪比(C/N)条件下,每个符号传输的经信道编码的比特数仅为2,在卷积编码率为1/2时,实际有效载荷的传输效率仅为每符号0.92比特,而且在DVB-S的基带成型处理中升余弦滤波滚降因子固定为0.35,这些都限制了系统的信号传输能力,例如在36MHZ的标准转发器带宽内,3/4卷积编码率条件下,DVB-S的有效信息传输容量仅为36.86MBPS。

  现在,面临有线数字电视等的强大竞争的卫星直播系统,由于HDTV、VOD、PPV、交互业务等多种业务的开展,对传输总量的需求大大提高。这就要求卫星直播系统必须采用新的技术体制与手段,提供比过去更多的传输能力。此外,在DVB-S出现后的十年里,纠错编码等信号处理技术有了突破性进展,使升级DVB-S在技术上成为可能。特别是,卫星技术本身的进步,例如点波束卫星的出现,使得采用比DVB-S中的QPSK更高效的调制方式成为可能。

DVB-S2相比DVB-S在技术上有很大改进,其特点为:

 1、频谱效率(系统容量)大大提高

  DVB-S2系统的前向纠错编码为外码采用BCH码,内码采用低密度奇偶校验码(LDPC)的级联码结构,长达64800比特的码字长度使其性能接近理论上的信道传输容量门限,仅相差0.7-1.0dB。同时,DVB-S2系统引入了8PSK等高阶调制方式,在相同载噪比条件下,DVB-S2的传输容量与DVB-S系统相比提高了30~35%。

 2、涵盖了更大的载噪比范围

  由于卫星平台、转发器和天线的制造技术进步,使得高载噪比条件下的卫星应用成为可能,而相应的应用种类与范围也在不断发展,如互联网接入业务等。DVB-S2提供了从1/4到9/10共11种前向纠错编码比率,与不同的调制方式共有28种可能的组合方式,涵盖的载噪比范围为-3.7dB到15.3Db,广播机构可以根据不同的信道条件和业务需求进行灵活的选择。同时,DVB-S2还提供了可变编码调制(VCM)和自适应编码调制(ACM)工作模式,可以进一步提高系统性能。

 3、适应多种业务需求

  DVB-S2除提高了系统的传输性能外,还为适应不同业务需求提供了必要的手段。如提供了灵活的数据接口匹配方式,可以接受包括MPEG-2传送流在内的各种格式的单或多数据流,这些数据流可以是离散(异步)的,也可以是连续(同步)的。同时,DVB-S2还是物理层上引入了帧结构,通过同频字、信令、导频等辅助接收机实现快速帧同步和载波恢复,并为不同的业务应用提供了底层接口。

  DVB-S2中的采用多项技术代表了数字信号传输技术的发展趋势。例如,在我国的地面数字电视传输标准(GB/T 20060-2006)中同样采用了LDPC+BCH级联码作为前向纠错编码,只是码字长度与生成矩阵的构造方式有所不同。

ABS-S(先进卫星广播系统)

  2005年初,国家广电总局启动了我国“卫星直播专用信号传输技术体制”的预研与论证工作,由广播科学研究院承担此项研究工作,形成了先进卫星广播系统(ABS-S,Advanced Broadcasting System - Satellite)的技术体制建议。2006年8月,ABS-S专用解调芯片AVL1108一次流片成功,2006年9月,广科院完成了对该芯片及采用该芯片的接收机样机的性能测试。2006年10月到11月,完成了项目验收与标准化工作。

  在ABS-S中采用的主要技术包括LDPC信道编码技术、高阶调制技术、高效的帧结构设计等。

1、信道编码技术

  前向纠错编码技术一直以来是通信技术研究领域的重点。在香农信息论中已明确指出,在指定的条件下,信道的信息传输能力是受限的,同时存在某种信道编码方式可以达到这一极限,即所谓的香农限。因此信道编码技术研究的主要目标是在可获得的载噪比条件下,寻找一种信道编码方式,使信道传输效率尽可能地接近香农限。

  1962年,R.G.Gallager在其博士论文中首先提出了LDPC码的概念,由于当时超大规模集成电路设计与制造技术尚未成熟,难以逾越的复杂程度使其被束之高阁。1995年,受Turbo码成功的启示,MacKay和Neal研究的迭代译码算法使LDPC码的价值被重新挖掘,成为当前编码领域的热点之一。LDPC码是一种具有稀疏校验矩阵(校验矩阵中1的个数比较少)的线性分组码,具有逼近香农限的优良特性,译码复杂度只与码长成线性关系,编码复杂程度适中,在码长较长的情况下,仍然可以保证有效译码。LDPC码被认为是目前最好的FEC编码方式之一,在信道环境较差的移动通信、卫星通信方面得到广泛的应用。

  ABS-S中采用了一类高度结构化的LDPC码。该结构的LDPC码,其编解码复杂度低,并可以方便地在相同码长下,实现不同编码比率的LDPC码设计。

  在DV

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