DVB-S.2作为新一代数字卫星广播尺度即将出台，草案已正式发布，新尺度在晋升原有信道传输容量的同时，还将年夜年夜拓展营业规模，获得了广电、电信、计较机等规模的普遍关注。在与以往尺度对角力计较的基本上，本文阐述了新尺度手艺上的首要优势，并简要介绍了尺度的研发布景、今朝的进展及将滥暌功用前景。
关头词：DVB-S.2，信道编码，纠错，调制，交互式应用
一 数字卫星广播尺度的成长沿革与DVB-S.2
数字卫星广播尺度成长始于1990年月初，应用较多的制式首要有两种，即欧洲的DVB-S尺度和美国GI公司开发的Digicipher尺度，两种体例互不兼容，其分歧首要在于数字旌旗灯号的传输体例即信道编码，而信源编码部门都采用了MPEG-2。
年夜欧洲电信尺度协会（ETSI）的ETS 300 421算起，DVB-S作为当今广播电视规模的主流卫星传输尺度，问世已逾十年，在世界规模内获得普遍应用。1995年中心电视台经由过程卫星播出数字压缩加扰电视节目时，我国尚未发布将DVB-S作为试行尺度，那时采用了美国GI的Digicipher系统，跟着近年来国内模拟卫星传输体例淡出市场，国内各上星频道普遍采用了DVB-S手艺。
十年的使用期同时意味着DVB-S的焦点手艺与当今相关规模的前沿手艺水平渐行渐远，是以，基于当前硬件撑持能力和编码算法的最新成不美观，开发更适理当前甚至未来中持久营业成长需求的手艺尺度就成为当务之急，DVB-S.2也是以呼之欲出。
DVB-S.2由JTC（连系手艺委员会）拟定，JTC最初于1990年由EBU（欧广联）、ETSI连系组建，负责拟定广播电视及相关规模的手艺尺度，1995年该组织吸纳CENELEC（欧洲电工尺度化委员会）插手，后者负责广播电视领受机方面的尺度化工作。DVB-S.2的拟定采用ETSI的“两步式” 轨范，2004年6月，公开发布DVB-S.2草案（即Draft ETSI EN 302 307 V1.1.1），今朝进入公开的定见征询阶段（2004.6.2～2004.10.1）。DVB-S2设计的指导思惟是在合理的复杂水平下达到最优的传输机能及可扩展性。
二 DVB-S.2的辖档枉程
DVB-S.2辖档枉程图如图1所示，因为其精采的扩展性，因而每一部门都搜罗较多的选件、适配等单元，复杂水平远胜DVB-S。
模式适配（Mode Adaption）是输入数据流的接口，用来适配DVB-S.2种类繁多的输入流名目。对于固定编码调制（CCM）模式来说，模式适配部门搜罗对DVB-ASI流（或DVB并行传输流）的透明解包和8位轮回冗余校验。
流适配完成基带成帧、加扰两个功能。为配合后续纠错编码，基带成帧需要将输入数据按固定长度打包（分歧的纠错编码方案有分歧的“固定长度”），不足处则填充无用字节补足。
前向纠错采用LDPC（内码）与BCH（外码）级联的形式。
映射部门按后续采用的具体的调制体例（QPSK、8PSK、16APSK、32APSK），将输入的经由前向纠错的串行码流转换成知足特定星座图样式的并行码流。
物理层成帧部门经由过程加扰实现能量扩散，以及空帧插入等。
调制部门完成基带成形和调制。
三 DVB-S.2的首要改良方面
1. 多营业撑持
广电数字化带来了节目与数据营业在传输流程上的统一，新的数字卫星广播尺度也就不再局限于广电规模，而是面向更宽敞宽年夜旷达的营业规模。切确地说，DVB- S.2是处事于宽带卫星应用的新一代DVB系统，处事规模搜罗广播营业（BS）、数字新闻采集（DSNG）、数据分配/中继，以及Internet接入等交互式营业。与DVB-S对比，在不异的传输前提下，DVB-S.2提高传输容量约30%以上，同样的频谱效率下可获得更强的接生效不美观。
在广播营业（BS）方面，DVB-S.2供给DTH（直播卫星）处事，也考虑到了地面共用天线系统和有线电视系统的需求。年夜与以往的兼容角度考虑，有两种模式供选用，即NBC-BS（不撑持后向兼容）和BC-BS（撑持后向兼容）。因为今朝有年夜量DVB-S领受机投入使用，后向兼容模式将知足此后一按时代的兼容使用需求，在这种模式下，旧的DVB-S领受机可以继续领受原本的节目，新的领受机则可以领受到比前者更多的信息。当未来DVB-S领受机慢慢裁减后，采用兼容模式的旌旗灯号发端将改成非兼容模式，年夜而真正意义上充实操作DVB-S.2的信道传输优势。
除广播营业外，DVB-S.2还撑持交互式处事（搜罗Internet接入）、数字新闻采集及数据分配/中继等其它专业处事。在交互式处事中，回传通道使用分歧的DVB反向体例，如DVB-RCS、DVB-RCP、DVB-RCC。
2. 新的信道编码方案
DVB-S.2最惹人注目的刷新在于信道编码体例，搜罗纠错编码和调制。纠错编码和调制是在现实的信道情形下，寻找最佳路子传输信息。喷香农的编码理论给出了最佳编码方案可以达到的信道容量，却没有给出具体的编码方案，以及没有描述实现起来的复杂水平，是以，编码和调制的研究集中于在最充实的操作传输资本（即带宽、功率、复杂度）的前提下，选择传输和领受方案，以迫近喷香农给出的极限。DVB-S.2纠错编码使用LDPC（Low Density Parity Check code低密度奇偶校验码）与BCH码级联，调制则以多种高阶调制体例庖代QPSK。
DVB-S.2在设计中充实考虑了营业多样性需求，具有很好的顺应性。如DVB-S.2撑持1/4, 1/3, 2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9, 9/10等多种内码码型；频谱成形中的升余弦滚降系数α可在0.35、0.25、0.2三种中选择，而不是DVB-S固定的0.35，自然α越小，频谱操作率越高。
新的编码调制方案8PSK&LDPC已经十分居近喷香农极限，在距离理论上的喷香农极限0.7～1dB的情形下可获得QEF（准无误码）的领受（DVB-S.2的QEF尺度为：在解码寡领受5Mbps的单路电视节目时，每传输1小时发生少于一次无法校正的错误，近似相当于解改暌姑前TS流PER<10-7），比DVB-S尺度提高了3dB，甚至于DVB官员认为这已是卫星广播信道的最终尺度，不需要再开发DVB-S.3了。
（1） LDPC-BCH
DVB-S.2纠错编码由搜罗休斯、菲力浦、意法半导体等七家公司介入角逐，形成四个候选方案，即Parallel Turbo codes、Serial Turbo codes、Turbo Product codes和LDPC，最初的焦点集中于20世纪90年月中后期年夜显身手的Turbo码，不少公司已经先期投资开发基于Turbo编码的芯片，然而LDPC码最终胜出。LDPC码的成长颇具几分传奇色彩，麻省理工学院的Gallager 1962年在其博士论文中初度提出LDPC，但因为那时VLSI（超年夜规模集成电路手艺）尚未成熟，难以超越的复杂水平将其束之高阁，逐渐被人淡忘，九十年月末，受Turbo码成功的启迪，LDPC手艺的的价值被年夜头挖掘，成为当前编码规模的热点之一。
LDPC码是一种有稀少校验矩阵（校验矩阵中1的个数较少）的线性分组码，具有能够迫近喷香农极限的优良特征，而且因为采用稀少校验矩阵，译码复杂度只与码长成线性关系，编解码复杂度适中，在长码长的情形下，仍然可以有用译码。今朝该手艺已获得国际上的普遍正视，此后将在通信中获得普遍应用，尤其是在质量较差的信道情形如移动通信、卫星通信等规模，此前已有在第四代移动通信系统中使用LDPC码的研究陈述。
（2） 调制
DVB-S.2另一个斗劲年夜的刷新是其调制体例，与DVB-S采用单一的QPSK调制体例对比，DVB-S.2有更多的选择，即QPSK、8PSK、16APSK、32APSK。对于广播营业来说，QPSK和8PSK均为尺度设置装备摆设，而16APSK、32APSK是可选设置装备摆设；对于交互式营业、数字新闻采集及其它专业处事，四者则均为尺度设置装备摆设。
APSK是另一种幅度相位调制体例，与传统方型星座QAM（如16QAM、64QAM）对比，其分布呈中心向外沿半径发散，所以别名星型QAM。与QAM对比，APSK便于实现变速度调制，因而很适合今朝按照信道及营业需要分级传输的情形。当然，16APSK、32APSK是更高阶的调制体例，可以获得更高的频谱操作率。16APSK的星座示定见图2。
在卫星信道中使用高阶调制体例，显然也意味着在抗噪声领受方面的手艺前进。DVB-S.2出格组的研究剖明，采用LDPC与8PSK的编码-调制组合，可以获得更好的传输机能，此前8PSK与原纠错编码体例的组合在误码率指标测试方面不太理想。
休斯公司供给的资料剖明，LDPC&8PSK的编码组合距离喷香农极限仅0.6～0.8dB，远优于现有RS&卷积码的4dB，也比其余基于Turbo码的候选方案强0.3dB。
3. 可变编码调制（Variable Coding and Modulation，VCM）与顺应编码调制（Adaptive Coding and Modulation，ACM）
VCM、ACM的使用是DVB-S.2的另一个显著的改良。在交互式的点对点应用如IP unicasting、Internet接入等中，可变编码调制（VCM）功能许可使用分歧的调制和纠错体例，而且可以逐帧改变。采用VCM手艺，分歧的营业类型（如SDTV、HDTV、音频、多媒体等）可以选择分歧的错误呵护级别分级传输，因而传输效率得以年夜年夜提高。
VCM连系使用回传信道，还可以实现顺应编码调制（Adaptive Coding Modulation，ACM），可以针对每一个用户的路径前提使传输参数获得优化。
ACM可按照具体的传布前提，针对具体的领受终端，供给更精准的信道呵护和动态毗连顺应性。ACM的凸起利益是可以有用操作所谓“clear sky margin”带来的4～8dB的能量华侈。原有卫星应用中，为知足QEF的传输效不美观，必需有必然的功率冗余，凡是冗余是以笼盖区域内发生的最年夜雨衰为尺度计较，显然这部门冗余对于绝年夜部门地域是不需要的，即即是雨衰最严重的地域，天色较好时也承受着不需要的能量华侈。而在IP unicasting营业中，采用ACM可随时按照领受地址的情形转变调整传输参数，因而对于功率冗余的计较可以年夜头邃密调整，是以可以使卫星的平均吞吐量增添两倍到三倍，削减处事成本。
4. DVB-S2后向兼容性
DVB-S2的所有改良是经由过程与DVB-S不兼容的手艺体例实现的，但考虑到业内有年夜量的DVB-S领受机尚在使用，它也经由过程可选设置装备摆设的模式供给后向兼容，采用后向兼容模式，原DVB-S领受机可以领受部门DVB-S2的旌旗灯号。
后向兼容模式的本色是在一个卫星信道上传输两个TS流，分袂为HP（High Priority）TS流和LP（Low Priority）TS流，二者各自采用分歧的纠错编码体例，然后经由过程非凡的映射体例在星座图中定位bit，在领受端可经由过程现有解调设备将二者分手。HP流可兼容DVB-S领受机，即使用DVB-S领受机可以解出DVB-S2中的HP TS流旌旗灯号，而LP流只能用DVB-S2领受机领受。
后向兼容模式的信道编码过程如图3所示，其实现兼容的焦点是采用了非平均分布的8PSK星座映射结构（如图4），图4中8PSK的星座得病非如常在圆周上等距分布，而是分袂在QPSK的四个星座点四周偏移θ角散开。合理选择θ值是兼容是否可行的关头，θ质ё俳小，QPSK解调器输出越年夜，DVB-S领受机接生效不美观越好，但此时DVB-S.2领受机的抗噪声机能下降，影响正常领受，因而θ取值需要权衡两种分歧情形后折中考虑。
5. 多信源名目撑持
DVB-S和DVB-DSNG对信源的名目有严酷的划定，即MPEG TS流，而DVB-S.2则矫捷得多，实现了对多种数据输入名目的撑持，扩展性年夜为增强。
DVB-S.2撑持搜罗MPEG-2、MPEG-4、MPEG-4AVC（H.264）、WM9在内的多名目信源编码名目及IP、ATM在内的多种输入流名目。作为当前信道编码和信源编码的最新成不美观，DVB-S.2和MPEG-4AVC（H.264）的连系颇受业界瞩目，可谓强强联手，将会有更超卓的默示。
DVB传布鼓吹将在其10周年也就是2004年推出DVB-S.2，但参考近年来H.264尺度的拟定，任何一种新尺度的出台都是复杂的搏弈过程，同化着手艺的取舍和洽处的平衡，所以何时能正式面世生怕还未可知。因为当前DVB-S在全世界规模内的普遍应用，DVB官方认为短期内DVB-S.2不会庖代DVB-S，初始的应用首要面向一些新的营业如HDTV、基于IP的处事等。此后经由过程卫星实现高速Internet毗连，连系DVB-S.2 ACM手艺、多点Ka波段卫星和DVB-RCS回传毗连，当前卫星容量的价钱将降低十倍，在国外这也将启动新一轮卫星接入与地面接入体例（如ADSL和光纤）的竞争。
厂商和运营商对DVB-S.2多持积极立场，无论是芯片厂商仍是整机厂商，新手艺的应用都意味着重启一个巨年夜的市场，而运营商则籍此可以降低运营成本，拓展营业空间。
2004年5月，意法半导体（ST）公布揭晓该公司已完成合适DVB- S.2的解调器的设计，卓联半导体公司（Zarlink Semiconductor）二季度推出业界第一款合适DVB- S.2尺度的单片调谐器ZL10038，Scopus公司和英国Akelia Wireless也正在合作开发遵循DVB-S.2尺度的领受机。有报道称DirecTV公肆胰振周全采用DVB-S.2手艺，用DVB- S.2机顶盒无偿替代现正使用的2300万个机顶盒，费用高达40亿美元之巨。
关于第二代卫星数字广播尺度DVB-S2的应用
亚洲卫星公司现有三颗在轨运行的卫星，分袂是亚洲二号卫星、亚洲3S卫星和亚洲四号卫星，所予瞰脾器上均装有线性器或自动电平节制装配，是今朝中国和亚太地域上空功率最高的C和Ku波段转发器资本之一。
DVB-S2，以其更高的频带操作率、更前进前辈的编码体例和接近喷香农极限的系统机能引起了普遍的关注。需要指出的是，DVB-S2的高效传输体例，对卫星转发器的可用功率和线性化水平也提出了更高的要求。而亚洲卫星的年夜功率和线性特征好等优势，更能顺应DVB-S2尺度对传输信道的要求，尤其是其中的高位调制方案在卫星信道上的应用。
DVB-S2特点概述
与DVB-S对比，DVB-S2可供给除QPSK外的多种具有更高频带操作率的调制体例，如8PSK、16APSK、32APSK。与DVB-DSNG的16QAM对比，DVB-S2的16APSK和32APSK调制手艺，削减了幅度转变，更能顺应线性特征相对欠好的卫星传输信道，使高位调制体例经由过程卫星信道传输成为可能。
与DVB-S和DVB-DSNG对比，DVB-S2采用的是功能更强年夜的前向纠错系统，即BCH和LDPC（低密度校验码）码级联的信道编码体例，有用地降低了系统解调门限，距离理论的喷香农极限只有0.7～1dB的差距。
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固定的0.35，自然α越小，可以获得下降更陡峭的载波波形，频谱操作率越高。
在DVB-S2的单向广材暌功用中，DVB-S2尺度许可发赡站按照领受站的分歧前提，对发送给分歧领受站的数据帧的传输参数进行优化，在传输过程中采用可变的编码和调制体例（VCM），不必为最坏情形的传输预留额外的余量。DVB-S2的交互式应用中，可变编码和调制（VCM）功能与回传信道的运用相连系，形成一种新的应用模式，即自顺应的编码和调制（ACM）。
DVB-S2系统在亚洲四号卫星Ku波段的应用切磋
下面以亚洲四号卫星Ku波段中国波束转发器为例，声名采用DVB-S2系统与DVB-S对比，可以提高信道的传输效率，增添每个转发器上所能容纳的频道数。
假设在亚洲四号卫星Ku波段转发器上开展以MCPC体例传输的数字电视广播营业，分袂采用DVB-S和DVB-S2尺度进行传输。在不异的链路传输前提下，（即达到不异C/N时），采用DVB-S2的传输系统体例时可以采用更高阶的调制解调体例和冗余度更小的前向纠错体例。
今朝DVB-S卫星数据广播营业使用最普遍的是（QPSK，3/4FEC）的手艺系统体例，而DVB-S2系统采用（8PSK，2/3FEC）的手艺系统体例，就可以达到与之相当的接生效不美观。由此计较出在两种传输尺度下，一个推满整个转发器的MCPC载波所能携带的信息传输速度分袂为55.3Mbps和86.4Mbps，是以，采用DVB-S2的尺度比DVB-S传输的信息率提高55.2%，同样，如不美观DVB-S采用（QPSK，7/8FEC）的手艺系统体例，DVB-S2系统采用（8PSK，3/4FEC）可以达到与之相当的接生效不美观，一个推满整转发器的MCPC载波能携带的有用信息分袂为64.5和97.2Mbps，DVB-S2系统比DVB-S系统的转发器容量可提高50.7%。
表中列出了两种分歧的卫星数字广播传输系统体例下，对应两种分歧的领受门限时的结不美观斗劲，以及在一个36MHz转发器上，使用分歧尺度能同时传输的SDTV和HDTV的频道数。
对于面向小天线的单向广材暌功用，无论是当前的DVB-S系统，仍是未来的DVB-S2系统，亚洲四号卫星Ku波段中国波束转发器完全可以撑持中国用户使用35～40cm的领受天线高质量地领受广播电视、数字片子、高清楚度电视、高速数据广播等数字宽带多媒体营业。
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