Измерительное и испытательное оборудование для лабораторий, производства, телекоммуникаций

Стандарт DVB-C2

dvbc.jpgDVB-C2 является вторым поколением стандарта телевещания по кабелю DVB-C. Появление нового стандарта непосредственно связано с постоянным ростом числа широкополосных сервисов. Это, в свою очередь, потребует такого увеличения пропускной способности кабельных каналов, которое во многих из существующих ныне сетей недостижимо. Стандартом предусматривается LDPC-кодирование, а также использование QAM-модуляции с размерностью до 4096 QAM. Помимо того, в нем вместо одной несущей используется OFDM, благодаря чему обеспечиваются дополнительная гибкость и помехоустойчивость.

Унификация компонентов стандартов DVB-X2

Перед разработчиками семейства стандартов DVB-X2 стояла задача по максимальной унификации компонентов стандартов, предназначенных для различных транспортных сред.

Примечание. Основными транспортными стандартами второго поколения, обслуживающими три главные транспортные среды, являются:

  • спутниковый – DVB-S2;

  • эфирный – DVB-T2;

  • кабельный – DVB-C2.

Целям унификации служит применение во всех этих стандартах единой схемы помехоустойчивого кодирования. Данная схема реализуется посредством последовательного наложения кодозащиты:

  • внешней – с использованием кода Боуза–Чоудхури–Хоквингема;

  • внутренней – с использованием кода с низкой плотностью проверок на четность.

Кроме того, благодаря близости системных уровней стандартов DVB-S2 и DVB-C2 спутниковый сигнал легко конвертировать в формат для кабельных сетей.

В DVB-C2, как DVB-S2 и DVB-T2, предусматривается выделение внутри одного физического канала транспортных труб, называемых Physical Layer Pipe (PLP).

PLP представляет собой логический канал, который может осуществлять перенос обычного потока MPEG-2 TS либо применяться для передачи IP посредством протокола GSE. Каждый такой логический канал проходит через блок входной обработки, затем идет модуль помехоустойчивого кодирования, а за ним – раскладчик QAM-символов.

Возможно укладывание одного либо нескольких PLP в т.н. слои данных (аналогичные каналам). Затем эти слои с целью повышения устойчивости к пакетным ошибкам или же воздействию узкополосных помех подвергаются временному и частотному перемежению. Далее следует их поступление в формирователь кадра, который собирает воедино все слои и добавляет пилот-сигналы и преамбулу с сигнализацией первого уровня. Последний этап – поступление сформированного кадра в генератор потока OFDM.

Концепция PLP

Как уже отмечено выше, посредством PLP возможна передача в одном физическом канале нескольких независимых логических.

Идентификатор PLP Id, который позволяет на приемной стороне идентифицировать конкретный PLP, является частью передаваемого перед каждым пакетом заголовка. По завершении декодирования данного заголовка и извлечения PLP Id приемник может установить, необходимо ли ему декодировать пакет, который следует за заголовком. Те пакеты, которые не принадлежат к запрашиваемому PLP, пропускаются, другими словами не происходит их поступление в QAM-демодулятор и декодер помехоустойчивого кодирования. Как результат, происходит существенное снижение скорости обрабатываемого приемником потока, а также процессорной мощности, требуемой для данной обработки.

Другим преимуществом применения PLP является возможность передачи разных потоков с разным уровнем помехоустойчивости, так как для каждого PLP можно индивидуально выбрать схему модуляции, а также режим помехоустойчивого кодирования.

Это означает, что для каждой услуги возможно назначение своего качества обслуживания (QoS).

Раскладка на QAM-символы, помехоустойчивое кодирование

Стандарт DVB-C2, являясь членом семейства DVB-X2, предусматривает то же помехоустойчивое LDPC-кодирование, которое было заложено в DVB-T2 и DVB-S2. Даже при плотности ошибок в несколько % декодер может восстановить поток DVB-C2 с относительной скоростью кодозащиты 9/10.

Примечание. Код Рида–Соломона, применяемый в DVB-C, при такой же относительной скорости восстановить поток до квазибезошибочного состояния может при плотности ошибок, не превышающей 2•10-4.

Особенно высока эффективность LDPC-кодирования во время кодирования длинных последовательностей. Длина стандартного слова, к которому в стандарте DVB-C2 прилагается LDPC, – 64800 бит (в DVB-C – 1632 бит, или 204 байта). Другими словами, кодируемое слово больше не коррелированно с транспортным пакетом MPEG-2 TS.

За LDPC в стандарте DVB-C2 предусмотрено использование кода BCH, который налагается при очень высокой относительной скорости (порядка 0,99). Введен данный код с малой корректирующей способностью с целью снизить порог коррекции LDPC. Данный порог коррекции проявляется в следующем: всегда при декодировании остается некоторое число ошибок, которые при последующих итерациях, выполняемых FEC-декодером, не поддаются коррекции.

Благодаря существенному повышению эффективности помехоустойчивого кодирования возможно использование более высоких размерностей модуляции. Другими словами, если в DVB-C возможно максимальное использование 256 QAM, то в DVB-C2 добавляются такие размерности, как 1024 и 4096 QAM.

Применение OFDM

Основное отличие DVB-C2 от DVB-C – применение в стандарте второго поколения OFDM вместо одной QAM-модулированной несущей.

OFDM благодаря устойчивости к разного вида канальным искажениям применяется в большинстве современных одно- и двунаправленных технологий передачи.

Сначала OFDM в отношении семейства DVB было использовано в DVB-T, а затем после усовершенствования и расширения параметров – в DVB-T2. Так как набор COFM-параметров в DVB-T2 вполне соответствует также требованиям передачи в кабеле, он был перенесен и в DVB-C2. Общность COFDM-параметров и значительное количество других общих блоков обеспечивает то, что создание чипов, которые сочетают функциональность как эфирного, так и кабельного стандарта, не приведет к существенной избыточности в сравнении с одностандартными чипами.

Как результат, стандарт DVB-C2 поддерживает тот же, что и в DVB-T2, режим 4К, имеющий продолжительность полезного OFDM-символа 448 мкс и два варианта защитных интервалов, а именно 1/64 и 1/128. Кроме этого, схемы распределения пилот-сигналов в стандарте DVB-C2 используются такие же, а это дает возможность применения в обеих системах единого блока оценки качества канала.

При этом, в отличие от DVB-T2, стандарт DVB-C2 не должен подчиняться жесткой сетке частот. В связи с тем, что кабельная сеть – это закрытая экранированная среда, отсутствует необходимость в координировании использования ее спектра с эфирными присвоениями. Наоборот, есть возможность гибкой адаптации полосы канала под личные потребности. Задание ширины канала производится посредством выделения ему определенного числа OFDM-поднесущих. Практически неизменными остаются характеристики входного фильтра, а также системные часы. Благодаря такому подходу есть возможность расширения полосы передаваемого сигнала с целью разместить в нем большее количество услуг. Для того чтобы не происходило усложнение и удорожание абонентского оборудования, предполагается сегментированный прием данных каналов.

Эффективность использования спектра

Одной из основных целей при разработке спецификации DVB-C2 было повышение эффективности использования спектра. Достигается это посредством применения LDCP-кодирования вкупе с более высокими схемами QAM-модуляции, а также благодаря применению OFDM.

Снижение уровня помех от кабельных сетей

Один из важнейших вопросов – уменьшение уровня помех, идущих от кабельных сетей. Посредством экранированной среды передачи кабельных сетей есть теоретическая возможность использования в них всего спектра от 0 до почти 1 ГГц. Однако из-за неидеального каблирования внутри домов и квартир абонентов часто происходит излучение сигналов КТВ в эфир. Порой это излучение достигает таких уровней, что возможно создание помех, к примеру, полицейским либо диспетчерским службам. В подобных случаях кабельным операторам поступает требование снижения уровня сигнала, который передается на критических частотах. В иных случаях они вынуждены полностью выключить каналы, создающие помехи.

В DVB-C2 такая необходимость исключена. Благодаря возможности вырезания отдельных OFDM-поднесущих, можно избирательно отключать лишь те, что создают помехи, а не целиком весь канал. Это также поможет уменьшить потери спектра.
Автор: , «ПРОФКОН»