Двухэтапная сигнализация для передачи потока данных

Двухэтапная сигнализация для передачи потока данных

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к передаче и приему данных и, в частности, - к способу генерации и вставки информации сигнализации в поток данных, который должен передаваться к устройству для сбора потока данных, к способу получения и использования информации сигнализации в принимаемом потоке данных, к приемнику и к потоку данных. Дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к концепции эффективной двухэтапной сигнализации и создания кадра для расширения.

Настоящее изобретение направлено на эффективную сигнализацию конкретных параметров в пределах любой схемы мультиплексирования. Любая схема мультиплексирования, использующая кодированную с помощью FEC передачу, которая может (но не ограничена этим) свободно реконфигурироваться на основе кодового слова за кодовым словом, требует сигнализации, прикрепленной к каждому кодовому слову.

В схемах сигнализации такой системы передачи, как, например, DVB-S2 (второе поколение системы DVB для спутникового широковещания и одноадресной передачи, DVB: цифровое телевидение) с мультиплексированием с временным разделением каналов (TDM), определяется заголовок физического уровня (PLH) неизменных модуляции и кодирования для сигнализации информации о последующем кадре данных. Так как этот заголовок должен декодироваться в пределах широкого диапазона условий в канале, этот заголовок разрабатывается для декодирования при указанных условиях самого плохого случая. Обычно требуется, чтобы этот заголовок был по меньшей мере таким же устойчивым к ошибкам, как самая устойчивая к ошибкам схема передачи. Это приводит к двум недостаткам:

- В случае хороших условий приема уровень защиты слишком высок, что соответствует ненужной служебной информации.

- Во-вторых, любое развитие системы для работы при еще более худших условиях приема, чем первоначально указано, требует модернизации заголовка, что приводит даже к дополнительной служебной информации, поскольку больше статической избыточности необходимо для заголовка.

Задачей изобретения является обеспечение улучшенных концепций для вставки информации сигнализации в поток данных. Задача настоящего изобретения решается с помощью способа по п. 1, устройства по п. 7, способа по п. 9, приемника по п. 11 и потока данных по п. 13.

Способ содержит генерацию множества заголовков кадров, каждый заголовок кадра содержит параметры передачи данных для данных полезной нагрузки. Способ дополнительно содержит генерацию заголовка суперкадра для суперкадра, содержащего множество кадров, каждый кадр содержит один из заголовков кадров и данные полезной нагрузки. Заголовок суперкадра указывает набор постоянных для суперкадра параметров передачи заголовка кадра для заголовков кадров из множества кадров суперкадра.

Предложенная концепция обеспечивает заголовок суперкадра, который указывает параметры передачи для нескольких заголовков кадров, а именно, заголовков кадров, которые встречаются в пределах суперкадра. Заголовки кадров, принадлежащие данному суперкадру, обычно передаются с использованием одинаковых параметров передачи так, чтобы передавалось меньше информации сигнализации: заголовок суперкадра предоставляет информацию сигнализации заголовков не только для одного кадра, но и для нескольких кадров. С другой стороны, параметрам передачи, которые используются для заголовков кадров, предоставляют возможность изменяться от одного суперкадра к другому суперкадру. Предложенная концепция предоставляет возможность корректировать параметры передачи для заголовков кадров до параметров передачи, которые требуются для передачи данных на необходимом уровне защиты. Это уменьшает или даже предотвращает возникновения ситуаций, в которых приемник может декодировать заголовок кадра, но не соответствующие данные полезной нагрузки, потому что заголовок кадра был передан с использованием заданного по умолчанию высокого уровня защиты, а текущие данные полезной нагрузки были переданы с использованием относительно низкого уровня защиты. Формулируя по-другому: более высокая избыточность данных, более высокая возможность декодирования и/или более высокий уровень защиты обеспечиваются для заголовка кадра, (только) если соответствующие данные полезной нагрузки требуют аналогичной или соответствующей степени избыточности данных, возможности декодирования и/или уровня защиты. В других ситуациях уровень защиты заголовков кадров может понижаться в пределах данного суперкадра, как указывается с помощью заголовка суперкадра.

В отличие от предложенной концепции сигнализации, обычные способы, такие как DVB-S2, используют один заголовок на кадр с неизменными модуляцией и скоростью кодирования для целей сигнализации. Как следствие, при разработке необходимо учитывать наихудший вариант по отношению к этим параметрам, то есть это приводит к появлению служебной информации. За счет использования нового подхода двухэтапной сигнализации, предложенного в данном документе, уменьшается служебная информация, и в то же самое время охватываемый диапазон SNR увеличивается. В отличие от других подходов, сохраняется гибкость, полезная для предоставления возможности соответствовать различным требованиям к SNR различных пользователей/приемников с одной системой.

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения суперкадр охватывает несколько кадров, и заголовок суперкадра указывает параметры передачи (модуляцию, скорость кодирования, расширение) нескольких заголовков кадров (обычно всех заголовков кадров) в пределах суперкадра.

Суперкадр может иметь постоянную длину (в символах и единицах емкости (CU)) для поддержания задачи синхронизации терминала. Таким образом, структура суперкадра обеспечивает так называемую особенность создания постоянного кадра. Суперкадр содержит несколько PL-кадров с отдельными уровнями защиты для PLH и XFECFRAME. Начало PL-кадра не обязательно выравнивается с началом суперкадра. Однако, обычно оба типа кадра кратны длине единицы емкости.

Согласно варианту осуществления обеспечивается устройство для сбора потока данных. Устройство содержит генератор заголовка кадра, конфигурируемый для генерации множества заголовков кадров, каждый заголовок кадра содержит параметры передачи данных для данных полезной нагрузки. Устройство дополнительно содержит генератор заголовка суперкадра, конфигурируемый для генерации заголовка суперкадра для суперкадра. Суперкадр содержит множество кадров. Заголовок суперкадра сигнализирует конфигурацию суперкадра. Каждый кадр содержит один из заголовков кадров и данные полезной нагрузки. Заголовок суперкадра указывает набор постоянных для суперкадра параметров передачи заголовка кадра для заголовков кадров из множества кадров суперкадра.

Кроме того, обеспечивается способ обработки принимаемого сигнала, соответствующего потоку данных. Способ содержит оценку заголовка суперкадра в потоке данных для получения постоянных для суперкадра параметров передачи заголовка кадра. Способ также содержит оценку множества заголовков кадров в пределах суперкадра с использованием постоянных для суперкадра параметров передачи заголовка кадра, для получения параметров передачи данных из каждого заголовка кадра для данных полезной нагрузки соответствующего кадра. Способ дополнительно содержит обработку принимаемого сигнала с использованием параметров передачи данных во время интервалов времени, соответствующих данным полезной нагрузки, для получения данных полезной нагрузки.

Согласно дополнительному варианту осуществления обеспечивается приемник, который содержит средство оценки заголовка суперкадра, конфигурируемое для оценки заголовка суперкадра в потоке данных, принимаемом в приемнике, для получения постоянных для суперкадра параметров передачи заголовка кадра. Приемник дополнительно содержит средство оценки заголовка кадра, конфигурируемое для оценки множества заголовков кадров в пределах суперкадра с использованием постоянных для суперкадра параметров передачи заголовка кадра, для получения параметров передачи данных из каждого заголовка кадра для данных полезной нагрузки соответствующего кадра. Приемник также содержит схему конфигурируемого приемника, конфигурируемую для обработки принимаемого сигнала с использованием параметров передачи данных во время интервалов времени, соответствующих данным полезной нагрузки, для получения данных полезной нагрузки.

Поток данных согласно дополнительным вариантам осуществления содержит множество суперкадров. Каждый суперкадр содержит заголовок суперкадра. Поток данных дополнительно содержит множество кадров. Каждый кадр содержит заголовок кадра и данные полезной нагрузки. Заголовок суперкадра указывает набор постоянных для суперкадра параметров передачи заголовка кадра для заголовков кадров множества кадров.

В последующем варианты осуществления настоящего изобретения описаны более подробно со ссылкой на фигуры, на которых:

фиг. 1 схематично показывает структуру кадра в пределах DVB-S2;

фиг. 2 схематично показывает структуру кадра в пределах TDM-режима DVB-SH;

фиг. 3 схематично показывает структуру кадра T2 стандарта DVB-T2;

фиг. 4 схематично показывает дополнительные подробности поля последующей сигнализации L1 в кадре T2 на фиг. 3;

фиг. 5A показывает схематическую структурную схему структуры передатчика, соответствующей DVB-S2;

фиг. 5B схематично показывает введение так называемого мобильного кадра в мультиплексную передачу DVB-S2 согласно [9];

фиг. 5C схематично показывает объединенный подход расширения и двухэтапного скремблирования согласно [10];

фиг. 5D схематично показывает подход создания постоянного кадра (длина PLFRAME равна 16686 символов) согласно [12];

фиг. 5E схематично показывает часть структуры передатчика, воплощающую подход низкого SNR согласно [13];

фиг. 6 схематично показывает структуру суперкадра согласно по меньшей мере одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 7 схематично показывает суперкадры постоянной длины с присутствием пилот-сигналов в одном из суперкадров и отсутствием пилот-сигналов в другом суперкадре;

фиг. 8A схематично показывает отображение XFECFRAME на суперкадры;

фиг. 8B схематично показывает применение расширения к одному XFECFRAME в пределах одного суперкадра;

фиг. 9A схематично показывает примерное внедрение SOSF/SFH в унаследованные фиктивные кадры, если никакая полезная нагрузка с низкими требованиями к SNR не должна передаваться;

фиг. 9B схематично показывает примерное внедрение SOSF/SFH и расширенного XFECFRAME в унаследованные фиктивные кадры;

фиг. 10 схематично показывает влияние различных значений отношения сигнал-шум на различные части потока данных, передаваемого на различных уровнях защиты;

фиг. 11 показывает схематическую последовательность операций способа согласно по меньшей мере одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 12 показывает схематическую структурную схему устройства согласно по меньшей мере некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;

фиг. 13 показывает схематическую структурную схему устройства согласно по меньшей мере некоторым дополнительным вариантам осуществления настоящего изобретения;

фиг. 14 показывает схематическую последовательность операций способа обработки принимаемого сигнала согласно по меньшей мере некоторым дополнительным вариантам осуществления настоящего изобретения;

фиг. 15 показывает схематическую структурную схему приемника согласно по меньшей мере некоторым дополнительным вариантам осуществления настоящего изобретения; и

фиг. 16 схематично показывает поток данных, в котором заголовки суперкадров используются для указания формата и/или синтаксиса предстоящих заголовков кадров, и в котором заголовки суперкадров также указывают конец одного суперкадра и начало последующего суперкадра.

В существующих в настоящее время стандартах передач обычные схемы сигнализации систем передачи основаны на заголовке физического уровня (PLH) при неизменных модуляции и кодирования. Этот PLH обеспечивает сигнализацию информации/параметров последующего кадра данных: среди других, присутствие/отсутствие пилот-сигналов, модуляцию и скорость кодирования кадра данных. Кадр данных может содержать от одного до нескольких кодовых слов. Таким образом, длина PL-кадра может значительно изменяться. Приемник должен успешно декодировать каждый PLH для вычисления положения следующего PLH, что называется отслеживанием PLH. Это становится критической проблемой в случае неблагоприятных условий в канале, таких как низкое отношение сигнал-шум (SNR). В данном случае предусматривается увеличение рабочего диапазона SNR по направлению к более низким значениям SNR. Таким образом, сложной задачей является найти устойчивый к ошибкам способ обеспечения отслеживания PLH, но также избежать огромного увеличения статической служебной информации, которая в особенности бесполезно используется во время более хороших условий в канале. Это дополнительно детально проработано с помощью следующего примера DVB-S2.

В DVB-S2 (втором поколении системы DVB для спутникового широковещания и одноадресной передачи) [1] кадр данных называют XFECFRAME, и он содержит одно кодовое слово LDPC (с низкой плотностью проверок на четность). PLH, который устанавливается перед XFECFRAME, как показано на фиг. 1, сигнализирует следующие параметры XFECFRAME: модуляцию, скорость кодирования, короткий или длинный тип кодового слова и присутствие/отсутствие пилот-сигналов. Таким образом, возможно большое разнообразие различных длин кодовых слов. В качестве определенного ограничения, PLH всегда модулируется с самой устойчивой к ошибкам последовательностью модуляции (π/2 BPSK), доступной в DVB-S2. Следует отметить, что π/2 BPSK не доступна для кадров данных в DVB-S2.

Фиг. 1 показывает, что XFECFRAME нарезается на слоты постоянной длины от слота 1 к слоту N. Количество слотов в XFECFRAME является целым числом S и зависит, среди прочего, от выбранной схемы модуляции и выбранной схемы LDPC или скорости кодирования. Длина каждого слота может быть, например, М=90 символов. PLHEADER генерируется и вставляется перед XFECFRAME для конфигурирования приемника. PLHEADER должен занимать точно один слот (длина: М=90 символов). Для режимов, требующих пилот-сигналов, блок пилот-сигналов вставляется, например, каждые 16 слотов, для поддержания задачи синхронизации приемника. Блок пилот-сигналов может состоять из P=36 пилотных символов, как в примере, схематично показанном на фиг. 1. Рандомизация (I, Q) модулированных символов может выполняться посредством средства скремблирования физического уровня. С помощью выполнения обработки, схематично показанной на фиг. 1, XFECFRAME преобразовывается в PLFRAME (перед скремблированием PL). Длина PLFRAME в символах равна 90(S+1) + P int{(S-1)/16}. Первая часть, то есть 90(S+1), соответствует заголовку PLHEADER и слотам. Вторая часть, то есть P int{(S-1)/16}, соответствует блокам пилот-сигналов, каждый имеет 36 символов, которые возникают каждые 16 слотов.

PLH разрабатывается для декодирования при указанных условиях самого плохого случая, чтобы он был по меньшей мере таким же устойчивым к ошибкам, как самая устойчивая к ошибкам защита полезной нагрузки (модуляция и скорость кодирования). Например, PLH DVB-S2 ограничен надежным отслеживанием только для SNR ≥ -3 дБ в канале AWGN (канале усредненного белого гауссова шума) из-за скорости кодирования 7/64 и модуляции π/2-BPSK. Эта устойчивость к ошибкам обеспечивает, что система DVB-S2 в режиме ACM/VCM (адаптивного кодирования и модуляции/переменного кодирования и модуляции) может служить всем терминалам при различных SNR таким образом, чтобы все терминалы, которые могут теоретически рассматриваться с безошибочным приемом, могли отслеживать PLH кадров мультиплексной передачи с временным разделением каналов (TDM). Однако, технические требования самого плохого случая приводят к двум недостаткам:

В случае хороших условий приема терминалов уровень защиты слишком высок, что соответствует ненужной служебной информации.

Во-вторых, любое развитие системы для работы даже при более плохих условиях приема, чем первоначально указано, требует повторной разработки заголовка. Такая статическая и устойчивая к ошибкам повторная разработка эквивалентна прямому решению. Кроме того, повторная разработка приведет к дополнительной служебной информации, как уже описано.

Как следствие, в обычных системах существует компромисс между необходимой защитой PLH и возможностью отслеживать PLH в режиме ACM/VCM с одной стороны, и необходимой служебной информацией с другой стороны. В режиме CCM с высокой скоростью передачи данных постоянная служебная информация PLH является самой неэффективной с точки зрения эффективности диапазона частот. Изобретение ослабляет эти направленные в противоположные стороны требования и увеличивает гибкость сигнала.

В стандарте DVB-SH (цифровое телевидение - услуги спутниковой связи для мобильных устройств) [2] определен режим TDM, который организован так же, как в DVB-S2. Как показано на фиг. 2, SH-кадр содержит заголовок и новые кодовые слова плюс заполнение. Заголовок кодируется с постоянными скоростью кодирования 1/5 и модуляцией QPSK. Таким образом, тот же самый компромисс, который обсуждается ранее, является результатом этой концепции одноэтапной сигнализации.

Стандарт DVB-T2 (цифровое телевидение – наземное, второе поколение) [3] характеризуется в общем случае трехэтапной сигнализацией, как показано на фиг. 3, где заголовок P1 содержит сигнализацию P1, а заголовок P2 содержит предварительную сигнализацию L1 и последующую сигнализацию L1. Несколько из этих кадров T2 представляют суперкадр. Для заданной ширины полосы пропускания системы, FFT-длины и длины защитного интервала, которые обычно являются неизменными при передаче на основе OFDM, кадр T2 имеет постоянную длину. Гибкость в DVB-T2 достигается с помощью мультиплексирования символов данных различных потоков или услуг для так называемых каналов физического уровня. Иерархия сигнализации требуется из-за огромного количества необходимой информации сигнализации для относящемуся к OFDM сигналу.

Двухэтапная сигнализация в пределах P2: в предварительной сигнализации L1 сигнализируются модуляция и скорость кодирования последующей сигнализации L1, где предварительная сигнализация L1 является статической во время каждого суперкадра, а последующая сигнализация L1 является динамической. Обе части, предыдущая сигнализация L1 и последующая сигнализация L1, передаются для каждого T2-кадра, но не отдельно. Таким образом, никакого специального отслеживания заголовка не требуется, как в DVB-S2, из-за неизменной длины кадра T2 после выбора параметров несущей, таких как FFT-длина, длина защитного интервала и ширина полосы пропускания системы. Информация сигнализации P1 и P2, которая включает в себя ее часть, которая является постоянной во время суперкадра, передается несколько раз за суперкадр, более конкретно - один раз каждый кадр T2.

Поскольку DVB-T2 является системой наземного вещания, нет таких ограничений мощности передачи, как при связи на основе спутника. Поэтому, никакое расширение данных не предусматривается. Хотя модуляция и скорость кодирования последующей сигнализации L1 сигнализируется с помощью предварительной сигнализации L1, никакое расширение последующей сигнализации L1 не предусматривается. Однако, предварительное анонсирование последующей сигнализации L1 следующего T2-кадра может добавляться к текущей последующей сигнализации L1. Этот вид повторения является менее подходящим для реального улучшения SNR, потому что оба поля последующей сигнализации L1 кодируются вместе, как схематично показано на фиг. 4. Кроме того, последующая сигнализация L1 не имеет постоянную длину, ее нужно сигнализировать через предварительную сигнализацию L1.

Стандарт DVB-S2 [1] в качестве передачи нисходящей линии связи многократно используется в DVB-RCS2 (цифровое телевидение - обратный канал через спутник, второе поколение) [4], который определяет также некоторое развитие по отношению к DVB-S2. Даже более подходящим являются руководящие документы связанного с DVB-RCS2 воплощения [5], где рассматривают расширение. Одно из двух показанных применений расширения в [5] многократно использовалось из технических требований для условия интерактивного канала для спутниковых интерактивных сетей GEO со стационарными терминалами с обратным каналом через спутник (RCST) [6]. Эти два способа обозначаются как расширение спектра прямой последовательностью (DSSS) и расширение спектра повторением кадра (FRSS).

В случае DSSS каждый символ несущей (то есть PLH, пилот-сигналы и символы данных) умножается на указанную последовательность, которая имеет длину коэффициента расширения (SF). Как результат, рабочая точка SNR всей мультиплексной передачи несущей (независимо от работы в CCM или ACM/VCM) сдвигается статически согласно выбранному SF, что снова создает негибкость и ненужную служебную информацию для терминалов при хороших условиях приема.

Второй способ расширения определяет повторение по кадрам, то есть PLH повторяется SF раз, и XFECFRAME повторяется SF раз. К сожалению, передача в этом случае ограничена отсутствием пилот-сигналов и только короткими кодовыми словами. Хотя другие уровни защиты (= модуляции + скорости кодирования + SF) сигнализируются с помощью PLH, отслеживание PLH возможно только для терминалов при хороших условиях приема, если разрешено использования переменного SF.

Для обоих способов расширения SF и тип расширения сигнализируют через так называемый описатель спутниковой прямой линии связи, который непосредственно не доступен на физическом уровне. Поэтому и из-за предыдущих рассмотрений, выбранный SF должен оставаться постоянным для каждой несущей, что снова вызывает служебную информацию.

В последующем описании сначала определены и описаны некоторые термины и сокращения. Затем описаны структура суперкадра и концепция двухэтапной сигнализации. Дополнительно предложено средство планирования мультиплексирования, которое использует новую концепцию сигнализации. Описание изобретения относится к улучшению стандарта DVB-S2, но в общем случае им не ограничено.

Определение терминов:

Модуляция - Любая совокупность сигналов модуляции порядка М, как, например, M-PSK или M-QAM или M-APS

Единица емкости (CU) - Группа/определенное количество последовательных символов. В DVB-S2 называют слотом.

Скорость кодирования - Скорость кодирования любого соответствующего кода, определяющая уровень избыточности. Можно также рассматривать использование различных кодов для различных скоростей кодирования.

Расширение - Повторение с взвешиванием или без него с помощью расширяющей последовательности. Расширение может достигаться, например, во временном или в частотном направлении, или объединено; оно может выполняться на основании символа, на основании CU или на основании кодирующего слова.

Уровень защиты - Соответствующая комбинация модуляции, скорости кодирования и расширения

FECFRAME - Закодированный кадр двоичных данных

XFECFRAME - FECFRAME после модуляции

PL-кадр - Кадр физического уровня, состоящий из PLH и XFECFRAME

Суперкадр - Содержит несколько PL-кадров

Сокращения:

ACM - Адаптивное кодирование и модуляция (режим DVB-S2)

AWGN - Аддитивный белый гауссов шум

BB-кадр - Кадр основной полосы частот

CCM - Постоянное кодирование и модуляция (режим DVB-S2)

CDM - Мультиплексирование с кодовым разделением каналов

CfT - Требуемая технология

CRC - Контроль с помощью циклического избыточного кода

CU - Единица емкости

DVB-S2 - Цифровое телевидение - спутниковое, 2-е поколение

DSSS - Расширение спектра прямой последовательностью

FDM - Мультиплексирование с частотным разделением каналов

FEC - Прямая коррекция ошибок

FRSS - Расширение спектра повторением кадра

ISI - Идентификатор входного потока

LDPC - Код с низкой плотностью проверок на четность

PLH - Заголовок физического уровня

PLS - Сигнализация физического уровня

RFU - Зарезервировано для будущего использования

SF - Коэффициент расширения

SNR - Отношение сигнал-шум

TDM - Мультиплексирование с временным разделением каналов

VCM - Переменное кодирование и модуляция (режим DVB-S2)

WER - Коэффициент ошибок слова

Фиг. 5A показывает схематическую структурную схему структуры передатчика, соответствующего DVB-S2, для обеспечения краткого обзора возможных систем применения и окружающих систем, в которых могут использоваться варианты осуществления согласно настоящему изобретению. Система DVB-S2 является только примером и не исключает возможности, что варианты осуществления настоящего изобретения могут использоваться при передаче данных или в вещательных системах, работающих в другом стандарте. Согласно фиг. 5A, система DVB-S2 (на стороне передатчика) обычно содержит ряд функциональных блоков, которые описаны ниже. Подсистемы, которые изображены в обозначенном точками контуре, не важны для применения вещания с одним транспортом.

Адаптация режима обычно зависит от применения. Она обычно обеспечивает согласование входного потока, синхронизацию входного потока (опционально), удаление нулевых пакетов (только для ACM и формата ввода транспортного потока), кодирование CRC-8 для обнаружения ошибок на пакетном уровне в приемнике (только для пакетированных входных потоков), объединение входных потоков (только для многопотоковых входных режимов) и нарезание на поля данных. Для постоянного кодирования и модуляции (CCM) и одного входного транспортного потока адаптация режима обычно заключается в «прозрачном» преобразовании DVB-ASI (асинхронного последовательного интерфейса DVB) (или параллельного DVB) в логические биты и кодировании CRC-8.

Заголовок основной полосы частот обычно добавляется перед полем данных для уведомления приемника о формате входного потока и типе адаптации режима. Следует отметить, что пакеты транспортного мультиплекса MPEG могут асинхронно отображаться на кадры основной полосы частот.

Для применений, требующих сложных политик объединения, в соответствии с определенными требованиями к услуге (например, качеством обслуживания), адаптация режима может опционально выполняться с помощью отдельного устройства, соблюдая все правила технических требований DVB-S2.

Адаптация потока может применяться для обеспечения заполнения для завершения кадра основной полосы частот и скремблирования основной полосы частот.

Кодирование с прямой коррекцией ошибок (FEC) может выполняться с помощью конкатенации внешних кодов BCH и внутренних кодов LDPC (с низкой плотностью проверок на четность) (со скоростями 1/4, 1/3, 2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9, 9/10). В зависимости от области применения FEC-кодированный блок будет иметь длину n_ldpc = 64 800 битов или 16 200 битов. Когда используются VCM и ACM, FEC и режим модуляции могут меняться от кадра к кадру, но оставаться постоянными в пределах кадра.

Перемежение битов может применяться к FEC-кодированным битам для 8PSK (8-позиционной фазовой манипуляции), 16APSK (16-позиционной амплитудно-фазовой манипуляции) и 32APSK (32-позиционной амплитудно-фазовой манипуляции).

Затем обычно применяется отображение на созвездие QPSK (квадратурной фазовой манипуляции), 8PSK, 16APSK и 32APSK в зависимости от области применения.

Отображение Грея для созвездий должно использоваться для QPSK и 8PSK.

Создание кадра физического уровня обычно применяется синхронно с кадрами FEC для обеспечения вставки фиктивных PLFRAME, сигнализации физического уровня (PL), вставки пилотных символов (опционально) и скремблирования физического уровня для рассеивания энергии. Фиктивные PLFRAME передаются, когда никакие полезные данные не готовы для отправки в канале. Система обеспечивает обычную структуру создания кадра физического уровня, основанную на слотах из М=90 модулированных символов, предоставляя возможность надежной синхронизации приемника на основе структуры блоков FEC. Слот отводится сигнализации физического уровня, которая включает в себя определение границ начала кадра и определение режима передачи. Этот механизм подходит также для установок демодулятора VCM и ACM. Восстановление несущей в приемниках может облегчаться с помощью введения обычного растра пилотных символов (P=36 пилотных символов каждые 16 слотов из 90 символов), в то время как также доступен режим передачи без пилот-сигналов, предлагая дополнительные 2,4% полезной емкости.

Фильтрование основной полосы частот и квадратурная модуляция должны применяться для формирования спектра сигнала (квадратный корень из косинуса, коэффициенты сглаживания 0,35, или 0,25, или 0,20) и генерации РЧ сигнала.

В декабре 2012 группа DVB-S2 опубликовала требуемую технологию (CfT) [7], в которой она также обратилась к решениям для работы при низком SNR. Соответствующие реакции обсуждаются в последующем.

Предложение [8], сделанное одним из вкладчиков в требуемую технологию, состояло в том, чтобы объединить два подхода расширения из DVB-RCS2 [4], [5], [6]: PLH должен расширяться по кадрам, а XFECFRAME должен расширяться по символам. Должна использоваться π/2-BPSK, и скремблирование применяется только к расширенному XFECFRAME. PLH статично расширяется с помощью коэффициента 4, а XFECFRAME - согласно сигнализируемому уровню защиты (= модуляции + скорости кодирования + SF). Заявленной причиной для этого смешивания является то, что синхронизация является слишком слабой для обеспечения когерентного объединения всех XFECFRAME. Однако, статическое расширение PLH представляет снова прямой способ увеличения рабочего диапазона SNR в соответствии с предположением самого плохого случая, что приводит к служебной информации в случае хороших условий приема, когда используют ACM/VCM.

Фиг. 5B относится к вкладу [9] другого вкладчика в требуемую технологию. Вставка специального мобильного кадра и дополнительной пилотной структуры только для подвижных терминалов или терминалов при условиях низкого SNR предложено для увеличения диапазона SNR от -3 дБ до -10 дБ. Этот мобильный кадр представляет новый тип кадра, который должен мультиплексироваться с обычными кадрами DVB-S2, как показано на фиг. 5B. В данном случае «обычная синхронизация кадра» относится к PLH, который содержит последовательность преамбулы начала кадра.

Мобильный кадр состоит из совместимого с DVB-S2 PLH, «синхронизации мобильного кадра» (однозначно определенного поля слова (UW) из 720 символов) и кадра данных с модуляцией π/2BPSK и возможного расширения. Определение PLH обновляется так, что он содержит теперь два дополнительных MODCOD, которые используются для сигнализации модуляции и коэффициента расширения (1 или 2) и поэтому - присутствия этого мобильного кадра. Различные последовательности UW используются для того, чтобы отличать различные скорости кодирования кадра данных. С этой целью используется конструкция последовательностей Уолша-Адамара.

Если пилот-сигналы присутствуют, то мобильный кадр также должен иметь совместимую с DVB-S2 пилотную структуру. Однако, дополнительный пилотный шаблон (шаблон пилот-сигнала) той же самой длины, как в DVB-S2, определяется для мобильного кадра. Он вставляется между обычными шаблонами DVB-S2 для получения в два раза больше пилот-сигналов, чем в унаследованном кадре S2.

Как заявлено в предложении [9], подвижный терминал или терминал при условиях низкого SNR должен работать в напряженном режиме демодуляции пакетов из-за этой концепции мобильного кадра. Таким образом, длинная последовательность синхронизации мобильного кадра требуется для каждого мобильного кадра. К сожалению, дополнительный пилотный шаблон подробно не описан. Это является проблемой, потому что чистое удвоение пилотного шаблона с помощью полей пилот-сигнала DVB-S2 длиной 36 дополнительно сдвинуло бы шаблон слота данных (90 символов на слот). Чтобы остаться совместимым с ожидаемой пилотной архитектурой с помощью унаследованных приемников DVB-S2, целые слоты должны использоваться для дополнительных пилотных полей для сохранения архитектуры слота.

Фиг. 5C относится к предложению [10] дополнительного вкладчика в требуемую технологию. Специальный тип кадра, который называют «пользовательским кадром», вводится для мультиплексной передачи ACM/VCM. Он содержит обычный PLH + расширенный PLHeader, который охватывает сигнализацию коэффициента расширения (SF), устойчивую к ошибкам модуляцию и скорость кодирования и продолжительность пользовательского кадра. Дополнительный заголовок должен скремблироваться с помощью другой последовательности, чем обычный PLH.

Относительно создания кадра, PLH + расширенный PLH повторяются SF раз. Для полезной нагрузки к XFECFRAME применяется присутствие пилот-сигнал и расширение прямой последовательностью с помощью SF/2, то есть повторение по символам. Затем, конкретное двухэтапное скремблирование и повторение последовательности (принятое повторение с помощью SF/2) выполняются и перемежаются, как показано на фиг. 5C.

Ссылка [11] относится к дополнительному вкладу в требуемую технологию другого вкладчика. Относительно подхода с низким SNR в этом предложении, посимвольное расширение предложено в качестве «мобильной опции» [6] прямой линии связи RCS. Однако, предлагаются следующие модификации: PLH и пилот-сигналы всегда расширяются, но XFECFRAME - только когда необходимо, то есть несущая конфигурируется снова статически с помощью коэффициента расширения самого плохого случая, что приводит к расширению всех PLH и пилот-сигналов несущей. Скремблирование, которое определено в [6], которое выполняется для всего кадра = PLH + пилот-сигналы + XFECFRAME, не применяется, но схема DVB-S2 сохраняется, кроме того, что средство скремблирования не сбрасывается для фиктивных кадров.

В предложении [11], относящемся к требуемой технологии, предложен полный пересмотр стандарта DVB-S2 с главным сосредоточением на новых MODCOD. Расширение низкого SNR соответствует довольно прямому способу развития всей сигнализации (PLH + пилот-сигналы) несущей с помощью расширения, то есть ACM/VCM возможны, но с постоянной служебной информацией согласно выбранному SF.

Фиг. 5D относится к предложению согласно ссылке [12]. Предложение комбинирует подход создания постоянного кадра, который выгоден для терминала в случае неблагоприятных условий в канале, с возможностью расширения с помощью повторения по кадрам. Создание постоянного кадра достигается с помощью сбора 1 XFECFRAME с BPSK, 2 для QPSK, 3 для 8 PSK, 4 для 16APSK, 5 для 32APSK или 6 для 64APSK, для получения постоянной длины PLFRAME, равной 16686 символов, где пилот-сигналы всегда присутствуют. Это изображено на фиг. 5D, где используется один PL-заголовок за PL-кадр (90 или 180 символов).

Устойчивость к ошибкам при низком SNR достигается при использовании BPSK и повторения XFECFRAME посредством соединения SF PL-кадров. Пять повторений PL-заголовка определяется для тех кадров, которые требуют устойчивости к ошибкам. Однако, предложено, чтобы повторения могли помещаться в поле заполнения (предыдущего) BB-кадра, то есть вместе с исходными данными перед кодированием канала. Кроме того, реконфигурируемое создание кадра предложено для переключения между (исходным) типом кадра переменной длины и типом кадра постоянной длины. Это следует делать с некоторой предварительной сигнализацией переключения.

К сожалению, создание постоянного кадра увеличит размеры буфера в TX и RX и может привести к более высоким требованиям к пропускной способности для решений декодера терминала. Прямое повторение PL-заголовка только для PL-кадров с требованиями устойчивости к ошибкам ведет снова к более напряженному виду пакетного режима терминала. Альтернативная идея поместить повторения PL-заголовка в BB-кадр является даже более напряженной, потому что это приводит к «проблеме курицы и яйца» при попытке декодирования. Реконфигурация структуры создания кадра противоречит параметрам для создания постоянного кадра, и будет в конечном итоге дополнительной нагрузкой для терминалов при условиях низкого SNR.

Фиг. 5E относится к дополнительному предложению другого вкладчика в вышеупомянутую требуемую технологию [13]. Предложены законченные таблицы уровня защиты низкого SNR, определяющие комбинации модуляции, скоростей кодирования и расширения. Также вводится временное перемежение. Перемежаемые XFECFRAME затем называют TFECFRAME. TFECFRAME (который включает в себя возможные пилот-сигналы) расширяется с помощью DSSS, как по