【正文】 DVBS2 FEC 編碼 BBFrame FECFrame 74 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? 正常 FECFrame（ nldpc =64800bits) DVBS2 FEC 編碼： 編碼參數(shù) 75 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? 短小 FECFrame （ nldpc =16200bits） DVBS2 FEC 編碼： 編碼參數(shù) 76 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT DVBS2 FEC 編碼： 外碼 BCH ? 糾 t 個(gè)錯(cuò)誤的 BCH 編碼器的 生成多項(xiàng)式 是通過(guò)把下表中的 前 t 個(gè)多項(xiàng)式相乘 而得到的 。 BBHeader DataField BBFrame BBFrame 格式 72 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT DVBS2 碼流適配： BB 擾亂 ? 完整的 BBFrame 進(jìn)行隨機(jī)化處理 ， 隨機(jī)序列應(yīng)與 BBFrame 同步 ， 從 MSB 開(kāi)始 ， Kbch bit 后結(jié)束 。 滾降 空包 刪除 輸入同步指示 恒定 /自適應(yīng)編碼和調(diào)制 單個(gè) /多個(gè)輸入碼流 連續(xù) /分包碼流 用戶包 長(zhǎng)度 數(shù)據(jù)域 長(zhǎng)度 同步字 同步 距離 糾錯(cuò) 71 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT DVBS2 碼流適配 ? 輸入是 BBHeader 和隨后的 D a t a F i e l d 域 ， 輸出碼流為 BBFrame。 DVBS2模式適配： 合并 /分割 Merger/Slicer 70 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT DVBS2模式適配： BaseBand Header ? BBHeader 位于 DataField 域之前 ， 具有固定長(zhǎng)度 80bit = 10byte 8。 ? 當(dāng) Merger/Slicer 請(qǐng)求 ， 而 DataField 無(wú)效時(shí) ， 物理層成幀模塊將產(chǎn)生和傳輸一個(gè)虛構(gòu)物理幀 （ Dummy PLFrame） 。 對(duì)于單個(gè)碼流 ， 只存在分割 (Slicer) 功能塊 。 DVBS2模式適配： CRC8 實(shí)現(xiàn)框圖 68 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT DVBS2模式適配： 合并 /分割 Merger/Slicer ? 輸入碼流是通用連續(xù)或打包碼流 ， 在 Merger/Slicer 讀取它們之前 ，輸入碼流應(yīng)該緩存 。 ? 如果 UPL≠0D， 輸入碼流是長(zhǎng)度為 UPL bit 的序列 ， UP 有用部分 (不包括同步 byte)將進(jìn)行 8bit CRC系統(tǒng)碼編碼 。 DVBS2模式適配： 輸入碼流同步 TS 復(fù)用器 DVB2 調(diào)制器 衛(wèi)星信道 時(shí)延可變 空包 刪除 寫 DVB2 解調(diào)器 VBR碼流 FIFO BUFFER 讀 CK‘TS Rs TS 解 復(fù)用器 空包 再生 CKTS 64 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? 在每個(gè) TS 包附加 Input Stream Clock Reference (ISCR)。 ?MPEG TS 條件 ? 恒定 TS 比特率 → 但 ACM 是變比特率 !! ? 恒定的端到端延時(shí) ?為了把恒碼率 （ CBR） 的 TS 流映射到變碼流 （ VBR） 物理層 ， 采取的措施： ? 空包刪除 → 比特率恒定 ? 輸入碼率同步 → 時(shí)延恒定 DVBS2模式適配： 輸入碼流碼率適配 60 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ?即使業(yè)務(wù)比特率是可變的 （ 由 ACM 反饋系統(tǒng)控制 ） ， 但 TS 比特率總是恒定的 ， 因?yàn)椋? ? 傳統(tǒng)的 TS 復(fù)用器添加了空包 （ nullpacket， PID=8191D） … .. DVBS2模式適配： 輸入碼流空包刪除 GTW IP TS 復(fù)接器 Video Audio Multimedia TS CBR DVBS2 調(diào)制器 ACM 物理層 空包插入 源比特率控制 C/N+I 反饋信道 ? VBR (ACM) 61 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? 把 CBR TS 流映射到 VBR 物理層： ?在調(diào)制器端刪除 nullpacket（ NP） … .. ?在解調(diào)器端在完全相同位置重新插入 nullpacket…… ?MPEG TS 時(shí)間標(biāo)簽 (PCR) 不需要 update! DVBS2模式適配： 輸入碼流空包刪除 62 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ?接收機(jī)通過(guò) PLL 保持 FIFO 緩存器處于空 /滿的中間狀態(tài) ， 從而恢復(fù) TS 時(shí)鐘 。 56 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT DVBS2 系統(tǒng)開(kāi)銷 ?BCH 外碼 % ?DVBS2 物理層 Header ?QPSK % ?8PSK % ?16APSK % ?同步開(kāi)銷 ?8PSK 2/3 或 3/5 % ?16APSK 190。 49 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 主題概述 ?引言 ?DVBS 回顧 ?DVBS2 是什么 ？ ?DVBS2 物理層技術(shù)元素 ? DVBS2 應(yīng)用舉例 ?參考資料 50 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? DVBS2 是指 “ 第二代衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播 ” 系統(tǒng) ，是 DVBS 的后續(xù)發(fā)展；歐洲 ETSI 代號(hào)為 EM 302 307； ? DVBS2 發(fā)展歷程 ? 2023年早期成立 DVBS2 研究組 ? 2023年 11月第一 、 二輪競(jìng)爭(zhēng)： Comtech、 Connexant、European SpaceAgency、 HNS、 Philips、 Spacebridge、ST、 Turbo Concept 等 8 家公司參與 ， “ Turbo” 系列方案 （ 并行 /串行 Turbo 卷積碼 + RS、 Turbo 乘積碼 、 LDPC） ， ? 2023年 1月第三 、 四輪競(jìng)爭(zhēng) ， 選擇休斯公司 HNS LDPC 系統(tǒng)作為 baseline。 ?內(nèi)碼和外碼均采用卷積碼 ， 特別是當(dāng)內(nèi)碼譯碼可以輸出軟信息時(shí) ，更為有效 。 因此會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)的進(jìn)一步擴(kuò)展 ， 會(huì)出現(xiàn)多級(jí)還不如一級(jí)的情況 ， 也就是說(shuō) 級(jí)聯(lián)碼的門限效應(yīng)比簡(jiǎn)單的編碼要明顯 。 DVBS 回顧： 級(jí)聯(lián)碼（ Concatenated Code) Encoder 1 Encoder 2 Outer code Inner code 外碼交織器 內(nèi)碼交織器 42 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? 級(jí)聯(lián)碼的特點(diǎn) ?需要指出的是級(jí)聯(lián)雖然大大地提高了糾錯(cuò)能力 ， 但這個(gè)能力提高量中的大部分是來(lái)源于 編碼效率的降低 。 ?串行級(jí)聯(lián)碼 ?第一個(gè)編碼器編一個(gè)碼字 ， 然后第一個(gè)的輸出作為第二個(gè)的輸入 。 ?級(jí)聯(lián)碼的最初想法是為了進(jìn)一步降低殘余誤碼率 （ 改善漸近性能 ） ， 但事實(shí)上它同樣可以提高較低信噪比下的性能 。 ? 也可 將編碼 、 信道 、 譯碼整體看成一個(gè)廣義的信道 。 39 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? 上面三圖分別為： QPSK卷積編碼 、 16QAM卷積編碼 、64QAM卷積編碼的仿真曲線 。 ?1961年烏曾格來(lái)夫 （ Wozencraft） 提出了序列譯碼 ，第一個(gè)卷積碼的概率譯碼方法 ?1963年費(fèi)諾 （ Fano） 對(duì)序列譯碼進(jìn)行了改進(jìn) ， 提出了 Fano 算法 ， 推動(dòng)了序列譯碼的實(shí)用 。 ?分組碼有嚴(yán)格的代數(shù)結(jié)構(gòu) ， 但卷積碼至今尚未找到嚴(yán)密的數(shù)學(xué)手段 ， 把糾錯(cuò)性能與碼的構(gòu)成十分規(guī)律的聯(lián)系起來(lái) ， 目前大都采用計(jì)算機(jī)來(lái)搜索好碼 。 ?卷積碼也是把 k 個(gè)信息比特編成 n 個(gè)比特 ， 但 k 和 n 通常很小 ， 特別適用于以串行形式傳輸?shù)男畔?， 延時(shí)小 。 ?一般在不知哪一種確知交織方法最好的情況下 ， 為了分析系統(tǒng)性能而作的一種平均交織的假設(shè) ?可以得到一個(gè)平均性能 ， 事實(shí)上說(shuō)明至少有一種交織方法可以獲得比隨機(jī)交織更好的性能 。 33 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT DVBS 回顧： 交織方式 1 ?塊交織 （ block interleaver） ?將數(shù)據(jù)流分成長(zhǎng)度為 W L 的塊 ， 將數(shù)據(jù)逐行寫入一個(gè) L 行 W 列的矩陣形緩沖區(qū) ， 寫滿后再逐列讀出 。 又可稱為置換 （ permutation） 。 ?信道編譯碼的門限效應(yīng) ? 卷積碼抗突發(fā)錯(cuò)能力很差 ?卷積碼是靠相鄰符號(hào)間的相關(guān)性提供保護(hù)的 ， 而此相關(guān)性的保持時(shí)間一般較短 。 ?糾正 t 個(gè)符號(hào)錯(cuò)誤的 RS 碼參數(shù)如下： ?碼長(zhǎng) n = 2m1 符號(hào) ， 或 m(2m1) 比特 ?信息段 k 符號(hào) ， 或 km 比特 ?監(jiān)督段 nk=2t 符號(hào) ， 或 m(nk) 比特 ?最小碼距 d=2t+1 符號(hào) ， 或 m(2t+1) 比特 29 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? DVBS 采用了 RS（ 204,188） ? RS（ 204,188）是由 RS（ 255,239）截短得到。 ? RS 碼是效率很高的分組碼 ， RS 碼是一類非二進(jìn)制 BCH 碼 , 每個(gè)符號(hào)由 m 比特組成 。 ?縮短碼的 G 矩陣只是在原 [n, k] 碼的 G 陣中去掉左邊 i 列和上面 i 行即可 。 HT= [IkP] [PTInk]T = 0 k 位信息位 nk 位校驗(yàn)位 系統(tǒng)碼的一種形式 DVBS 回顧： 系統(tǒng)碼 — FEC 27 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT DVBS 回顧： 縮短碼（截短碼） — FEC ? 在 [n,k] 碼的碼字集合中 ， 挑選前 i 個(gè)信息位數(shù)字均為 0 的所有碼字 ， 組成一個(gè)新的子集 ， 則分組碼 [ni, ki] 為 [n, k} 碼的縮短