הקדמה: האימפולסיבי של עיצוב מהיר במערכות DVB

תקני שידור וידאו דיגיטליים (DVB) יוצרים את עמוד השדרה של הטלוויזיה המודרנית ומולטימדיה משלוח על פני לווייני, כבל ורשתות ארציות. מן הסטנדרטים המוקדמים DVB-S ו- DVB-C למפרט מתקדם DVB-S2X ו-T2, כל אחד מהתריעה דוחף את הגבולות של יעילות ספקטרום ונתונים באמצעות חישוב.

הבנת ארכיטקטורות

מערכות DVB כוללות משפחה של סטנדרטים אופטימיזציה עבור מדיה משלוח שונה.אדריכלות הליבה מורכבת שכבתקידוד מקור ( MPEG-2, H.264, HEVC) ואחריו זרם תחבורה ( MPEG-TS) הנושא אודיו מרובים, וידאו, ונתונים.השכבה הפיזית מטפלת ערוץ coding, מודולציה, שידור.

DVB-S2 ו- DVB-S2X: תקנים לווין

DVB-S2, שהוצג בשנת 2005, משתמש קודים חיצוניים LDPC (Low-Density Parity-Check) בשילוב עם BCH (Bose-Chaudhuri-Hocqueng) קודים חיצוניים, השגת ביצועי הגבלת זמן קרובה ל-Shannon.It תומך ב-QPSK, 8PSK, 16APSK ו-32APSK (האחרון עם יחס גבוה יותר להפחתה של עד גבוה יותר לממוצע) ל-A2, 128-A-2, לעומת זאת, בהתאמה, ל-A2, בהתאמה, ל-A2, בהתאמה, ל-A2, בהתאמה, ל-A2, בהתאמה, בהתאמה, בהתאמה, ל-A2, ל-apate-a-a-a-a-a-a-a-a-a-ap-a-ap-a-a-a-ap-ap-ap) נמוך יותר גבוה יותר גבוה יותר גבוה יותר גבוה יותר גבוה יותר גבוה יותר, ב-ap2, ל-a-%-ap-a-a-a-a-a-a-ap-ap-ap-a-a-a-a-a-

שידור: Terrestrial Broadcasting

DVB-T2 הוא תקן כדור הארץ המתקדם ביותר, שנבנה על ידי DM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) עם גודל 32K FFT.הוא מציע אפשרויות מרווחי שמירה מרובות, קבוצות מסתובבות עבור שיפור עמידות, ומבנה גמיש פיזי (PLP) אשר תומך שירותים מרובים עם רמות שונות.

DVB-C2: Cable Systems

DVB-C2 מעביר מערכות כבלים מ-carrier QAM ועד השידור מבוסס DM, המאפשרות חזקות רבה יותר לרעש אגרסיבי ושימוש טוב יותר בספקטרום הכבלים.הוא תומך עד 4096-QAM ומשתמש בקודים LDPC.עיצוב מהיר גבוה בסביבות כבל נשלט על ידי אתגרים של לינאריות מוגברת, עיכוב קבוצתי, והשתקפות הנגרמת על ידי תקלות בהתפלגות רשת.

אתגרים מרכזיים בעיצוב מהיר

מתן אותות מהירות גבוהה, DVB אמין דורש מעל קבוצה של אתגרים הנדסיים הקשורים.כל ליקויים עם תדירות וקצב נתונים, דורש עיצוב קפדני בכל רמה.

אותות אינטגרטיביות ו Jitter

ב- ג'יגהביט-per-II Data rate, אפילו הפסקות עכבות קלות על עקבות PCB גורם להשתקפות המפרקת את דיאגרמת העין. Jitter- הן אקראיות ו-Digitalistic - יש לשלוט חזק. jitterinistic jitters על ידי ג'ייטר, מ- crosstalk, אספקת חשמל ואפקטים תלויים בנתונים.

ניהול חשמל ו-Thermal Management

לוגיקה דיגיטלית מהירה כוח RF מגברי כוח לצרוך כוח משמעותי.בעברים לווייניים, שבו כל וואט הוא יקר, עיצובים מהירים גבוהים צריכים לאזן את הביצועים נגד יעילות. טרסטרילי וכבלים גם להתמודד עם מגבלות תרמיות כאשר עשרות מודולטורים פועלים במקביל.טכניקות כגון גלי שעון, דחיסות מתוחה דינמית ואריזות מתקדמות (למשל, שבב עם BGA עם מומנטמיים סטנדרטיים) לעתים קרובות דורשות לייזרים של תדרים מתקדמים.

מגבלות בנדידות ויציבות ספקטרלית

רוחב פס ערוץ הוא משאב סופי.ד מערכות DVB חייבות להתאים בהקצאות רגולטוריות - באופן קטי 8 MHz עבור כדור הארץ, 36-72 MHz עבור לוחות לוויין, עיצוב מהיר דוחף את הגבולות של יעילות ספקטרלית.לדוגמה, DVB-S2X יכול להגיע עד 5.8 סיביות / הרץ עם 256 256 256 ו- 256 256, 000 LT ו-F נמוך. עם , עם , עם רזולוציה כמעט ללא תשלום.

תאימות והתאמה

עיצובים מהירים חדשים חייבים לפעול יחד עם תשתיות מורשת. A DVB-S2X Modulator עשוי להיות צורך ליפול בחזרה ל- DVB-S1 או DVB-S2 עבור מקלטים מורשת. מערכות טרסטריות חייב לתמוך במספר PLP עם חוסן שונה. לוחות כבל חייב לטפל הן אותות DVB-C והן ב- DVB-C2.

שקיפות Constraints

בעוד DVB הוא בעיקר שירותי מדיום שידור, אינטראקטיבי (למשל, ערוץ zapping, החזרת ערוצים עבור תוכן על פי דרישה) לדרוש שקיפות נמוכה. עיצוב מהיר גבוה חייב למזער עיכובים מ-Fun, בין היתר, ופרוטוקול מעל פני למעלה.לדוגמה, DVB-T2 משתמש ב-Time interleaver שיכול להציג כמה מאות שניות של עיכוב; אם זה גדול מדי, זה משפיע על ניסיון של משתמשים נגד התנגשויות נאותה כדי ליישבים.

טכנולוגיות ל-High-Speed DVB

מערכות DVB מודרניות ממנפות חבילת עיבוד אותות דיגיטליים מתקדמים וטכניקות RF.הטכנולוגיות הבאות הן בסיסיות להשגת שידור מהיר.

Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)

שלDM הוא התוספת של DVB-T2, DVB-C2, ו- DVB-NGH (הדור הבא Handaw) על ידי פיצול זרם נתונים גבוה לתוך הרבה תת-קרקעי נמוך, שלDM מקטין את התערבות בין-דלקתי (ISI) מ-32K1p-F פרמטרים, כולל גודל FFT (1K עד K), משך, ו-Flyer, אך דורש מרווחי שלב 2.

LDPC ו- BCH שגיאות תיקון

קודים נמוכים-Density Parity-Check (LDPC), מקודמים חיצוניים BCH, הם אבן הפינה לתיקון שגיאות עבור DVB-S2, DVB-T2, ו- DVB-C2. LDPC משיג ביצועים בתוך 0.3 dB של גבול שאנון בשיעורי קוד בינוניים. High-Spcoders ליישם ארכיטקטורות מקבילים או שכבתיים כדי להשיג באמצעות קוד מעל 1b, לדוגמה, קוד של קוד-S-S.

High-Speed Serializers / Deserializers (SerDes)

ממשקי PCB הם ubiquitous במודולטורים DVB והדגמה עבור העברת נתונים בין ASICs, FPGAs, ו RF חזיתות החזיתות. התקנים כגון JESD204B / C משמשים עבור במהירות גבוהה ADC / DAC קישורים, תמיכה בנתוני per-lane עד 12.5 Gbps (JESD204C) ו-DDR2, לעתים קרובות על גבי תיבות של טיפול ראשי (Des) על גבי 10C).

שינוי מתקדם Schemes

מעבר QPSK ו- 16QAM, מערכות DVB משתמשות בקונסטלציה מסדר גבוה יותר. DVB-S2X מוסיף 64APSK (עם 256+48 קבוצות טבעת) ו 256APSK כדי לדחוף יעילות ספקטרלית מעבר ל 5 ביטים /s /s / DVB-C2 תומך 4096-Q עבור סביבות כבל עם SNR גבוה, עם ביצועים גבוהים יותר דורש רעש שלב מעולה, לינאריות, ו-SCMLicial מתאים בקפידה כדי להתאים את ה-SMS (R) ל-D לאחור כדי להתאים את ה-D לאחור קישורים CMTM CMTM , CMTM , , , CML , כדי להתאים באופן מדויק יותר, , כדי להתאים את התואם עם CMTM CMTM CML CM CM לאחור, עם CMTM , עם RMI תיבות CM CM , עם CM לאחור, עם , עם קומפקטית קישורים לאחור, עם CM לאחור, עם קומפקטית קישורים לאחור, עם CMTM קומפקטית אבטחה CMTM CMTM CMTM קומפקטית קישורים קומפקטית אבטחה CM CM לאחור, עם CM קומפקטית אבטחה

MIMO וטכניקה מרובות של אנטנה

למרות פחות נפוץ בשידור מאשר בתא, DVB הוא לחקור MIMO (Multiple Input Multiple Output) עבור שניהם ארצי ולוויינים. DVB-NGH הציג MIMO לקבלת פנים ניידים וחיצוניים, באמצעות שתי אנטנה משדרת (למשל, חוצה פולוגן) לרחבה כפולה. עיצוב מהיר עבור MIMO-DVB דורש סינכרוניזציה מדויקת בין מקלטים והפרעה מתוחכמת של לוויינים.

שיקולים מעשיים למהנדסים

מעבר מהתאוריה לייצור דורש התייחסות לבעיות חומרה ספציפיות ורמת מערכת.השיקולים הבאים הם קריטיים עבור עיצוב מהיר מוצלח.

המונחים: PCBout and Impedance control

מעגלים דיגיטליים ורדיו מהירים חייבים לשתף PCB אחד ללא התערבות הדדית. השתמש בערימה עם מטוסים קרקעיים ייעודיים מתחת לכל שכבת אות.Hz עבור זוגות שונים (למשל, סרדס נתיבים), לשלוט בהימנעות מ- ±5% והתאמה של ביושרה של Etra-pair ל בתוך כמה גלי פיקו השניות.

התפלגות השעון ושלב רעש

כל מודולים DVB ודמורטטורים מסתמכים על שעונים נקיים.שלב רעש ב LO ישירות מסמן את קבוצת הכוכבים. עבור מודציות מסדר גבוה (64APSK, 256QAM), דרישות רעש בשלב הופכות מחמירות: בדרך כלל יותר מ -100 dBc/Hz ב 10 kHz מ- kFTset. השתמש בשעון ייעודי עם ג'רמי 100 מ"מ"מ) ומפיץ באמצעות מטושטשים נמוכים באמצעות שעון מטושטשים (לא כולל שעון מטושטשים) ונמנעים עם שעון נמוך.

מסכת פילטר ו- Spectral Mask Compliance

תקני DVB מגדירים מסכות ספקטרליות קפדניות להגביל את פליטות מחוץ לפס.לדוגמה, DVB-S2 דורש פליטות פחות מ-20 dB מתחת לרמה בתוך פס מוגדר מחוץ רוחב פס מוגדר.עיצובים מהירים במהירות גבוהה חייב לכלול אנלוגיים או מסננים דיגיטליים.ב- DVB-C2, אות ההזדקנות חייב להיות מסונן כדי למנוע התערבות קרובה.

ניהול עשיר עבור מערכות רגישות גבוהה

לוחות DVB מודרניים לארוז עשרות של מודולטור או להרוס ערוצים לתוך אחד מחסנים.כל ערוץ יכול לנתק 5-15 W. ללא עיצוב תרמי מתאים, טמפרטורות צומת עולה על גבולות, צמצום האמינות. השתמש חום, זרימת אוויר מאולץ, וחומרים ממשק תרמי. עבור מגברי כוח RF, להשתמש בטמפרטורות רגישות ודרדרדרדר.

בדיקות ואימות

אימות עיצוב DVB במהירות גבוהה דורש ציוד מבחן מיוחד: גנרטורים אותות וקטורת, מנתחי ספקטרום, וקטור רשת מנתחים (VNA), ו- oscilloscopes בזמן אמת עם רוחב פס מעל תדירות Nyquist הגבוהה ביותר. השתמש ב- bit Error testers (אלברט) כדי למדוד את שולי ה-coded ביצועים. for DVB-S2X, בדיקות טיפוסיות כוללות אימות של EVM (Eor Vectort) מתחת לאתר הבחינה הבסיסית של 2.com) מתחת ל-A (ב-Perfect) מתחת ל-Perfect) ו-Perfect) מתחת ל-Perfect (Regative טמפרטורה סטנדרטית של תקן סטנדרטית (A 2.comi) מתחת ל-Perfect) תחת תנאי עיבוד סטנדרטית תקן סטנדרטית (Regative טמפרטורה סטנדרטית של תקן סטנדרטית (Regative טמפרטורה סטנדרטית (R.comi-Perfect) מתחת ל-Perfect) מתחת ל-Perfect סטנדרטית (Regliance סטנדרטית של תקן סטנדרטית של תקן SD (Regative טמפרטורה סטנדרטית של תקן SDR.comx.comi-S2X.comd ביצועים סטנדרטיתיקים סטנדרטית (Extrad ביצועים סטנדרטית (

מגמות עתידיות ב High-Speed DVB

האבולוציה של DVB ממשיכה, מונעת על ידי התכנסות עם רשתות IP, רולט של 5G, וציפיות הצרכנים עבור חוויות immersive.

שילוב עם 5G Networks

DVB ו-5G אינם בלעדית הדדית; הם משלימים. משדרים בודקים כיצד לספק טלוויזיה ליניארית מעל 5G שידור (FeMBMS) זה דורש מערכות DVB כדי ממשק עם רשתות הליבה 5G, הוספת קיבולת IP מהירה במהירות גבוהה והתאמה בזמן אמת. לדוגמה, DVB-I (מעל IP) משתמש unicast ו- Multicast, דורש סגסוגת נמוכה-lat גבוהה מהירה ואריזות.

רדיו מבוסס תוכנה וענן

הילוכים גרפיים מסורתיים משתמשים ב- ASICs ייעודיים.רחבה, עיצובים מהירים מהירים מיוצרים ב- FPGAs ו- GPUs, המאפשר עדכוני תוכנה לתמוך בסטנדרטים חדשים.ענן מבוססי Transcoding ו- מרובותxing מאפשרים שידורים בקנה מידה דינמי. במהירות גבוהה סרDes בין מאיצים (למשל, PCIe Gen4/Gen הופך קריטי.This מאפשר גם ל-Perfectives ולהתאמה לאוכלוסיות heputerganing.

AI-Driven Signal Optimization

מודלים של למידת מכונות יכולים לייעל את LDPC decoding, לחזות תנאי ערוצים עבור ACM, לפצות על אי-לינאריות במגברים. בעוד עדיין מתפתח, AI inference Engines מיושמות ב FPGA או ASIC יכול לפעול במהירות חוט, מה שהופך אותם קיימא עבור מערכות DVB-באמצעות גבוה. מצפה לראות תרופות מבוססות רשת עצבית שווים וקודמים הדור הבא של שבבי DVB.

שיעור נתונים גבוה יותר: Beyond DVB-S2X ו- DVB-T2

פרויקט ה-BMI כבר עובד על DVB-S3 (ה-DVB-S3 של SES הוא בעל מקום) מיקוד 10+ Gbps לכל טרנסקוד באמצעות מספר רב של קיטוב, רוחב פס רחב יותר (עד 500 MHz), וקידוד מתקדם.מערכות טרסטרימליות יכולות לאמץ ספיגה תת-מקלע מעבר ל-32K, הדורשות מורכבות יותר של MD ו-D-מהירות גבוהה יותר (CDCS) של מגבלות ניהוליות (GS).

מסקנה

עיצוב מהיר מאוד עבור מערכות DVB לגשר על הפער בין מסורת שידור וביקוש ללא הרף עבור נתונים יותר, איכות גבוהה יותר, וכבדות נמוכה יותר.מ.ד.M ו LDPC טכנולוגיות כדי פריסה מעשית ובדיקה, כל היבט דורש תשומת לב קפדנית לפרטים. כמו רשתות שידור להתפתח לקראת הנדסת immersive, IP-centric, ו- AI-optimized אדריכלות, העקרונות המפורטים כאן יישארו בסיסי מהנדסים.

לקריאה נוספת, להתייעץ עם הרשמי של FLT:0.DVB StandardsFLT (עמוד 1) עבור המפרטים האחרונים.FLT:2ETSI's DVB Technology Pages,3, מספק הנחיות יישום ומסמכים התייחסות.