उंगलियों पर DVB-S2

यह सिर्फ इतना हुआ कि पीएचडी शोध प्रबंध लिखने के लिए मुझे उपग्रह संचार मानक DVB-S2 (डिजिटल वीडियो ब्रॉडकास्टिंग - सेटलाइट, संस्करण 2) का बारीकी से अध्ययन करने की आवश्यकता थी ।



यदि आप, प्रिय पाठक, रुचि रखते हैं कि एचडीटीवी या एसडीटीवी डेटा सबसे लोकप्रिय उपग्रह टेलीविजन और रेडियो प्रसारण प्रोटोकॉल में से एक के माध्यम से कैसे प्रसारित किया जाता है और प्रोटोकॉल को पढ़ने के लिए कोई इच्छा / समय नहीं है, तो मैं बिल्ली से पूछता हूं।





स्कीम 1।

मैं - "किसी न किसी" योजना।

एल्गोरिथ्म DVB-S2 (डिजिटल वीडियो प्रसारण - स्पुतनिक, संस्करण 2) का इरादा है, जैसा कि आप अनुमान लगा सकते हैं, उपग्रह के माध्यम से डेटा संचारित करने के लिए। मानक DVB-S की जगह लेता है। इसे यूरोपीय दूरसंचार मानक संस्थान ( ईएसटीआई ) द्वारा विकसित किया जा रहा है। हाँ, हाँ, यह वही शार्शकिन कार्यालय है जिसने दुनिया को जीएसएम के साथ प्रस्तुत किया है और, अगर किसी को पता है, टीईटीआरए ।



ऊपर से भयानक तस्वीर का विवरण देने से पहले, मैं डेटा ट्रांसफर के मूल सिद्धांत को समझने के लिए "सामान्य शब्दों में" पहले सुझाव देता हूं।

नीचे दी गई तस्वीर डेटा ट्रांसफर योजना का एक मोटा सरलीकरण है जो प्रोटोकॉल में ही इंगित की गई है (देखें योजना 1)





योजना २।



पहली चीज जो वीडियो स्ट्रीम के साथ होती है, वह इस बात की परवाह किए बिना कि किस तरह के टेलीविजन या रेडियो प्रसारण प्रोटोकॉल का हम उपयोग करते हैं, सभी प्रसारण चैनलों का कनेक्शन एक चैनल में है। यह कैसा चल रहा है? बहुत सरल: तथ्य यह है कि उपग्रह चैनल की बैंडविड्थ एकल वीडियो स्ट्रीम के लिए आवश्यक से काफी अधिक है। इसलिए, तथाकथित टाइम डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग ( " टाइम डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग " के रूप में अनुवादित) का उपयोग करना तर्कसंगत है।

शायद आप पहले ही कहीं TDM संक्षिप्त नाम से मिल चुके हैं ... हाँ! जीएसएम में! .. लगभग सच है, केवल इस सिद्धांत को TDMA ( टाइम डिवीजन मल्टीपल एक्सेस ) कहा जाता है।



मान लें कि हमारे पास 3 चैनल हैं (आंकड़ा देखें): लाल, नीला, पीला। मैं वास्तव में ओआरटी, वर्षा और एनटीवी लेना चाहता था, लेकिन मुझे याद आया कि हबर राजनीति के लिए जगह नहीं थी । प्रत्येक स्ट्रीम बाइट्स (तथाकथित समय स्लॉट ) के अनुक्रम में विभाजित है।



TDM स्ट्रीम निम्न तरीके से उत्पन्न होती है: पहला, रेड चैनल का पहला टाइम स्लॉट, फिर ब्लू चैनल का पहला टाइम स्लॉट, फिर येलो चैनल का पहला टाइम स्लॉट। उसके बाद, रेड का दूसरा टाइम स्लॉट, दूसरा ब्लू, येलो का तीसरा, और इसी तरह टीडीएम आउटपुट पर जाता है।





स्कीम 3।



बेशक, व्यवहार में, मैं किसी भी तरह त्रुटियों के लिए जानकारी की जांच करना चाहूंगा। DVB-S2 में, टाइमलैट्स को यूपी ( उपयोगकर्ता पैकेट से ) कहा जाता है। पहले आरेख में CRC-8 त्रुटि का पता लगाने वाला कोड है।



हमारे सरल योजनाबद्ध में दूसरा चरण स्क्रैचिंग है। स्क्रैबलिंग का अर्थ, जैसा कि मैं इसे समझता हूं, समान रूप से होने वाली 1 या 0 की संभावनाओं को बनाना है। हमारे सरल योजनाबद्ध में अगले चरण के बाद से यह आवश्यक है त्रुटि सुधार कोड (ईसीसी )। वास्तव में, जो लोग बेरिकैम्प पढ़ते हैं, वे याद कर सकते हैं कि संपूर्ण बीजगणितीय कोडिंग सिद्धांत एक दिए गए नियम के आधार पर बनाया गया है, जो कि 1 के 0. के बराबर है, क्योंकि संपीड़न के कारण, स्क्रैचिंग संभवतः अनावश्यक है, लेकिन, जाहिर है, लेखकों ने इसे छोड़ने का फैसला किया ... (जिनके पास एक अलग जानकारी है) , कृपया कोमेन्ट में लिखें! "



ECC के बाद, आउटपुट एक कोड वर्ड है जिसे मॉड्यूलेटर को इनपुट के लिए खिलाया जाता है।



मॉड्यूलेशन के बाद, मोड एक ट्रैवलिंग वेव लैम्प ( वेव ट्यूब एम्पलीफायर, डब्ल्यूटीए ) को खिलाया जाता है ।



मुझे उम्मीद है कि सामान्य शब्दों में यह स्पष्ट है।

II - मोड अनुकूलन

अब जब हमने सामान्य योजना (योजना 2) की संक्षिप्त जांच की है, तो हम हाथी को भागों में खाना जारी रखेंगे। यह अध्याय मोड अनुकूलन (चित्र 1 देखें) के बारे में है। DVB-S2 प्रोटोकॉल आपको स्वतंत्र रूप से विभिन्न एकल इनपुट धाराओं ( एकल इनपुट स्ट्रीम (SIS) ) से TDM रूपांतरण करने, या पहले से ही मल्टी-चैनल स्ट्रीम इनपुट स्वीकार करने की अनुमति देता है, जो पहले किसी अन्य प्रोटोकॉल ( मल्टीपल इनपुट स्ट्रीम (MIS) ) के आउटपुट से प्राप्त किया गया था। । सैद्धांतिक रूप से, यदि आप एक रॉकफेलर हैं, तो आप टीडीएम का उपयोग बिल्कुल नहीं कर सकते हैं और केवल एक स्ट्रीम प्रसारित कर सकते हैं ... सच है, यह तर्कहीन और महंगा है, लेकिन मानक इसे अनुमति देता है, जैसा कि डायग्राम पर एक धराशायी बॉक्स में शिलालेख द्वारा इंगित किया गया है। इस मामले में, हमें या तो सिंक्रोनाइज़ेशन ( इनपुट स्ट्रीम सिंक्रोनाइज़र ) या बफरिंग (आरेख 1 में धराशायी लाइनें) की आवश्यकता नहीं है, क्योंकि TDM की अनुपस्थिति में, सिंक्रनाइज़ करने के लिए कुछ भी नहीं है, और यह बफर के लिए कोई मतलब नहीं है।



मर्जर स्लीकर एक ऐसा मॉड्यूल है, जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है कि "आपस में चिपकते हैं" आपस में यूपी टाइमलैट्स।

III - स्ट्रीम अनुकूलन

मोड अनुकूलन के बाद, जैसा कि आप उनकी योजना 1 से देख सकते हैं, स्ट्रीम अनुकूलन है।

यहाँ मानक से एक तस्वीर है:



स्कीम 4।



यूपी टाइमलैट्स को एकल जेनेरिक कंटीन्यू स्ट्रीम के रूप में प्रस्तुत किया गया है। फिर इस स्ट्रीम को डेटा फ़ील्ड में "कट" किया जाता है जिसे डेटा फ़ील्ड कहा जाता है और प्रत्येक डेटा फ़ील्ड में एक BB (बेसबैंड) हेडर जुड़ा होता है।

शीर्ष लेख फ़ील्ड निम्नानुसार हैं:

• MATYPE इनपुट डेटा, एसआईएस या एमआईएस, एसीएम / सीसीएम मोड (इस पर बाद में) और रोल-ऑफ कारक का प्रकार निर्धारित करता है
• UPL (उपयोगकर्ता पैकेट लंबाई) UP'a की लंबाई निर्धारित करता है
• DFL (डेटा फ़ील्ड लंबाई) डेटा फ़ील्ड की लंबाई को परिभाषित करता है
• SYNC है ... CRC8 बाइट की एक प्रति
• SYNCCD - दूसरे यूपी से इंडेंट, जो पहले यूपी के विपरीत है, पूरी तरह से डेटा फील्ड में शामिल है (चित्र 4 देखें)
• CRC-8 ANOTHER सत्यापन कोड है (UPs के लिए CRC-8 के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए)

इस विभाजन के बाद, " छद्म यादृच्छिक बाइनरी अनुक्रम " ( PRBS ) के साथ हाथापाई होती है । कौन परवाह करता है: इस अनुक्रम की गणना संबंधित बहुपद 1+ x ^ 14 / x ^ 15 और प्रारंभिक मूल्य: 100101010000000 द्वारा दिए गए लंबाई 15 की LFSR के लिए की जाती है। किसने समझा - मुझे खुशी है, जो समझ में नहीं आया - चित्र देखें:







जैसा कि क्रिप्टोग्राफर्स कहते हैं, "LFSR को" अनट्रेसिंग "हम आउटपुट अनुक्रम प्राप्त करते हैं: 10010101000000010111111000000111000001 ... अनुक्रम की न्यूनतम लंबाई जब तक कि इसे LFSR अवधि नहीं कहा जाता है । इस LFSR की अवधि (2 ^ 15-1) है। 1 और 0 की घटना की संभावना 0.5 है। (वास्तव में, यह कथन न केवल एलएफएसआर के लिए, बल्कि सभी शून्य से भरे किसी भी एलएफएसआर के लिए सच है, बशर्ते कि सहयोगी बहुपद आदिम हो ।)

IV - FEC (फॉरवर्ड एरर करेक्शन) एन्डिंग

कोडिंग को संक्षेप में, या बहुत लंबे समय तक वर्णित किया जा सकता है। मुख्य मानक [1] के अलावा, एक कोडिंग मानक है [2]। यदि हेब्रेटिटेली में रुचि है, तो मैं एक अलग लेख लिखूंगा जहां मैं DVB-S2 में एन्कोडिंग के बारे में विस्तार से जांच करूंगा।

संक्षेप में, FEC कोड, जैसा कि आरेख 1 में देखा जा सकता है, में तीन चरण होते हैं:

1. BCH कोडिंग
2. LDPC ( कम घनत्व समता जाँच ) एन्कोडिंग
3. interleaving

FEC कोड दो मोड में काम करता है, तथाकथित छोटा FECFRAME और सामान्य FECFRAME । आउटपुट लंबाई में अंतर। LDPC कोड एक छोटे फ्रेम के लिए 16,200 बाइट्स, एक लंबे 64800 के लिए ब्लॉक। सामान्य फ़्रेम का उपयोग "उपयोगी" जानकारी (वीडियो, रेडियो) प्रसारित करने के लिए किया जाता है। सेवा की जानकारी के लिए, जिसके लिए समय बिल्कुल महत्वपूर्ण है, लघु फ़्रेम का उपयोग करें।



लेकिन यह सब नहीं है: एक छोटे फ्रेम के लिए BCH और LDPC कोडिंग के लिए अलग-अलग गति के साथ 10 मोड हैं, सामान्य 11 विकल्पों के लिए। FEC कोड के कुल मिलाकर 21 संस्करण! जो लोग अधिक विवरण में रुचि रखते हैं, उनके लिए तालिका 5 ए और तालिका 5 बी देखें।



इतने सारे कोडिंग विकल्प क्यों? ..



तथ्य यह है कि उपग्रह संचालन के तीन तरीके हैं:

1. CCM - लगातार कोडिंग और मॉड्यूलेशन
2. VCM - परिवर्तनीय कोडिंग और मॉड्यूलेशन
3. एसीएम - अनुकूली कोडिंग और मॉड्यूलेशन

चलो एक सरल के साथ शुरू करते हैं: CCM एक ही कोडिंग है, भले ही उपग्रह कहाँ है और यह किस डेटा को प्रसारित करता है। यदि हस्तक्षेप बढ़ गया और इस पर ध्यान दिया गया कि "जमीन पर", तो जब तक एन्कोडिंग को बदलने के लिए एक कमांड नहीं भेजा जाता है (यदि ऐसा कमांड सभी में मौजूद है), तो सैटेलाइट दूसरे एन्कोडिंग का उपयोग नहीं करेगा।



VCM कोडिंग का अर्थ है अलग-अलग डेटा प्रकारों के लिए अलग-अलग कोडिंग। उदाहरण के लिए, यदि बाइट्स के एक जोड़े को एक असम्पीडित वीडियो स्ट्रीम में गायब हो जाता है (हालांकि आमतौर पर वीडियो संकुचित होता है, निश्चित रूप से ...), तो बहुत अधिक समस्याएं नहीं होंगी, यदि सर्विस कमांड में दो बाइट्स विकृत हैं और यह उपग्रह द्वारा सही ढंग से प्राप्त नहीं किया गया है, तो यह एपिक विफल हो सकता है ...



सबसे दिलचस्प एसीएम है। यह मोड मानता है कि पृथ्वी के सापेक्ष उपग्रह के स्थान, अन्य उपग्रहों, समय, बारिश की उपस्थिति / अनुपस्थिति के आधार पर, चेबरास्का की मौसमी उड़ान , उपग्रह अलग-अलग तरीकों से डेटा को एन्कोड करता है।



DVB-S2 मानक CCM और ACM का समर्थन करता है। एक टैम्बोरिन के साथ नृत्य के बिना VCM मोड समर्थित नहीं है।



अनुकूलता के लिए CCM मोड का समर्थन किया जाता है, लेकिन ACM के सभी लाभों को प्राप्त करने के लिए, आपको एक अलग कोडिंग कोड की आवश्यकता होती है! बड़े हस्तक्षेप (बारिश, पृथ्वी से दूरी, अन्य उपग्रहों, चेर्बकाशका से हस्तक्षेप) के मामले में, कोड की गति कम है, लेकिन यह कई त्रुटियों को ठीक करता है, कमजोर हस्तक्षेप के मामले में, गति अधिक है और इसलिए, थ्रूपुट अधिक है।

वी - मैपिंग + पीएल (भौतिक परत) फ़्रेमिंग।

यदि उंगलियों पर, तो एफईसी फ्रेम प्राप्त करने के बाद, डेटा को 2, 3, 4 या 5 बिट्स में विभाजित किया जाता है।

यह सब इस बात पर निर्भर करता है कि आप किस प्रकार का मॉड्यूलेशन चुनते हैं:

• QPSK (चतुर्धातुक चरण परिवर्तन कुंजी) - 2 बिट प्रत्येक
• 8PSK (Eigth Phase Shift Keying) - 3 बिट्स प्रत्येक
• 16APSK (आयाम-चरण शिफ्ट कुंजीयन) - प्रत्येक 4 बिट
• 32APSK - प्रत्येक में 5 बिट्स

इस प्रकार, दो चरण मॉड्यूलेशन (QPSK या 8PSK) और दो आयाम चरण मॉड्यूलेशन (16APSK या 32APSK) DVB-S2 में उपयोग किए जा सकते हैं। जो कुछ भी संशोधन के बारे में कुछ भी नहीं जानता है, उसे मैं एलेक्सएक्सर्म द्वारा एक अच्छा लेख सुझाता हूं । अद्यतन (धन्यवाद HounD ): आप इसे और इस विकिपीडिया लेख को भी देख सकते हैं।





स्कीम 5।



मैपिंग का मतलब है कि हम अनुक्रम को 2,3,4 या 5 बिट्स में विभाजित करते हैं।

हालांकि, आगे एक संकेत भेजने से पहले, हम FL (भौतिक परत) में एक निश्चित सिंक्रनाइज़ेशन अनुक्रम और हाथापाई फिर से शुरू करते हैं।

VI - बीबी फ़िल्टर और मॉड्यूलेशन

सिग्नल के बाद यात्रा तरंग दीपक पर लागू किया जाता है। आरेख 1 में अल्फा "ऊंचा कोसिन गुणांक" को दर्शाता है, दूसरे शब्दों में "स्मूथिंग गुणांक" या, एंग्लो-सैक्सन के रोल-फ़ैक्टर पर ।



यहाँ वी। वी। की एक तस्वीर है (केवल यहाँ अल्फा के बजाय - बीटा लिखा है):





एक फ़िल्टर जो "मैप किए गए" डेटा को कुछ "उठाए गए कोसाइन गुणांक" वाले मोड में परिवर्तित करता है, उसे BB (बेसबैंड) फ़िल्टर कहा जाता है (चित्र 1 देखें)।

(उन लोगों के लिए जो मानक का विश्लेषण करेंगे: मानक में एक और नाम " बेसबैंड आकार देने और चतुर्भुज मॉडुलन ", ताकि चिंतित न हों :))

एक निष्कर्ष के बजाय

वास्तव में "आपकी उंगलियों पर" यह संपूर्ण DVB-S2 है। बेशक, मैंने कुछ विवरणों और बारीकियों को छोड़ दिया, लेकिन उन लोगों के लिए जो केवल उत्सुक हैं - ये विवरण मेरे सिर से जल्दी से मिट जाएंगे, और जिन लोगों को उन्हें मास्टर करने की आवश्यकता है, उनके लिए दस रातें बिताना और मानकों को स्वयं पढ़ना बेहतर है।

किसके लिए विषय दिलचस्प है - टिप्पणियों में या पीएम में। जैसे ही कोई फ्री मिनट आएगा, मैं निश्चित रूप से जवाब दूंगा।



पीएस मैं आलोचना की लालसा करता हूं - मैं टिप्पणी मांगता हूं! :)

इस लेख में जिन मानकों की चर्चा की गई है

[१] डिजिटल वीडियो ब्रॉडकास्टिंग (डीवीबी) ब्रॉडकास्टिंग, इंटरएक्टिव सर्विसेज, न्यूज गैदरिंग और अन्य ब्रॉडबैंड सैटेलाइट एप्लिकेशन (डीवीबी-एस २) के लिए दूसरी पीढ़ी की प्रणाली के लिए उपयोगकर्ता दिशानिर्देश मुख्य मानक है जिसमें सब कुछ का एक सा है, और सबसे महत्वपूर्ण बात दूसरे अध्याय में (संदर्भ) अन्य सभी मानकों DVB-S2, DVB-S, DSNG, DVB-H और इतने पर लिंक हैं।

[२] डिजिटल वीडियो ब्रॉडकास्टिंग (डीवीबी); ब्रॉडकास्टिंग, इंटरएक्टिव सर्विसेज, न्यूज़ गैदरिंग और अन्य ब्रॉडबैंड सैटेलाइट एप्लिकेशन (DVB-S2) के लिए दूसरी पीढ़ी की फ्रेमिंग संरचना, चैनल कोडिंग और मॉड्यूलेशन सिस्टम - एटीके (बीजीय कोडिंग थ्योरी) में रुचि रखने वालों के लिए, मैं इस विशेष मानक को देखने की सलाह देता हूं।