DVB-S2 在典型数据分发网络中的带宽效率分析
摘要
与先前的DVB-S、DVB-DSNG 标准相比，DVB-S2 标准在带宽利用率方面是一个质的飞跃。此
脱胎换骨的进步体现在三个方面：新的纠错编码方式（LDPC：低密度奇偶检测），新的调制体制
（16APSK 和32APSK）和新的工作模式（VCM：可变编码及调制方式；ACM：自适应编码及调制方
式）。本文用一个简单的例子来说明运用以上技术对一个给定卫星信道的可用传输量的增加效
果：使用LDPC，带宽效率可增加高达29%；VCM 高达66%；ACM 高达131%。
简介
随着DVB-S2 产品逐步投入市场，此新标准也因其可显著地提高带宽利用率而广为人知。比
起先前的DVB-S 标准所用的编码方式，DVB-S2 所采用的新的纠错编码方式确实带来了众所周知
的带宽利用率的明显改善。然而，鲜为人知的是：DVB-S2 标准并非仅仅拥有改进的纠错编码方
式。通过有效的综合多种相关技术，它使服务运营商在节约带宽资源的同时，更具有了史无前
例的灵活性。本文通过对一个典型卫星分发网络的具体案例分析，展示了与经典的DVB-S 实现
相比，运用DVB-S2 技术可以带来的带宽节省。
网络模型
我们以一个包含一个主站和20 个远端站的数据分发网络为例。20 个远端站分布在卫星下
行波束所覆盖的不同地理位置。这些站在下行链路上通常具有不同的G/T 值。Ku 波段前向链路
以SR=30M 波特速率将数据发送给远端站。远端站有能力向主站回传信号，但本文姑且不对其回
传速率与信道特性进行分析。各站依晴朗天气（可用率95%）C/No 值降序排列（从86.3 到
90.1dBHz）。详见表1。
同时假设，各站的雨衰裕量在2.5 到5.5dB 间以保证99.85%的链路可用率（这些值不代表
强降雨区域，其值可达15dB）。
图 1. 数据分发网络模型
HUB
. ..
Fixed modulation and
coding selected for the
worst case Co/No among
all receiving sites
(Avail 99.85%)
QPSK 4/5 (DVB-S2)
QPSK 2/3 (DVB-S)
2
DVB-S1
C/No(dBHz)
-30Mbaud
C/No(dBHz)
-30Mbaud
Clear
Weather
(95%)
Rain Margin
(dB)
99.85%
Implem.
Margin(dB)
Avail.
99.85%
Station
1 86.3 3.5 2 80.8
2 86.5 3 2 81.5
3 86.7 2.5 2 82.2
4 86.9 3 2 81.9
5 87.1 3.5 2 81.6
6 87.3 4 2 81.3
7 87.5 4.5 2 81
8 87.7 4 2 81.7
9 87.9 3.5 2 82.4
10 88.1 3 2 83.1
11 88.3 2.5 2 83.8
12 88.5 3 2 83.5
13 88.7 3.5 2 83.2
14 88.9 4 2 82.9
15 89.1 4.5 2 82.6
16 89.3 4 2 83.3
17 89.5 3.5 2 84
18 89.7 3 2 84.7
19 89.9 2.5 2 85.4
20 90.1 3 2 85.1
表 1. 20 个远端 站的C/No 值
DVB-S 实现
我们假定前向链路使用DVB-S 设备且系统设计裕量为2dB。为了决定采用何种调制与编码，
我们计算了受影响最大的站1 的C/No、Co/No 值：
C/No = 86.3 - 3.5 - 2
= 80.8dBHz
Co/No = C/No - 10*Log(SR)- 60
= 80.8 - 10*Log30 – 60
= 80.8 - 74.8
= 6.0dB
DVB-S 采用Viterbi 和RS 前向纠错编码，这些编码的性能要求编码速率至少为2/3。对
NEWTEC DVB-S 解调器NTC/2163 而言，为使BER 于QPSK 2/3 情况下小于1E-7，最小Eb/No 值为
4.5dB。由此得出：
Co/No = Eb/No + 10*Log(BR/SR)
= Eb/No + 10*Log((188/204)*(2/3)*2)
= 4.5 + 0.9
= 5.4dB（此值低于已有的6.0dB）。
在QPSK2/3 下，30M 波特的可用比特速率为：
BR = SR*(188/204)*(2/3)*(2)
= 30*1.229
= 36.87 Mbps
3
简单DVB-S2 实现（CCM）
最简单的DVB-S2 工作模式称作：连续编码及调制（CCM）。与DVB-S 类似的是：所有的数据
帧采用相同的不变的编码及调制参数。然而，DVB-S2 采用了Gallager 于六十年代发明的内层
纠错编码：低密度奇偶检测（LDPC）。在与上述DVB-S 案例相同的信道条件下，LDPC 以4/5 编
码速率已能满足其要求。对Newtec 新的DVB-S2 解调器NTC/2263 而言，QPSK 4/5 需要的最少
Es/No 值为5.4dB。相应的可用比特速率则为
BR = SR*频谱效率
= 30*1.587196
= 47.61Mbps
与DVB-S 相比，这就在传输效率上改善了29.1% 。事实上，LDPC 的性能与被称作理论最佳
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