Více

DVB-C2, digitální kabelová televize druhé generace

Před časem jsem na DigiZone.cz popisovat základní informace o vysílacím standardu DVB-T2 pro zemské digitální televizní vysílání, definovaném organizací ETSI (European Telecommunications Standards Institute) evropskou normou EN 302755 ze září 2009. Patří mezi digitální standardy druhé generace (DVB-S2, DVB-T2 a DVB-C2) cíleně vyvíjené za účelem zvýšení spektrální účinnosti přenosu (bitové rychlosti v daném kanále) a zamýšlené především pro HDTV. Pojďme se nyní podrobněji podívat na kabelový systém DVB-C2.

Co jsou to standardy druhé generace

Nejstarší ze skupiny digitálních standardů druhé generace – satelitní DVB-S2 – definovaný normou ETSI EN 302307 již v březnu 2005, je několik let využíván v praxi a jeho vlastnosti i parametry jsou odborné veřejnosti dostatečně známé. Oproti tomu standard DVB-C2 je „nejmladší“ a představuje významné vylepšení původního digitálního kabelového standardu DVB-C, vyvinutého již v roce 1994. Je určen pro kabelovou distribuci digitálních televizních a rozhlasových signálů. Zajímavý je především tím, že jeho spektrální účinnost se již blíží k tzv. Shannonovu limitu, který definuje maximální teoretickou přenosovou kapacitu kanálu.

Návrh parametrů, které jsou v řadě směrů podobné „pozemnímu“ standardu DVB-T2 (více o tomto standardu v článku Druhá generace standardu digitální pozemní televize DVB-T2), byl již v roce 2009 schválen a zveřejněn v tzv. modré knize A138 a měl být v letošním roce standardizován normou EN 302 769.

Shannonův limit a jeho význam

Nejprve vysvětlím alespoň zjednodušenou formou význam pojmů kapacita přenosového kanálu C, spektrální účinnost SE, bitová rychlost RB a Shannonův limit. Teoreticky dosažitelná přenosová kapacita C kanálu dané šířky kmitočtového pásma B s odstupem signálu od šumu C/N je dána vztahem

C = B log2(1 + C/N) a odtud spektrální účinnost SE = C/B = log2(1 + C/N)

DVB-C2 - Závislost SE, RB = F(RB)

Obrázek: Závislost SE, RB = F(RB) – kliknutím můžete zvětšit

Z obrázku je patrné, že v 8 MHz přenosovém kanálu lze ve standardu DVB-C2 dosáhnout např. s modulací 1024-QAM přenosovou (tzv. bitovou) rychlost cca 69 Mbit/s a s modulací 4096-QAM dokonce cca 85 Mbit/s. Tato rychlost je závislá také na ochranném poměru kódového zabezpečení. Teoreticky dosažitelnou maximální přenosovou rychlost v závislosti na odstupu C/N v přenosovém kanále demonstruje přímka Shannonova limitu (v tomto případě pro 8 MHz kanál).

Je samozřejmé, že nasazení vícestavových technologií QAM vyžaduje odpovídající dosažitelnou úroveň odstupu signálu od šumu C/N v přenosovém kanále. Ten se u metalických koaxiálních technologií obvykle pohybuje v rozsahu cca 30 – 33 dB, v případě optických kabelových tras může dosahovat vyšších hodnot – cca 37 – 42 dB.

DVB-T2 logo 200

Čím se liší standard DVB-T2 od dnešního DVB-T?

Samostatný multiplex pro zemské digitální televizní vysílání ve standardu DVB-T2 chtějí po vypnutí analogového televizního vysílání v České republice provozovat České Radiokomunikace. Nová digitální síť by nesla označení „multiplex 5“ nebo „multiplex 1 HD“, a plnila by roli přechodné sítě do doby, než by všechny současné multiplexy přešly na nový standard DVB-T2. Proč by se ale mělo přecházet na DVB-T2 a v čem je tato norma lepší než nynější DVB-T? Přečtěte si v článku Čím se liší standard DVB-T2 od dnešního DVB-T?

Srovnání DVB-C2 se standardem DVB-C

Tento standard druhé generace, určen pro kabelovou distribuci s vysokou spektrální účinností, vychází ze standardu DVB-T2, s nímž má některé stejné vlastnosti a parametry – např. stejnou modulaci COFDM a stejné protichybové zabezpečení. Mohou se v něm přenášet nejen paketované digitální toky TS (Transport Stream ) MPEG-2/-4 se 188 bytovými pakety, jako v distribuční platformě první generace DVB-C, ale i obecné datové toky GSE (Generic Stream Encapsulation). Používá variabilní VCM (Variable Coding and Modulation) a adaptivní ACM (Adaptive Coding and Modulation) kódování a modulaci, pomocí nichž je možno měnit, případně optimalizovat modulaci a systémové parametry kódování pro různé uživatele v reálném čase.

V tomto standardu se používají také metody pro potlačení Crest faktoru, označované zkratkou PAPR (Peak Average Power Reduction). Jde o potlačení typické „neřesti“ modulace COFDM, projevující se velkými rozdíly úrovní signálu. To klade velmi vysoké požadavky na linearitu převodních charakteristik (dynamiku) zejména výkonových zesilovačů vysílačů. Při příjmu signálu DVB-C2 lze použít také techniku tzv. časových řezů (time slicing), při níž se řada dekódovacích obvodů přijímače aktivuje pouze po dobu žádané programové části datového toku. To umožňuje snížení příkonu zejména v mobilních, bateriově napájených, přijímačích. Tato aplikace však zřejmě nebude v kabelových distribučních sítích typická.

DVB-C vs. DVB-C2

Tabulka: Srovnání základních parametrů standardů DVBV-C a DVB-C2

Ochranné kódy LDPC (Low Density Parity Check) a BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquengham) jsou účinné korekční kódy pro opravu chyb při vysoké úrovni šumu a interferencí v kanále. Jsou užity i ve standardu DVB-T2.

Budoucnost HD a 3D v digitálních kabelovkách?

Je patrné, že standard druhé generace DVB-C2 představuje vysoce sofistikovanou distribuční platformu se zatím nejvyšší dosažitelnou spektrální účinností. Podobně jako ve standardu DVB-C však stále platí, že vysoká spektrální účinnost bezchybného přenosu může být dosažena pouze při dostatečném odstupu signálu od šumu v kanále. Standard DVB-C2 najde aplikace především v kabelové distribuci signálů HDTV a v budoucnosti i signálů dalších nově vzniklých služeb, vyžadujících vysoké přenosové rychlosti.

Autor působí v Ústavu radioelektroniky FEKT VUT v Brně

Anketa

Měly by české kabelové společnosti v dohledné době přejít na standard DVB-C2?

8 názorů Vstoupit do diskuse
poslední názor přidán 22. 4. 2010 20:52

Sledujte DigiZone.cz

Facebook Google+