А.Л. Гельгор1, Д.А. Ткаченко2, Ю.В. Батов3, Д.А. Пузько4

1−4 Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (Санкт-Петербург, Россия)

Постановка проблемы. Активно внедряемая технология мультиплексирования сигналов с разделением по уровню мощности LDM (Layered Division Multiplexing) в ряде практических случаев обеспечивает более высокую скорость передачи информации по сравнению с традиционными технологиями мультиплексирования сигналов. Оценка возможности использования мультиплексирования LDM в каналах спутникового вещания DVB-S2X была ранее проведена на основе табличных значений спектральной эффективности и удельных энергетических затрат из стандарта DVB-S2X [4, 7]. При этом взаимное влияние сигналов LDM учитывалось в упрощенном виде, а нелинейные амплитудные характеристики передающих трактов не учитывались. 

Цель. Рассмотреть возможность повышения скорости передачи информации спутникового вещания путем применения мультиплексирования с разделением по уровню мощности на основе имитационного моделирования с учетом характеристик сигналов в линейных и нелинейных каналах.

Результаты. Исследована возможность существенного повышения скорости передачи данных при одновременной передаче двух сервисов с использованием мультиплексирования сигналов с разделением по уровню мощности LDM (Layered Division Multiplexing) для системы спутникового вещания DVB-S2X. Разработана имитационная модель системы в среде MATLAB, включающая основные блоки формирования и приема сигналов для линейных каналов с аддитивным белым гауссовским шумом и для каналов, учитывающих нелинейность амплитудных характеристик передающего спутникового оборудования. Рассмотрено несколько сценариев передачи различных сервисов вещания и связи с различными требованиями к соотношению сигнал/шум. Показано, что по сравнению с традиционным методом мультиплексирования с разделением по времени TDM (Time Division Multiplexing) использование LDM позволяет увеличить скорость передачи информации в рассмотренных случаях более чем на 24 %.

Практическая значимость. Полученные результаты обуславливают дальнейшее исследование повышения эффективности систем спутникового вещания и связи с LDM при использовании цифровых предыскажений в усилителях мощности с учетом влияния амплитудно-фазовой конверсии.

Гельгор А.Л., Ткаченко Д.А., Батов Ю.В., Пузько Д.А. Повышение скорости передачи информации через спутниковые каналы вещания путем применения мультиплексирования сигналов с разделением по уровню мощности // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 11. С. 138−145. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202111-18

1. Варгаузин В.А., Цикин И.А. Методы повышения энергетической и спектральной эффективности цифровой радиосвязи. СПб: БХВ-Петербург. 2013. 352 с.
2. ETSI EN 302 307-1: Digital Video Broadcasting (DVB); Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications; Part 1: DVB-S2.
3. ETSI EN 302 307-2: Digital Video Broadcasting (DVB); Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications; Part 2: DVB-S2 Extensions (DVB-S2X).
4. ETSI TR 102 376-2: Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for the second generation system for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications; Part 2: S2 Extensions (DVB-S2X).
5. Zhang L., et al. Layered-Division-Multiplexing: Theory and Practice // IEEE Trans. on Broadcast. Mar. 2016. V. 62. № 1. Р. 216–232.
6. Park S.I., et al. Low Complexity Layered Division Multiplexing for ATSC 3.0 // IEEE Trans. on Broadcast. Mar. 2016. V. 62. № 1. P. 233–243. 
7. Montalban J., et al. On the Efficiency of Layered Division Multiplexing for DVB-S2X Satellite Communications // 2019 IEEE International Symposium on Broadband Multimedia Systems and Broadcasting (BMSB). Jeju, South Korea. 2019. Р. 1−6.
8. Bergmans P., Cover T. Cooperative broadcasting // IEEE Trans. Inform. Theory. May 1974. V. 20. № 3. Р. 317–324. 
9. Montalban J., Rong B., Wu Y., Zhang L., Angueira P., Velez M. Cloud Transmission frequency domain cancellation // 2013 IEEE International Symposium on Broadband Multimedia Systems and Broadcasting (BMSB). London, United Kingdom. Jun. 2013. Р. 1–4.
10. Puzko D., Batov Y., Gelgor A., Tkachenko D., Angueira P., Montalban J. Evaluation of Finite Discrete RRC-Pulse Parameters to Simulate DVB-S2 with LDM // 2019 IEEE International Conference on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech).  St. Petersburg, Russia. Oct. 2019. Р. 140–143.
11. Giugno L., Luise M., Lottici V. Adaptive Pre- and Post-Compensation of Nonlinear Distortions for High-Level Data Modulations // IEEE Trans. Wireless Commun. Sep. 2004. V. 3. № 5. Р. 1490–1495. 
12. Shi B. Digital Predistortion Linearization of Wideband Transmitter for High Data Rate Satellite Communications // 2019 IEEE Asia-Pacific Microwave Conference (APMC). Singapore. Dec. 2019. Р. 1589–1591.