2.1. Standard DVB-S

Il sistema DVB-S adottato nelle trasmissioni satellitari, specificato nella norma ETS 300 421 degli standard ETSI, utilizza gli standard MPEG per la codifica, la compressione del segnale sorgente e per la multiplazione dei programmi. Per ogni transponder del satellite, grazie alla multiplazione dei programmi, è possibile trasmettere ad una velocità complessiva di 38.015 Mbits al secondo più programmi contemporaneamente.

La tecnologia satellitare, grazie allo standard DVB-S, viene sfruttata in maniera analoga sia per la diffusione dei programmi televisivi, che dei programmi radiofonici, che per la trasmissione di dati.

In particolare il DVB-S prevede:

• L’utilizzo dell’MPEG-2 Transport Stream (che vedremo nel prossimo paragrafo) per l’incapsulamento dei dati e la relativa trasmissione;

• Trattamento del segnale con sequenza pseudocasuale per la dispersione di energia spettrale, ovvero l'energia associata al segnale in fase di trasmissione. Nel caso di un segnale digitale l'energia si distribuisce in modo uniforme all'interno della banda disponibile. I dati all'interno di un pacchetto vengono randomizzati, ovvero diffusi in modalità casuale;

• La protezione dagli errori attraverso:

• l’interleaving , ovvero l’interlacciamento del flusso digitale seriale per ridurre gli effetti degli errori a burst . Questa tecnica permette di scomporre errori di tipo burst, ovvero più bit errati consecutivi, in tanti errori che coinvolgono un solo bit, o in generale un numero piccolo di bit per ogni blocco;

• l’utilizzo dello schema di codifica Reed Solomon (16 bits), per il Forward Error Correction (FEC), che effettua la correzione degli errori nei blocchi di bytes;

• la codifica convoluzionale parametrizzabile, che introduce ridondanza per rendere i segnali di informazione robusti alla corruzione dovuta a segnali di disturbo.

• Il filtraggio in banda base, che riguarda la conversione del segnale da frequenze intermedie, comprese tra i 900 Mhz e i 2150 Mhz, a frequenze alte, comprese tra i 10700 Mhz e i 12750 Mhz;

• La modulazione QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), per la trasformazione del segnale in forma binaria nel corrispondente segnale modulato in fase (FM). Questa tecnica di modulazione è la soluzione ideale per i collegamenti via satellite, poichè evita gli effetti degradanti del rumore (segnali di disturbo) a cui sono sottoposti tali collegamenti.

In figura 1 è possibile vedere le operazioni, previste nel DVB-S, che vengono effettuate sui pacchetti MPEG-2 TS prima di essere inviati al satellite.

Figura 1:  Operazioni effettuate su  MPEG-2 TS

La trasmissione satellitare è soggetta ad un alto livello di disturbo, quindi è necessario implementare una forma di correzione degli errori. Essendo un canale unidirezionale e data la natura realtime e broadcast del messaggio, non è possibile chiedere al satellite il rinvio dei pacchetti errati, quindi insieme ai byte di informazione vengono inviati dei byte ridondanti per la correzione degli errori. Questa tecnica è chiamata FEC.

Il FEC utilizzato con la modulazione QPSK si compone di due forme di correzione degli errori.

La prima, chiamata codice Viterbi, si scrive con una frazione (ad esempio 2/3). Questa frazione esprime il rapporto tra il numero 'n' di bit di dati in entrata ed il numero 'n + i' di bit usati per la correzione degli errori (es. 2/3: ogni 3 bit ricevuti, 2 sono di dati ed 1 è usato per la correzione).

Dopo aver estratto il codice di correzione degli errori Viterbi ed averlo utilizzato, viene utilizzata una seconda forma di correzione degli errori chiamata codice Reed-Solomon. Su 204 bits trasmessi, 188 contengono dei dati ed i 16 bits restanti sono utilizzati come bit di parità per aiutare a correggere gli eventuali errori restanti.

Oltre a questo, il meccanismo del FEC utilizza anche  l'intreccio dei flussi (interleaving) di dati per evitare che un'interferenza improvvisa interrompa la trasmissione.

Consideriamo il messaggio seguente: "This is a sample message"

Dopo l'intreccio il messaggio potrebbe diventare così : "eTs haais mgi smeaesp l"

Se un errore dovesse riprodursi e cancellasse la parte "mgi" del messaggio, il messaggio non intrecciato sarebbe "This *s a sa*ple messsa*e"

Quindi solamente dei caratteri isolati (rappresentati dagli asterischi) mancano al messaggio anziché una parola intera se il messaggio non fosse stato intrecciato. Questo nel caso di immagini equivale a dire che il disturbo è diffuso e quindi meno evidente rispetto a un disturbo concentrato in una singola frazione immagine.

Dopo aver effettuato le operazioni elencate in precedenza, il segnale viene modulato sulla portante dal broadcaster, usando il sistema di modulazione QPSK. Grazie a questo complesso meccanismo di "impacchettamento", il sistema può essere adattato alla caratteristica di errore del canale, dove errori improvvisi vengono agevolmente randomizzati, e quindi assorbiti.