DVB-S2X規格は、もともと衛星放送(RF通信)向けに策定されたものですが、その驚異的な伝送効率の高さから、**地上-衛星間光通信(FSO)**への転用が非常に有力視されています。

光通信の文脈において、DVB-S2Xがどのように大気ゆらぎに対抗するのか、その核となるアルゴリズムの仕組みを解説します。


1. DVB-S2XにおけるLDPC符号の構造

DVB-S2Xの核心は、LDPC(Low-Density Parity-Check)符号BCH符号を組み合わせた「連結符号」にあります。

  • 内符号(LDPC): 大半の誤りを強力に訂正します。パリティ検査行列が非常に疎(スarse)であるため、反復復号アルゴリズム(Sum-Product法など)を用いて、高速かつ高精度な訂正が可能です。

  • 外符号(BCH): LDPCで取りきれなかった僅かな「誤り床(Error Floor)」を除去し、極めて低いビット誤り率($BER < 10^{-12}$)を達成します。


2. 大気ゆらぎ克服の鍵:ACM (Adaptive Coding and Modulation)

大気の状態(シンチレーションや天候変化)は刻一刻と変化します。DVB-S2Xには、この変化に動的に適応するACM機能が備わっています。

  • きめ細かな変調・符号化(ModCod): QPSKから256APSKまで、非常に多くのModCodセットを保持しています。光の受信強度が落ちた瞬間に、瞬時に低い符号化率(より堅牢な設定)へ切り替え、通信の切断を防ぎます。

  • APSK(振幅位相偏移変調)の採用: 従来のQAMよりも円状の信号配置(星座図)を持つAPSKは、光増幅器や大気通過時の非線形歪みに対して耐性が強く、光衛星通信と非常に相性が良いのが特徴です。


3. 次世代化への拡張:長時間インターリーブ

地上-衛星間光通信では、雲の通過などで数ミリ秒〜数秒の信号途絶が発生します。DVB-S2Xの標準的な枠組みに加え、物理層または上層でのロングインターリーブを組み合わせる手法が取られます。

  • 原理: 連続して発生する「バースト誤り」を、時間軸でバラバラに分散させます。

  • 効果: 受信側で並び替えると、大きな欠損が「小さなランダム誤り」に変換され、LDPC符号で修復可能な範囲に収まります。


4. DVB-S2Xを用いるメリットの比較

機能 従来のDVB-S2 DVB-S2X(次世代) 光衛星通信への利点
符号化率の粒度 粗い 非常に細かい 大気ゆらぎに合わせて最適な効率を維持
最高変調方式 32APSK 256APSK 晴天時の超高速伝送(テラビット級)に寄与
SNR動作範囲 限定的 低SNR域を拡張 深いフェージング環境下でも粘り強く接続

 
 
 

次は、このアルゴリズムを実際にハードウェア(FPGAなど)で実装する際の課題や、大気ゆらぎをシミュレーションするためのチャネルモデル(対数ノーマル分布など)について詳しく解説しましょうか?

 

 

 

出典:Google Gemini

 

 

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