Comprehensive analysis of modulation and coding schemes for DVB-T2 broadcasting performance

Abstract

The purpose of the study was to evaluate the performance of adaptive modulation and coding schemes in the DVB-T2 system, focusing on improvements in signal robustness and service quality. The DVB-T2 standard supported different modulation formats, including Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), 16-QAM (quadrature amplitude modulation), and 64-QAM, combined with Low-Density Parity-Check / Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Forward Error Correction techniques capable of dynamic channel adaptation. The simulation experiments conducted under additive white Gaussian noise and Rayleigh fading channel conditions confirmed that lower modulation schemes, namely QPSK with code rates of 1/2 and 3/5, can achieve error rates below 10⁻⁵ at a signal-to-noise ratio (SNR) of 3-5 dB, ensuring reliable signal reception in low-signal areas. The adoption of adaptive modulation and coding technology enabled dynamic configuration, improving system throughput by 22% and channel utilisation by 50% under varying channel conditions. Furthermore, the analysis of physical layer pipes indicated that reliable channel profiles for critical applications improve continuity by 15% in mobile and obstructed areas. Moreover, the analysis demonstrated that the adoption of adaptive modulation and coding with optimum GI sizes of 1/16 and 1/8 reduces inter-symbol interference by 12% in single frequency networks. The findings confirmed that adaptive modulation and coding are highly effective in improving DVB-T2 transmission performance by supporting smooth transitions among different modulation orders and code rates during real-time channel adaptation, thereby providing applicable knowledge for strategic optimisation across different deployment environments.

Метою дослідження було оцінити ефективність адаптивних схем модуляції та кодування в системі DVB-T2, зосередивши увагу на підвищенні стійкості сигналу та якості послуг. Специфікація DVB-T2 передбачала використання різних модуляцій: квадратурної фазової маніпуляції (QPSK), 16-QAM (квадратурної амплітудної модуляції), 64-QAM з методами корекції помилок з низькою щільністю перевірки парності (LDCPC) та прямого виправлення помилок Бозе-Чаудхурі-Окенгема (BCH), здатними до динамічної адаптації до каналу. Експерименти з моделювання, проведені в умовах каналів з адитивним білим гаусовим шумом та затуханням Рейлі, підтвердили, що схеми з нижчими рівнями модуляції, а саме QPSK із коефіцієнтами кодування 1/2 та 3/5, можуть досягти рівня помилок нижче 10-5 при відношенні сигнал/шум (SNR) 3-5 дБ для надійного прийому сигналу в зонах зі слабким сигналом. Застосування технології адаптивної модуляції та кодування створило умови, що визначають підвищення пропускної здатності системи на 22 % та покращення використання каналу на 50 % за мінливих умов каналу. Крім того, аналіз щодо каналів фізичного рівня вказав, що забезпечення надійних профілів каналу для критичних застосувань покращує безперебійність на 15 % у мобільних та заблокованих зонах. Крім того, аналіз показав, що застосування адаптивної модуляції та кодування з оптимальними розмірами GI 1/16 та 1/8 покращує міжсимвольні перешкоди на 12 % для одночастотних мереж. Дослідження свідчило, що адаптивна модуляція та кодування є надзвичайно ефективними для забезпечення покращеної продуктивності передачі DVB-T2 та плавного переходу між різними режимами модуляції та швидкістю кодування, розробленими для технології каналів реального часу, завдяки наданню відповідних наукових знань для стратегічної оптимізації в різних середовищах впровадження.