【卫星专题】DVB-S2端到端仿真

发布网友发布时间：2024-09-29 21:34

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热心网友时间：2024-12-08 17:48

随着卫星互联网的兴起，DVB-S2再次成为关注焦点，其相关的DVB-S2X和DVB-RCS2，以及近年来提出的5G-NTN等技术成为研究热点。本文基于MATLAB的DVB-S2端到端示例，探讨如何搭建仿真链路，重点关注接收机同步处理技术。此示例展示了测量具有恒定编码和调制的单流数字视频广播卫星第二代（DVB-S2）链路的误码率（BER）和误包率（PER）。示例详细描述了符号定时和载波同步策略，特别是如何在高噪声环境下估计射频前端损伤。单流信号增加射频前端损伤，然后通过加性高斯白噪声（AWGN）通道传输。DVB-S2接收机受到输入符号率20%左右的大载波频率误差和大量相位噪声的影响，但通过强大的前向纠错（FEC）机制，如Bose-Chaudhuri-Hocquenghem（BCH）和低密度奇偶校验（LDPC）码，系统能够在每个符号的能量与噪声功率谱密度比（Es/No）值非常低的情况下工作，接近香农极限。ETSI EN 302 307-1第6节表13总结了不同调制方案和码率下AWGN信道上的准无差错（QEF）性能要求，不同传输模式的工作范围可以考虑为+2或-2 dB。

载波定时同步在DVB-S2系统设计中是重点和难点，直接影响系统性能。本文通过示例流程图，详细阐述了接收端的处理流程，包括匹配滤波、定时和载波恢复操作，以及对失真波形进行处理以提取PL帧。载波恢复算法是导航辅助的，解码数据帧需要从PL头中恢复物理层传输参数，如调制方案、码率和FEC帧类型。对基带（BB）报头进行解码以重新生成输入比特流。DVB-S2标准支持分组和连续传输模式，BB帧既可以是用户数据包的串接，也可以是比特流。恢复BB报头以确定传输模式，如果BB帧是用户数据包的串接，则返回每个数据包的CRC（packet cyclic rendancy check）状态和解码位，然后测量PER和BER。

同步处理过程的实现依赖于MATLAB的示例代码和功能。首先，需要下载用于LDPC编解码的DVB-S2 LDPC Parity Matrices文件。然后，配置DVB-S2传输参数，包括ScalingMethod属性和UPL属性。系统仿真参数包括信道带宽（例如36MHz），以及符号速率计算。创建DVB-S2波形时，使用HelperDVBS2RxInputGenerate辅助函数。接收端的同步过程包括符号定时同步和帧同步，以及粗频和细频损伤校正算法。载波频率误差估计和粗频率补偿使用锁频环（FLL）实现，细频率估计则跟踪输入符号率4%以内的载波频率偏移。在接收到的数据中，通过处理一帧受信道影响的DVB-S2波形采样数据，实现同步和输入比特流恢复。通过示例，可以学习如何进行时频同步、帧同步、细频偏估计、相噪估计与补偿等关键步骤。在实际项目中，需要考虑工程实现的具体情况。