DVB-S2:卫星第二代数字视频广播

数字视频广播-卫星第二代(DVB-S2)是一个物理层标准，通过提供帧结构、信道编码、调制系统和频谱效率的规范，在空间中存在射频缺陷的情况下支持高数据速率卫星通信。DVB-S2是对第一代数字视频广播卫星(DVB-S)标准的重大升级。DVB-S2标准可以支持广泛的应用，包括:

• 从偏远地区收集新闻
• 高清电视广播服务
• 互联网接入
• 细胞回程
• 政府和国防网络

实现高吞吐量的DVB-S2的一些特性是:

• 基于低密度奇偶校验(LDPC)码与Bose、Chaudhuri和Hocquenghem (BCH)码连接的前向纠错
• 基于信道条件的自适应编码和调制(ACM)
• 28种调制和码率组合(modcod)
• 针对线性和非线性信道优化的信号星座
• 可变带宽频谱整形，使频谱效率最大化

DVB-S2系统的建模与仿真设计

图1显示了设计DVB-S2系统时必须建模和模拟的组件。代表DVB-S2发射机的信号由波形发生器产生。典型的卫星通信信道的射频损伤用加性高斯白噪声(AWGN)等数学模型来表示。该模型允许工程师探索设计权衡和测试他们的DVB-S2接收器设计的想法。MATLAB^®提供实现这些功能的功能和应用程序。

DVB-S2波形生成

DVB-S2波形生成需要设计、测试和改进DVB-S2接收机。DVB-S2波形可以在MATLAB中生成dvbs2WaveformGenerator．坚持ETSI EN 302 307-1 V1.4.1标准的DVB-S2波形的主要元素包括以下内容。

• 输入流格式:
  1. 传输流——MPEG有效载荷传输的固定包长度
  2. 通用流——用于多协议封装(IPv4, IPv6, MPEG等)的可变包长度

• 调制类型和码率:由ETSI EN 302 307-1 V1.4.1表12 MODCOD确定
• 碾轧因素:
  1. 支持的滚离因子为0.2、0.25和0.35
  2. 符号速率计算为B/(1+R)，其中B为信道带宽，R为发射滤波器滚离因子

• 导频符号:可选地在发射机上添加，以便在接收机上进行载波恢复

典型DVB-S2信号的射频损伤

DVB-S2链路遭受几个显著的射频损害，如天气事件，低质量的振荡器，热噪声和多普勒由于卫星速度。以下与DVB-S2卫星链路相关的射频损伤可以在MATLAB中测量。

• 相位噪声:
  1. 描述振荡器在频域的稳定性。
  2. comm.PhaseNoise发射机或接收机是否会产生相位噪声

• 载波频率偏移(CFO):
  1. 对于近地轨道卫星，CFO可以高达符号速率的20%，如图2所示
  2. comm.PhaseFrequencyOffset可以用来模拟CFO吗

• 采样时钟偏移(SCO):由发射机和接收器采样时钟不对准引起的
• 加性高斯白噪声(AWGN)情况下能用来产生热噪声吗

DVB-S2接收机设计

由于DVB-S2链路的大CFO，接收机算法包括单独的粗和细频率减值校正块。粗频率块甚至在匹配滤波之前应用，使匹配滤波器只过滤噪声而不过滤所需信号。关于接收器设计的更详细的描述可以在标题为的示例中找到端到端DVB-S2模拟．图3显示了DVB-S2接收器的典型数据流。

图4显示了MATLAB中接收和同步32APSK(振幅移相键控)数据的DVB-S2星座图。两个最外层环之间的另外四个点是领航符号，用红色圈起来。该星座是用Es/No在20 dB和3-MHz CFO, 5-ppm SCO和36-MHz带宽捕获的。

DVB-S2X - DVB-S2的扩展

数字视频广播-卫星第二代扩展(DVB-S2X)标准增强了对核心DVB-S2应用的支持，提高了通过卫星链路通信的整体效率。DVB-S2X标准支持以下附加功能:

• 更细粒度的调制和码率，支持116个modcod
• 更小的过滤器滚离选项，以更好的带宽利用率
• 高阶调制方案(64APSK, 128APSK, 256APSK)
• 由于高数据速率要求、许多电视频道和其他邻近服务，对于关键的同信道干扰场景有更多的置乱选项
• 极低信噪比(VLSNR)模式的移动应用

图5显示了MATLAB中接收和同步64APSK数据的DVB-S2X星座图。星座是用Es/No在25 dB, 2-MHz CFO, 2-ppm SCO和36-MHz带宽捕获的。

的dvbs2xWaveformGenerator实现符合ETSI EN 302 307-2的DVB-S2X波形生成。你可以找到更多关于DVB-S2X的信息端到端DVB-S2X模拟．DVB-S2X接收机和发射机的设计遵循与之前讨论的DVB-S2相同的工作流程。

为什么DVB-S2和DVB-S2X很重要?

• DVB-S2和DVB-S2X是为高质量视频广播和卫星互联网等现代应用而建立的
• DVB-S2和DVB-S2X利用了最近硬件的改进，提供了高频谱效率
• DVB-S2自2005年问世以来已被广泛采用，并可能在许多年里与DVB-S2X的附加功能保持相关性

DVB-S2 / S2X MATLAB

MATLAB和卫星通信工具箱™包括设计和测试DVB-S2和DVB-S2X波形及其接收器的功能。你可以使用MATLAB:

• 生成DVB-S2和DVB-S2X标准波形
• 在传输的DVB-S2和DVB-S2X信号中增加射频损耗
• 为DVB-S2和DVB-S2X设计最佳接收器
• 设计、测试和执行DVB-S2和DVB-S2X系统的端到端链路级仿真
• 生成可移植的C/ c++源代码MATLAB编码器™为了加快处理 和 ，将在MATLAB 中设计的算法 合并到遗留的C/ c++代码 中进行部署