基于认知无线电的DVB-S2信号接收与解析

发布时间：2021-11-18 18:32

　　DVB-S2协议作为第二代数字电视卫星广播协议,因具有突出的信号传输性能,在国际上得到了广泛的应用。现有的DVB-S2信号接收多采用标准的商用设备,不便于对信号接收的各个环节进行具体分析。基于此协议,开展了利用认知无线电USRP X310设备和Matlab数字算法实现信号接收解析的研究,同时分析各算法参数对信号接收质量的影响。该研究成果为信号协议进行更深层次的分析和研究以及后续的DVB-S2信号产生、通信对抗等提供可靠的设计指导。为了实现通信系统最大透明化,仅使用认知无线电设备对空间模拟信号进行放大和采样,其余部分全由数字信号处理领域的相关算法完成。文中详细阐述了整个接收平台的硬件设备参数设置和软件系统框架及其内部关键环节的算法实现。关键环节包括符号同步、物理层帧头检测与解析和载波同步等,其中符号同步和载波同步通用于其他通信系统,而物理层帧头检测与解析为针对DVB-S2协议特定设计的环节。最后,以亚洲五号卫星Ku波段上的一个特定节目为例详细说明了DVB-S2信号在接收过程中的处理流程及结果,原始数据传输流最终被正确恢复,该节目视频和音频亦成功播放。 

【文章来源】：计算机科学. 2020,47(04)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

DVB-S2信号接收流程

在数字信号通信系统中,由于接收系统无法准确得知信号的传输状态,很难实现采样位置恰好为目标信号的最优采样点处,因此符号同步就成为了不可或缺的环节。符号同步是利用内插滤波器对已获得的数字信号进行重建,从而恢复出其最佳采样点,并进行二次采样。著名的Gardner符号同步[11]对传统符号同步中的误差检测器进行了新的定义,其算法流程如图2所示。在符号同步中,I,Q两路离散数字信号xI(kTi)和xQ(kTi)先通过插值滤波器插值(其中k代表第k个采样点,Ti表示采样点的时间间隔,即为采样频率的倒数);然后经过Gardner定时误差检测器计算出该信号与本地时钟的相位误差τ(n),n为算法输出的第n个采样点;再通过一个环路滤波器滤除其中的噪声及高频成分,将滤波后的值e(n)送入数控振荡器计算出同步后的最佳插值点位置μk,确定何时输出插值滤波器的插值,从而得到同步后I,Q两路的符号流xI(nTS)和xQ(nTS),TS为同步后相邻两个符号的时间间隔,即符号率的倒数。

此后,将得到的定时误差检测值送入环路滤波器,本文采用锁相环中常用的一阶比例积分结构[14-15],如图3所示。计算增益k1和k2的公式如式(4)和式(5)所示:

【参考文献】：
期刊论文
[1]Gardner定时同步环路参数设计及性能分析[J]. 付永明,朱江,琚瑛珏.  通信学报. 2012(06)



本文编号：3503397