介绍

DVB-S2X标准是DVB-S2规范的扩展，增强了对核心DVB-S2应用程序的支持，并提高了卫星链路的总体效率。DVB-S2X标准支持以下附加功能：万博1manbetx

DVB-S2X适用于各种不同的目标应用，并且接收机根据所使用的应用受到不同类型和级别的射频损伤。本示例设计了用于核心DVB-S2应用的DVB-S2X接收机的同步方面。本示例支持更新的码率、更高的调制方案uch如64、128和256 APSK，以及更小的过滤器卷取选项。万博1manbetx

ETSI EN 302 307-2 Section 6[1]总结了AWGN信道在不同调制方案和码率下的准无错误(QEF)性能要求。操作 ${\mathit{E}}_{\mathit{s}}/{\mathit{N}}_{\mathit{o}}$不同传输模式的范围可被视为距离地面+3或-2 dB ${\mathit{E}}_{\mathit{s}}/{\mathit{N}}_{\mathit{o}}$观察QEF表现的点。因为操作 ${\mathit{E}}_{\mathit{s}}/{\mathit{N}}_{\mathit{o}}$距离较低，载波和符号定时同步策略是具有挑战性的设计问题。

此图总结了示例工作流。

主要处理循环

该示例使用 ${\mathit{E}}_{\mathit{s}}/{\mathit{N}}_{\mathit{o}}$设置为25db，然后计算BER和PER。对调制信号施加载波频率偏移、采样时钟偏移和相位噪声损害，并在信号中加入AWGN。

在接收机处，在匹配滤波之后，运行定时和载波恢复操作以恢复发送的数据。为了提取PL帧，通过各种定时和载波恢复策略处理失真的波形。载波恢复算法是导频辅助的。为了解码数据帧，从PL报头恢复物理层传输参数，例如调制方案、码率和FEC帧类型。为了重新生成输入比特流，对基带（BB）报头进行解码。

由于DVB-S2X标准支持分组和连续传输模式，BB帧既可以万博1manbetx是用户包的串联，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循环冗余检查(CRC)状态和解码位，然后测量PER和BER。

这些框图显示了同步和输入位恢复工作流。

下载DVB-S2X LDPC奇偶校验矩阵数据集

这个例子加载一个带有DVB-S2X LDPC奇偶校验矩阵的mat文件。如果MAT-file在MATLAB®路径上不可用，使用这些命令下载并解压缩MAT-file。

如果~存在(“dvbs2xLDPCParityMatrices.mat”,“文件”)如果~存在('s2xLDPCParityMatrices.zip',“文件”) url =“https://ssd.mathworks.com/万博1manbetxsupportfiles/spc/satcom/DVB/s2xLDPCParityMatrices.zip”；websave ('s2xLDPCParityMatrices.zip'url);解压缩('s2xLDPCParityMatrices.zip'）;终止地址路径(“s2xLDPCParityMatrices”）;终止

DVB-S2X导航辅助模式配置

指定cfgDVBS2X定义DVB-S2X传输配置参数的结构。PLSDecimalCode不支持129和131，因为它们用于生成V万博1manbetxL-SNR帧。只有规则框架是受支撑的。万博1manbetx

cfgDVBS2X。StreamFormat =“TS”；cfgDVBS2X。PLSDecimalCode = 191;%64APSK 7/9带飞行员cfgDVBS2X。分= 50128;cfgDVBS2X。ScalingMethod =“单位平均功率”；cfgDVBS2X.RolloffFactor=0.35；cfgDVBS2X.SamplesPerSymbol=2

cfgDVBS2X=结构体字段:StreamFormat:“TS”PLSDecimalCode:191 DFL:50128缩放方法：“单位平均功率”翻转系数：0.3500样本符号：2

模拟参数

DVB-S2X标准支持灵活的信道带宽。使用万博1manbetx典型的信道带宽，如36 MHz。信道带宽可以变化。本示例中实现的粗略频率同步算法可以跟踪高达输入符号速率11%的载波频率偏移。符号速率计算为B/（1+R），其中B是信道带宽，R是发射滤波器衰减因子。本例中实现的算法可以校正高达10ppm的采样时钟偏移。

simParams.sps=cfgDVBS2X.SamplesPerSymbol；每符号样本%simParams。numFrames = 30;%待处理帧数simParams.chanBW=36e6；%信道带宽，单位为赫兹simParams。首席财务官= 2 e6;%以赫兹表示的载波频率偏移simParams.sco=2；%部分采样时钟偏移%百万分之simParams.phNoiseLevel=“低”；相位噪声电平提供为%“低”、“中”或“高”simParams.EsNodB=25；每符号的能量与噪声的比率%的分贝

本表定义了用于产生应用于传输信号的相位噪声的相位噪声屏蔽（dBc/Hz）。这些噪声屏蔽取自ETSI TR 102 376-1第4.3.2.1.3节图12[2]．

产生因射频损伤而失真的DVB-S2X波形

要创建DVB-S2X波形，请使用HelperDVBS2XRxInputGenerate具有simParams和cfgDVBS2X结构作为输入。该函数返回数据信号、发送和接收的波形、作为结构的物理层配置参数和接收器处理结构。接收到的波形会受到载波频率、定时相位偏移和相位噪声的影响，然后通过AWGN通道。接收机处理参数结构，rxParams，包括参考导频字段、导频索引、计数器和缓冲器。绘制接收符号的星座图以及发送和接收波形的频谱。

[data，txOut，rxIn，phyConfig，rxParams]=HelperDVBS2XRxInputGenerate（cfgDVBS2X，simParams）；disp（phyConfig）

FECFrame: "normal" ModulationScheme: "64APSK" LDPCCodeIdentifier: "7/9"

%接收信号星座图rxConst=通信星座图(“头衔”,“接收数据”,...“XLimits”[1],“YLimits”[1],...“ShowReferenceTellation”假的,...“SamplesPerSymbol”，simParams.sps）；rxConst（rxIn（1:length（txOut）））

%发射和接收信号频谱可视化Rsymb = simParams。chanBW / (1 + cfgDVBS2X.RolloffFactor);Fsamp = Rsymb * simParams.sps;specAn = dsp。简介(“采样器”，Fsamp，...“频道名称”, {传输波形的,“接收波形”}，...“ShowLegend”,真正的);specAn ([txOut rxIn(1:长度(txOut))));

配置接收器参数

在接收机中，对接收到的数据执行符号定时同步，然后进行帧同步。接收机算法包括粗略和精细频率损伤校正算法。载波频率估计算法可以跟踪高达输入符号速率20%的载波频率偏移。粗略频率估计算法可以跟踪高达输入符号速率20%的载波频率偏移频率估计作为频率锁定环（FLL）实现，将频率偏移降低到精细频率估计器可以跟踪的水平。符号定时和粗略频率补偿的首选环路带宽取决于 ${\mathit{E}}_{\mathit{s}}/{\mathit{N}}_{\mathit{o}}$背景

每1476个符号重复一个由36个导频组成的块。粗频误差估计使用36个导频符号中的34个。每个块(34)使用的导频和导频周期(1476)的比率是0.023。使用0.023值作为粗频同步器环路带宽的比例因子是首选。

当你减少 ${\mathit{E}}_{\mathit{s}}/{\mathit{N}}_{\mathit{o}}$，降低环路带宽，以滤除采集过程中的更多噪声。符号同步器和粗FLL收敛所需的帧数取决于环路带宽设置。

帧同步使用PL报头。因为载波同步是数据辅助的，所以帧同步必须准确地检测帧的开始。 ${\mathit{E}}_{\mathit{s}}/{\mathit{N}}_{\mathit{o}}$在决定帧同步的准确性方面起着至关重要的作用 ${\mathit{E}}_{\mathit{s}}/{\mathit{N}}_{\mathit{o}}$值小于3db时，必须对多帧进行同步才能准确检测。

优良的频率估计可以跟踪载波频率偏移高达4%的输入符号率。精细的频率估计必须处理多个导频块，以便将残余载波频率偏移降低到相位估计算法可接受的水平。该相位估计算法能够处理输入符号率的0.02%以下的载波频率误差。

这些设置在rxParams用于同步处理的结构。详细说明low的设置方法 ${\mathit{E}}_{\mathit{s}}/{\mathit{N}}_{\mathit{o}}$值，请参见进一步的探索部分。

rxParams。carrSyncLoopBW = 1依照* 0.023;%环路带宽粗频率估计器%按符号速率标准化rxParams。symbSyncLoopBW = 8e-3;符号定时同步器环路带宽%按符号速率标准化rxParams.symbSyncLock=8；%符号定时所需的帧数%误差收敛rxParams.frameSyncLock = 1;%帧所需的帧数%的同步rxParams.freqlock=5；%毛糙所需的帧数%频率采集rxParams.fineFreqLock=4；%罚金所需的帧数%频率估计%发生符号定时和粗频锁定的总帧数rxParams.initialTimeFreqSync=rxParams.symbSyncLock+rxParams.frameSyncLock+...rxParams.lock；%用于整体同步的总帧数rxParams。totalSyncFrames = rxParams。initialTimeFreqSync + rxParams.fineFreqLock;%使用创建时频同步系统对象%HelperDBS2TimeReqSynchronizer帮助对象timeFreqSync=HelperDVBS2TimeFreqSynchronizer(...“CarrSyncLoopBW”，rxParams.carrSyncLoopBW，...“SymbSyncLoopBW”rxParams.symbSyncLoopBW,...“SamplesPerSymbol”，simParams.sps，...“DataFrameSize”rxParams.xFecFrameSize,...“SymbSyncTransitFrames”，rxParams.symbSyncLock，...“FrameSyncAveragingFrames”, rxParams.frameSyncLock);%初始化错误计算参数[numFramesLost，pktsErr，bitsErr，pktsRec]=deal（0）；%初始化数据索引变量stIdx=0；dataSize=rxParams.inputFrameSize；plFrameSize=rxParams.plFrameSize；dataStInd=rxParams.totalSyncFrames+1；isLastFrame=false；symSyncOutLen=零（rxParams.initialTimeFreqSync，1）；

定时和载波同步和数据恢复

为了同步接收到的数据并恢复输入比特流，通过以下步骤一次处理一帧失真的DVB-S2X波形样本。

而stIdx <长度(rxIn)%每次迭代使用一个DVB-S2X PL帧。endIdx=stIdx+rxParams.plFrameSize*simParams.sps；%在上一次迭代中，将接收到%波形被考虑在内。isLastFrame = endIdx > length(rxIn);endIdx长度(isLastFrame) = (rxIn);rxData = rxIn (stIdx + 1: endIdx);%粗频偏环路收敛后，FLL与减少的环路带宽。如果rxParams.frameCount其他的freqlock=true；终止%检索最后一帧样本。如果isLastFrame resSymb=plFrameSize—长度（rxParams.cfBuffer）；resSampCnt=resSymb*rxParams.sps—长度（rxData）；如果resSampCnt>=0%样本数量不足，无法填充最后一帧syncIn = [rxData;0 (resSampCnt 1)];其他的%剩余样本可填充最后一帧syncIn=rxData（1:resSymb*rxParams.sps）；终止其他的syncIn=rxData；终止%应用匹配滤波、符号定时同步、帧%同步，并进行粗频偏补偿。[GrossFreqSyncout，syncIndex，phEst]=timeFreqSync（syncIn，GrossFreqLock）；如果rxParams.frameCount<=rxParams.initialTimeFreqSync symSyncOutLen（rxParams.frameCount）=长度（粗略频率同步输出）；如果任何(abs(diff(symSyncOutLen(1:rxParams.frameCount))) > 5)错误(['符号定时同步失败。循环将不会停止'...'收敛。不会恢复任何帧。请更新symbSyncLoopBW'...'参数根据EsNo设置进行适当的循环收敛。']);终止终止rxParams.syncIndex=syncIndex；%的PL帧开始索引位于正在处理的块的中间。%从精细频率估计开始，处理作为PL帧进行。%缓冲区用于存储填满一个PL帧所需的符号。如果isLastFrame FINEFREKIN=[rxParams.cfBuffer；粗略频率同步]；其他的fineFreqIn=[rxParams.cfBuffer；粗略频率同步输出（1:rxParams.syncIndex-1）]；终止%使用HelperDBS2FineFrequest估计精细频率误差%辅助函数。%向条件检查添加1，因为缓冲区用于获取一个PL%帧为循环计数引入一个延迟。如果（rxParams.frameCount>rxParams.initialTimeReqSync+1）&&...（rxParams.frameCount<=rxParams.totalSyncFrames+1）rxParams.fineFreqCorrVal=HelperDVBS2FineFrequest(...fineFreqIn（rxParams.pilottind），rxParams.numplotblks，...rxParams.refPilots，rxParams.fineFreqCorrVal）；终止如果rxParams.frameCount>=rxParams.totalSyncFrames+1 fineFreqLock=true；其他的fineFreqLock = false;终止如果细频锁%通过输入符号速率规范化频率估计%frequest=角度（R）/（pi*（N+1）），其中N（18）是元素的数量%用于计算中自相关（R）的平均值% HelperDVBS2FineFreqEst。Frequest=角度（rxParams.fineFreqCorrVal）/（pi*（19））；%使用frameCount和plFrameSize生成符号索引。%从rxParams.frameCount中减去2，因为缓冲区用来得到1%PL帧为计数引入一个延迟。印第安纳州= (rxParams.frameCount-2) * plFrameSize: (rxParams.frameCount-1) * plFrameSize-1;phErr = exp (1 j * 2 *π*频率*印第安纳州);fineFreqOut = fineFreqIn。* phErr (:);%使用HelperDVBS2PhaseEst估计相位误差%辅助函数。[phEstRes，rxParams.prevPhaseEst]=HelperDBBS2PhaseEst(...fineFreqOut（rxParams.pilotInd）、rxParams.refPilots、rxParams.prevPhaseEst）；%补偿剩余的频率和相位偏移%%HelperDVBS2PhaseCompensate helper函数。%使用两帧进行初始相位误差估计%第二帧，使用前一帧的相位误差估计值，然后补偿当前帧。%在帧计数比较中添加3以说明延迟：1%由于rxParams.cfBuffer延迟而产生的帧和用于相位的两个帧%误差估计。如果rxParams.frameCount > = rxParams。totalSyncFrames + 3 phaseCompOut = helperdvbs2phasecompout (rxParams.ffBuffer，...rxParams.pilotEst，rxParams.pilotInd，phEstRes（2））；终止rxParams。ffBuffer = fineFreqOut;rxParams。飞行员= phEstRes;%数据部分上的相位补偿由以下步骤执行：%插值在连续导频上计算的相位估计%块。数据的第二阶段估算不可用%最后一帧中最后一个导频块之后的部分。因此，%在系统中所有导频块上计算的相位估计斜率%最后一帧被外推并用于补偿相位最终数据部分的%错误。如果isLastFrame pilotBlkLen=36；%符号pilotBlkFreq=1476；%符号平均坡度=平均值（差值（phEstRes（2:end））；chunkLen=rxParams.plFrameSize-rxParams.pilotInd（结束）+...rxParams.pilotInd（pilotbllen）；estEndPh=phEstRes（end）+平均坡度*chunkLen/PilotbleFreq；phaseCompOut1=HelperDVS2PhaseCompensate（rxParams.ffBuffer，...rxParams.pilotEst、rxParams.pilotInd estEndPh);终止终止%恢复输入位流。如果rxParams.frameCount > = rxParams。totalSyncFrames + 3 isValid = true;如果isLastFrame syncOut=[phaseCompOut；phaseCompOut1]；其他的syncOut=相位合成；终止其他的isValid=false；syncOut=[]；终止%更新缓冲区和计数器。rxParams。cfBuffer = coarseFreqSyncOut (rxParams.syncIndex:结束);rxParams.syncIndex=syncIndex；rxParams.frameCount = rxParams.frameCount + 1;如果isValid数据有效信号%使用HelperDVBS2XPLHeaderRecover helper解码PL报头%帧的开始（SOF）是26个被丢弃的符号头码解码前的%。它们只需要框架%的同步。rxPLSCode = syncOut (1:90);%帧的前90个符号是PL头[plsDecCode，phyParams]=HelperDVBS2XPLHeaderRecover（rxPLSCode，rxParams.s2xStatus）；%验证解码的PL报头。如果plsDecCode~=cfgDVBS2X.PLSDecimalCode fprintf(“%s\n”,“PL标头解码失败”)其他的%解调与解码对于frameCnt=1:length（syncOut）/rxParams.plFrameSize rxFrame=syncOut（（frameCnt-1）*plFrameSize+1:frameCnt*plFrameSize）；%利用小波变换估计噪声方差%helperDVBS2NoiseValestimate辅助函数。据nVar = HelperDVBS2NoiseVarEstimate (rxFrame rxParams.pilotInd,...rxParams.refPilots rxParams.normFlag);%数据从符号91开始（在标题符号之后）。rxDataFrame=rxFrame（91：结束）；%使用HelperDBS2XBBFrameRecover恢复BB帧%辅助函数。rxBBFrame = HelperDVBS2XBBFrameRecover (rxDataFrame phyParams,...rxParams.plScramblingIndex，rxParams.numplotblks，nVar，false）；%通过使用恢复输入位流%HelperDVBS2StreamRecover helper函数。如果strcmpi (cfgDVBS2X。StreamFormat,“GS”)&&&~rxParams.UPL[decBits,isFrameLost] = HelperDVBS2StreamRecover(rxBBFrame);如果~isFrameLost&&length（decBits）~=dataSize isFrameLost=true；终止其他的[decBits，isFrameLost，pktCRC]=HelperDVBS2StreamRecover（rxBBFrame）；如果~isFrameLost&&length（decBits）~=dataSize isFrameLost=true；pktCRC=zero（0,1，“合乎逻辑”）;终止%计算TS或GS分组的数据包错误率%模式。pktsErr=pktsErr+numel（pktCRC）-sum（pktCRC）；pktsRec=pktsRec+numel（pktCRC）；终止如果~isframets=sprintf(' % s ',“BB头解码已通过。”）;其他的ts = sprintf (' % s ','BB报头解码失败。'）;终止%计算丢失的帧数。CRC的失败%基带报头被认为是帧丢失。numFramesLost = isFrameLost + numFramesLost;流('%s(丢失的帧数= %1d)\n'，ts，numFramesLost）%计算错误位。bitInd=（dataStInd-1）*dataSize+1:dataStInd*dataSize；如果isLastFrame&&~isFrameLost bitsErr=bitsErr+sum（数据（比特数）~=decBits）；其他的如果~isFrameLost bitsErr=bitsErr+sum（数据（比特数）~=decBits）；终止终止dataStInd=dataStInd+1；终止终止终止stIdx = endIdx;终止

BB头解码通过。（丢失帧数=0）BB头解码通过。（丢失帧数=0）BB头解码通过。（丢失帧数=0）BB头解码通过。（丢失帧数=0）BB头解码通过。（丢失帧数=0）BB头解码通过。（丢失帧数=0）BB头解码通过。（丢失帧数=0）BB头解码通过。（丢失帧数=0）BB头解码通过。（丢失帧数=0）BB头解码通过。（丢失帧数=0）BB头解码通过。（丢失帧数=0）BB头解码通过。（丢失帧数=0）

可视化和错误日志

绘制同步数据的星座图，并计算BER和PER。

%同步数据星座图SyncConsist=通信星座图(“头衔”,“同步数据”,...“XLimits”,[-1.7 1.7],“YLimits”,[-1.7 1.7],...“ShowReferenceTellation”，false）；syncConst（syncOut）

%错误度量显示%对于GS连续流如果strcmpi (cfgDVBS2X。StreamFormat,“GS”)&&&~rxParams.UPL如果(simParams.numFrames-rxParams。totalSyncFrames == numFramesLost) fprintf(“所有帧都丢失。无法从BB帧中检索任何位。”)其他的ber=bitsErr/（（dataStInd rxParams.totalSyncFrames）*数据大小）；fprintf('误码率：%1.2e\n', ber)终止其他的%用于GS和TS分组流如果pktsRec==0 fprintf(“所有帧都丢失。无法从BB帧检索数据包。”)其他的如果strcmpi (cfgDVBS2X。StreamFormat,“TS”)pktLen=1504；其他的pktLen = cfgDVBS2X.UPL;%包括同步字节的上行长度终止数量= bitsErr / (pktsRec * pktLen);每= pktsErr / pktsRec;流('每：%1.2e\n'，per）fprintf(“方方面面:% 1.2 e \ n”, ber)终止终止

每:0.00 e + 00

误码率：0.00e+00

进一步的探索

对于AWGN中假设完全同步的BER模拟，请使用HelperDVBS2XBitRecover帮助函数来评估接收器性能。请参阅HelperDVBS2XBitRecover有关如何配置的同步参数的详细信息rxParams为其他cfgDVBS2X和simParams的“进一步探索”部分带射频损伤和校正的端到端DVB-S2模拟关于如何配置的同步参数rxParams为其他cfgDVBS2X和simParams设置。对于更高的调制方案，如64 APSK及以上，此表显示了符号定时循环收敛所需的典型帧数。

附录

该示例使用以下辅助函数：

参考文献