卫星数字视频广播（DVB-S）解调器（demodulator）的仿真与实现

摘要

由于卫星数字视频广播DVB-S具有覆盖面广，接收方便，传送节目多，内容丰富等多方面优点，DVB-S正在全世界范围内被广泛地采纳，应用于数字电视广播系统中。 在卫星广播系统中，传输上使用了单工广播方式，频段上则使用了C 波段或者Ku波段频率资源。但由于不同的卫星运营商之间具有不同的对卫星频谱的分配方案，加上信号源的组成方式也不一样，造成卫星之间甚至同一颗卫星内信道的符号率变化范围比较大，一般在45Msps ~ 1Msps之间。这些都是对接收机设计的巨大挑战。 因此，在接收机设计方面，需要对具体的卫星进行实时的信道扫描，以正确地区分符号率大小以及相应中心频点位置。同时，还需要设计灵活而稳定的同步模块，以针对各种信道参数进行收敛和锁定。这些指标是衡量接收机乃至整个系统的性能和稳定性的关键问题。 针对这些问题，本文将分析DVB-S系统在不同信道状况下的性能，并对DVB-S的发送和信道进行相关的建模和仿真，构造一个DVB-S物理层的仿真系统，设计其物理层接收解调器（demodulator）的具体算法与结构实现。研究的对象包括发送机，信道模型以及接收机整个系统。最后，鉴于仿真的性能曲线，得到本方案的实现损耗（Implementation Loss）的具体大小。 发送机部分将按照EN300421的标准的来设计，以保证信号的兼容性。 信道部分首先将针对各种信道效应进行建模，比如噪声，频率偏差，时钟偏差，载波漂移，直流偏差等破坏性因素；同时构造各种形状的信道频谱组合，以模仿实际情况下的各种接收情形；作为补充，本文还将对DVB-S信号特性，如ADC有效位宽和信号峰均比PAPR等进行推导和分析。 接收机部分将设计DVB-S解调器具体结构，其中将重点针对关键模块（比如自动信道扫描和时钟/载波同步等）作具体的算法研究，比较，性能分析以及定点结构化实现；其他的模块也一并进行简单介绍。但本文的主要研究方向是自动扫描和同步过程（包括时钟同步和载波同步）。 最后的部分，基于仿真所得的性能数据，本文将分析所提议方案的性能并计算最终的设计损耗。