CC BY
3
УДК 621.376.9
Метод розшзнавання сигнал!в стандартов DVB-S2 та DVB-S2X на ochobî ефективного декодування поля PLHEADER
Круглик О. С, Семенов В. Ю.
ТОВ "Дельта СНЕ", м. Киш, Украша E-mail: olchius2008L<tukr.ncl
kijibkictb радюелектрошшх npuctpoïb постайпо збглынуеться. Це призводить до жорстких вимог щодо захищепост! в!д шум!в та чутливост! пових пристро"1в зв'язку. Ниш ienye широкий спектр метод!в. яш використовуються для реал!зацп пристро1в зв'язку з високим р!впем завадостшкост! па основ! алгоритмов ефективпо"1 демодуляцп та декодуваппя. Одшею з осповпих частил процесу прийому цифрового сигналу е визиачеппя того, який само сигнал поступав па вх!д приймача. Цей процес зводиться до скапуваш1я частот i в1дпов1дпо до детектуваппя иараметр!в сигпал1в та е важливою складовою систем цифрового радюзв'язку. Детектуваш1я сигналу забезпечуе подалыну правильпу обробку та штерпретацпо прийпято1 шформацп. В статт! розгляпут! сигпали. як! передаються зпдпо стандарту DVB-S2 i його розширешн рев!зп DVB-S2X. Обпдв! Bepciï стандарту мають майже одпакову структуру-па ф1зичпому piBiii. Под1бшсть снгпал1в ф1зичпого р!впя призводить. иаприклад, до того, що при пев1рпому палаштувапш частоти. приймачем DVB-S2 може прийматися сигнал стандарту DVB-S2X. В такому випадку пеможлнво забезпечптн правильпу обробку передано!' шформацп. Розробка ефективного методу виявлеппя рев!зп та декодуваш1я службово'1 шформацп ф!зичпого р!впя DVB-S2/S2X стандарту впр!шуе дапу проблему i розширюе можливост! проектуваппя iioboï цифрово'1 електрошки та систем зв'язку з високою стшшстю до шум!в. В дашй робот! представлено детектор, який дозволяв визпачити до яко"1 рев!зп палежить передапий сигнал та визпачити параметри фрейму. Детектор скла-даеться 1з систем кадрово'1 еппхрошзацп, демодулятора та декодера поля PLSCODE. Запропоповапо формули розрахупку 61т поля PLSCODE i декодуваппя службово'1 шформацп в1дпов1дпо для стандарте шнрокосмугового оповщеппя DVB-S2 та DVB-S2X. Розроблепо програмпу модель описапого методу. Викопапо експеримептальш розрахупки ROC криво!' та ймов1рпост! пропуску в!д сшвв1дпоше-ппя сигнал/шум. Отримаш результатп моделюваш1я показують ефектившеть запропоповапого методу детектуваш1я пав!ть при пегативпих сшвв1дпошеппях сигнал/шум.
Клюноог слова: DVB-S2: DVB-S2X: pi/2BPSK: скапуваппя сигналу: виявлеппя сигналу: демодуляц!я сигналу: PLSCODE декодуваппя: сипхрошзац1я кадр!в
DOI: 10.20535/RAD АР. 2021.87.39-45
Вступ
Широкосмугове мовлоння на основ1 стандарту ВУВ-Б2 с популярним способом передали шформащ! супутниковими каналами зв'язку [1 4]. Розширо-ною та покращоною вераяо стандарту ВУВ-Б2 с стандарт ВУВ-82Х. який забозпочуе бшыну про-дуктившеть та ефектившеть широкосмугових ште-рактивних супутникових мереж [4. 5]. Розроблено багато р1зних мотод1в прийому та демодулягщ сигна-«шв стандарту ВУВ-Б2 та ВУВ-Б2Х [3]. однак доей но придшоно достатньо уваги методам 1х розшзнаван-ня. Зокрема. така задача виникас при скануванш спектра частот канал1в з метою виявлеппя сигнал1в вказаних стандартв та правильного декодування передано! корисно! шформащ!. Бшыно того. ф1зич-
ний р1вонь стандартав ВУВ-Б2 1 ВУВ-Б2Х е довсип схожим. Тому 1х детектування. за методом знаход-ження королягщ заголовшв (РЬНЕАВЕК). задачу розр1зноння сигнал1в цих стандартв не вщлшуе. У той же час. внаелвдок нов1рного розшзнавання вер-с1Т стандарту може виникнути ситуащя коли модем ВУВ-Б2 приймас сигнал стандарту ВУВ-82Х. однак передана шформащя декодусться нов1рно.
3 огляду на вигцесказане. в дашй робот про-понусться спойб детектування 1 класифшащ! ворЙ1 ВУВ-82/82Х стандарту при мпималышх помил-ках його розшзнавання ввдносно попередньо1 ворЙ1 БУВ-82. Основна суть методу, що пропонуеться. полягас в декодуванн1 поля РЬЗССШЕ п1сля зна-ходження 1 демодулящ! поля РЬНЕАВЕК. Наведено алгоритм, що реал1зус запропонований метод.
Експериментальш результаты евщчать про високу роздшьну здатшеть запропонованого методу детек-тування навгть при негативних сшввщношеннях сигнал/ шум
PLSCODE за наступними виразами:
CsoFk = Sks*k+1 = ±j,k = 1,2,..., 24,25, (2)
1 Анал1з шнуючих ринень
1снуе багато метод1в детектування ВУВ-Я2 сигналив. Як правило, вони можуть бути застосоваш й для детектування сигиалш стандарту ВУВ-Я2Х [6 10]. Запропоноваш методи внкористовують зна-ходження вщомоТ ушкально! вставки в сигналь Згь дно до рекомендацш ВУВ-Я2 1 ВУВ-Я2Х, фрейм ф1зичного р1вня складаеться г 5 поля РЬНЕАВЕИ та поля кодованих даннх ХГЕСГКАМЕ (Рис. 1). РЬНЕАВЕК складаеться ¡з пол1в БОГ 1 РЬБСОВЕ. Поле БОЕ складаеться 1з 26 символ1в 1 е уткаль-нпм, тобто не змшюе значения пщ час передава-ння та служить для сигнал1заци початку фрейму. РЬБСОВЕ мае довжину в 64 символы, може змшю-ватнея 1 несе в соб1 шформащю про параметрп поля ХГЕСИ1АМЕ.
=
25
Е
fc=1
45
г к r*+1 C*SOFk + > R2 т — 1 ^2m СрLSCm
CpLSCm = S2m-1 «2т = ±3, m = 1, 2,..., 44, 45, (3)
де s - передан! символы поля PLHEABER.
Схема р1зницевого корелятора показана на Рис. 2.
Рис. 1. Структура фрейму фгшчного р1вня ВУВ-82/82Х стннднртш
У низщ роб1т розглядаеться кадрова синхрошза-щя, що базуеться на так званому метол! штеграци теля виявлення (РВ1) [7,9], а також на методах як1 виходять г 5 критер1ю приблизно! максимально! иравдопод1бност1 (МЬ) [10]. В основному вони зво-дяться до знаходження р1зницево! кореляцн з полем БОЕ чи г! иовним заголовком РЬНЕАВЕИ. оскшьки саме р1зницева корелящя дае змогу знайти початок фрейму при великих змпценнях носшно! частоти, яке може досягати 20% вщ символьно!" швидкость Ргшнпева корелящя згщно до рекомендацн ЕТБ1 [1] знаходиться за (формулою:
(1)
де д _ коефыцент р1зницево! кореляцн, г позна-чае прийнятий символ SOF, R - отримат символи PLSCOBE, CSOF та — вщповщш диферен-
щальш коефщенти, отримаш вщповщно для SOF i
Рис. 2. Р1зницевий корелятор з полем РЬНЕАВЕИ
За допомогою розглянутих способ1в можна знайти позищю початку фрейму та впзначптн, що сигнал вщноситься до стандарту ВУВ-Б2 або ВУВ-Б2Х. Однак, вказаш способи не забезиечують роз-шзнавання конкретно! верен стандарту Б2 чи Б2Х у ирийнятому сигнал!. В данш робота проионуе-ться метод детектування та класифшацГ! стандарту, що базуеться на декодуванш заголовку та викори-станш специф1чних особливостей формування поля РЬНЕАВЕИ.
2 Особливост1 формування поля PLSCODE
PLS (Physical Layer Signalling) це поле си-гнал1зацн фгшчного р1вня, яке мктить 8 бтв си-гнал1зацГ! (b0,Ь1,... ,Ь7) [ ]. Найбшып значущпй 6iT (MSB) bo вказуе, чи вщноситься PLHEABER до звичайного набору МОВСОВ BVB-S2 (bo = 0) або до МОВСОВ, що визначено стандартом BVB-S2X (b0 = 1).Biт Ь0 вщеутнш в рекомендацн до стандарту BVB-S2, згщно до якого поле PLS складаеться лише is 7 6iT. Б1ти сигнал1зацн складаються гз поля TYPE (б1ти b6, Ь7) i поля МОВСОВ (6iTn 61,... ,b5). В пол1 МОВСОВ мктиться шформащя про тип модуляци та швцщасть кодування фрейму. Поле TYPE несе шформащю про довжину кодованого блоку та наявшеть або вщеутшеть шлот-символ1в у фрейму даннх. Б1ти PLS кодуються за схемою, що показана на Рис. 3, де (32,7) code це генеруюча матриця G (4). На внхолд схеми кодування формуеться поле PLSCOBE довжиною 64 oir н.
Метод розшзнавання сигнал1в стандартав DVB-S2 та DVB-S2X на ochobI ефективного декодування поля PLHEADER 41
G =
Рис. 3. Схема кодування PLS
10010000101011000010110111011101 01010101010101010101010101010101 00110011001100110011001100110011 00001111000011110000111100001111 00000000111111110000000011111111 00000000000000001111111111111111 11111111111111111111111111111111
01110001100111011000001111001... 00101010011010000100010110111111010.
l2i-1 = Q2i-1 = (1/V2)(1 - 2У2г-1),
hi = -Я2г = -(1/V2)(1 - 2У2г ), г = 1, 2,..., 13,
якщо Ь0 =0:
l2i-1 = Q2i-1 = (1^л/2)(1 - 2У2г-1), hi = -Я2г = -(1/V2)(1 - 2У2г ), г = 14,15,..., 45,
(7)
якщо Ь0 = 1:
/2<-1 = -Q2-1 = -(1/V2)(1 - 2^-1), l2i = Qli = -(1/V2)(1 - 2У2г), i = 14,15,..., 45,
3 Метод детектування S2/S2X сигнал1в
.
Дал1 вихщн1 б1ти PLSCODE додатково скрем-блюються наступною двшковою послщовн1стю:
(5)
Поле SOF - це вщома послщовн1сть довжиною 26 символ1в, яка вказуе на початок фрейму. Весь PLHEADER (включаючп поле SOF), представлений бпювою послщовшстю ,у2,..., у90), модулюеться в 90 к/2BPSK символи за правилами:
(6)
(8)
де I - синфазна складова сигналу, Q - квадратурна складова сигналу.
DVB-
Для детектування та класифжацп стандарт1в DVB-S2 та DVB-S2X пропонуеться метод, який включае в себе знаходження початку фрейму за допомогою обчислення р1зницево1 кореляцп [9], де-модулящю PLHEADER [11] i декодування поля PLSCODE, кодування якого описане в другому роз-дт дано!' роботи. Функщональна схема запропоно-ваного методу детектування показана на Рис. 4.
Рис. 4. Функщональна схема методу детектування поля PLSCODE
Послщовшсть поля SOF пропонуеться декодува-ти за формулами (9,10):
У2-1 =0.5(1 -sign(Q2%-1+hi-1)), i = 1, 2,..., 13,
(9)
У2г = 0.5(1 -sign(Q2l- 12г)), i = 1,2,..., 13. (10)
Класифжащя того, який саме стандарт вико-ристовуеться в переданому сигналк DVB-S2 або DVB-S2X, зводиться до знаходження 6iTy b0. Ltic-ля класиф1кащ1 стандарту передавання виконуеться декодування 6iT поля PLS. 1з формул (7) i (8) можна визначити, що детектування дв1йково1 послщовно-CTi PLSCODE (у) розраховуеться виходячи i3 двох наступних гшотез:
1) сигнал передаеться згщно стандарту DVB-S2:
V2i— 1 =0.5(1 - sign(Q2%-1 + Ьг г = 14,15,..., 45,
)),
у2£ =0.5(1 - sign(Q2i - hi)), i = 14,15,..., 45;
(П)
2) сигнал передаешься зпдно стандарту DVB-S2X:
y^i =0.5(1-signQi-i-hi-i)),
i =14,15,
, 45,
уь2г1Х =0.5(1-sign(-Q2 i-h i)),
(13)
(14)
i =14,15,..., 45,
де yS2 - 6iTH PLSCODE розраховаш для стандарту DVB-S2, yS2X - 6iTH PLSCODE розраховаш для стандарту DVB-S2X. Дат проводиться дескремблю-вання отриманих послщовностей (10-13) з поелвдов-шетю (5).
1з Рис. 3 видно, що на виходо схеми кодуван-ня непарн1 б1ти поля швертуютьея при 67 =0 або дублюються при Ь7 = 1. Тому виб1р правильного Bapiairay (11,12) або (13,14), зводиться до знаходже-ння бтв bo та 67, яш можна розрахуватн наступним чином:
fbo = 1, LS2 >LS2X ( bo = 0, LS2 <LS2X ,
L
S2 _
45
¿=14 45
S2 i®y|2 mod(16),
LS2X mod(16), (17)
14
Отжс, 6îtii вибираються за правилом (18):
i y = yS2X, Ъо = 0 \y = yS2, Ъо = 1.
(18)
(b6 = 1, Lb6 > 16
[be = 0, Lbe < 16 ,
де Lbe обчислюеться за формулою:
e
Lbe = 2(У2г-i® I] bn-ign,j),
n=2
¿ = 14,15,..., 45, j = 1, 2,..., 32,
n,
В якосп критерпо прийняття pinieiiim в запропо-нованому метода використовуеться значения похиб-ки edet, яка розраховуеться за формулою ( ). Ця похибка може приймати значения в1д 0 до 1, де значения 0 вщповщае максималыий iraoBipiiocTi того, що отримаш даш на виходо детектора сшвпадають з переданими:
Г edet = (1/LS2X + 1/Lbe + еsof)/3, Ьо = 1 ( . \ edet = (1/ LS2 + 1/ Lbe + zsof)/3, Ъо =0 ,
де esOF - б1това похибка отриманих 6iT поля SOF.
В якосп правила прийняття piinoiiira виконуе-ться nopiBiramra похибки (22) i3 заданнм порогом Thr:
edet < Thr, правильна детектування
det > Th ,
(23)
(15)
де LS2 ï LS2X - коефшденти похибки класифпса-ци DVB-S2 та DVB-S2X стандартв вщповщно, яш зиаходяться за формулами:
(16)
Би Ь7 вщповщио знаходиться за формулою ( ):
45
= 1,1] У21 Ф У21 -1 > 16
г=514 (19)
Ь? = 0, £ У2г Ф У2¿-1 < 16.
г =14
саме знаходження би Ь0, Ь1,..., Ь6 поля PLS, пропо-нуеться алгоритм А1, якнй оснований на властиво-стях узагальиеного коду Рвда-Маллора 1-го порядку [ , ]. В1т Ъе знаходиться за формулою
(20)
(21)
Алгоритм А1.
1. На входа використовуеться послщовшсть У2г-1, ¿ = 14,15,...,45 (18).
2. втах = 2^ -1 -1, ¿= 14,16,...,44.
3. Для к = 1, 2,..., 5 виконуються иункти 4-6 алгоритму А1.
4. Непарш значения «тах ирисвоюються вагово-му вектору г^, парш значения «тах ирисвоюються ваговому вектору гб2-
5. Рахуеться « =го1 + го2 та «2 =го1 — гд2.
32/2к 32/2к
6. Якщо £ |«1п| < £ |«2п|> ТО « тах в2 1
п=1 п=1
Ьк = е втах = «11 Ък =0.
7. Розраховуеться Ь6 ( ).
8. Знаходиться похибка е^ ( )•
9. edet пор1внюеться з задании порогом ТЬг ( ) 1 виконуеться прийняття ршмння.
4 Результати експерименталь-них дослщжень
В програмному середовшщ моделювання Matlab розроблено код алгоритму детектування. На ocuoBi моделювання розраховано криву робочих характеристик приймача, receiver operating characteristic curve (ROC) [14,15], та заложшеть fiMOBipnocri пропуску, miss detection probability (MDP), в заложно-CTi в1д сшвввдношоння сигнал/шум (SNR). Крива ROC це граф1к, що показуе ефективн1сть модел1 класиф1кащ1 при Bcix можлпвпх порогах класифь кащ'ь Ця крива будуеться на ociiobI розрахунку двох параметр1в: правильно! позитивно! класифжа-цИ, true positive rate (TPR), i помилково! позитивно! класиф1кащ1, false positive rate (FPR). Одним i3 важливих иоказник1в класифшада! с розрахунок плопц пщ кривою ROC, area under the curve (AUC). AUC це глобалышй показник здатиост1 детектора розр1зняти, наск1льки правильно виконуеться кла-сифшадая чи навпакп. При AUC 0.5 (найирший
{
випадок) - класифжатор вщповщае детектору з ви~ падковим прийняттям ргшеиня, тод! як при AUC = 1 класифжатор мае досконалу роздшьну здатшсть. Тестування проводилось за наступним алгоритмом:
1. Формуються фрейми ф!зичного р!вня \з вама можливими вар!антами PLHEADER, зпдно до рекомендацп DVB-S2/S2X.
2. До змодельованих даиих N раз!в додае-ться випадковий адитивний бший rayciB шум (АБГШ) для отримаиня статистичних розра-хуншв необхщних для побудови ROC i MDP характеристик.
3. Дан! з шумом, при фжсоваиому значены SNR, подаються на вхщ алгоритму детектування (Рис. 4), Ï3 вслма можливими значениями порогу Thr, для розрахунку параметр!в, яш не-обхщы при побудов! ROC криво!'.
4. Вибираеться nopir Thr при заданы ймов!рно~ ctî пропуску, яка була розрахована при побу-дов! ROC криво*1 (див. пункт 3), за класичним критер!ем Неймаиа-Шрсона.
5. При заданому пороз! Thr (див. пункт 4), до змодельованих даних додаеться АБГШ з pi-зними значениями SNR, дал! дан! подаються на вхщ алгоритму детектування (Рис. 4) i розраховуеться ймов!ршсть пропуску, MDP.
Зпдно до рекомендацп DVB-S2, найменший SNR, при якому можливе достов!рне приймання даних, р!вний -2.35 dB. Для отримаиня бшып перекон-ливих результат!в, при побудов! ROC криво!* в тест! використовувалось значения SNR = -3 dB (Рис. 5).
Рис. 5. ROC крива для запропонованого методу детектування при SNR = -3 dB
На основ! даних ROC криво!* (Рис. 5) було роз-раховано значения AU С = 0.996. Отримане значения AUC вщповщае високш роздшьый спроможност! запропонованого методу детектування.
За класичним критер!ем Неймана-Шрсона, при фжсоваиому значены ймов1рност! хибно!* тривоги
false alarm rate (FAR) 1 x 10- 2, вибрано nopir Thr = 0.38 (23). Розраховано характеристику MDP при Thr = 0.38, графж яко!* показаний на Рис. 6. 1з побудовано!* залежност! MDP вщ SNR (Рис. 6) видно, шо запропонований метод детектування забез-печуе ймов!ршсть пропуску 0.156 при SNR = -6 dB та ймов!рнють 0р00уСКу менШу за 2.3 x 10-5 при SNR > -2 dB.
Рис. 6. Залежшсть MDP вщ SNR для запропонованого методу детектування
Висновки
Запропоновано метод детектування та класифь каци DVB-S2 i DVB-S2X сигнал гв, ключовими еле-ментами в якому е корелятор, демодулятор та детектор, який визначае рев1згю стандарту DVB-S2/S2X та декодуе службову шформацш PLSCODE. Детектор дае змогу визначити чи передаеться сигнал зпдно стандарту DVB-S2, або стандарту DVB-S2X. Ва-жливими складовими даного методу детектування е cnoci6 розрахунку бтв PLHEADER (заголовшв) та декодування 6îtoboï послщовноеш поля PLSCODE. Приймання ргшення, щодо результат!в детектування визначаеться похибкою, яка розраховуеться при декодуванш.
Розроблено експериментальну модель даного алгоритму в програмному середовипп Matlab. В моде-л\ розраховано залежысть MDP (ймов!рност1 пропуску) вщ SNR (вщношеиня сигнал-шум), зпдно до яко!* ймов!рысть пропуску приймае значения 0.156 при SNR = -6dB, а при SNR = -2dB ймов!р~ н1сть Пр0ПуСКу вщповщае значению 2.3 x 10-5 i р!зко зменшуеться при збшыпенш сыввщношення сигнал/шум. KpiM того, в якост! показника роздшь-hoï здатност! запропонованого способу, побудовано ROC криву при SNR = -3dB, на основ! яко!* визна-чено показник AU С = 0.996. Отримаш експеримен-тальш характеристики MDP, ROC i AUC показують високу ефективысть представленого способу детектування, а отже i декодування поля PLHEADER, для сигнагйв, як! передаються за стандартами DVB-S2 i DVB-S2X, нав!ть при негативних значениях SNR.
References
[1] Digital Video Broadcasting (DVB). User guidelines for the second generation system for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications (DVB-S2). (2005). European Telecommunications Standards Institute (ETS1), Vol. 102 376 VI.1.1, pp. 73-85.
[2] Samir .lasim Mohammed, Zaid Saadi Hussein. (2020). Design and implementation DVB-S & DVB-S2 systems. Indonesian .Journal of Electrical Engineering and Computer Science, Vol. 20, No. 3, pp. 1444-1452. DUl:10.11591/ijeecs.v20.i3.ppl444-1452.
[31 Lábsky B. and Kratochvil T. (2010). DVB-S/S2 satellite television broadcasting measurement and comparison. 20th International Conference Radioelektronika 2010, pp. 1-4, doi: 10.1109/RAD10ELEK.2010.5478588.
[4] Digital Video Broadcasting (DVB). Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications. Part 11: S2-Extensions (DVB-S2X) (Optional). (2014). DVB Document A83-2 March 2011
[51 Bachir A. B. Ali, Zhour M. and Ahmed M. (2019). Modeling and Design of a DVB-S2X system. 2019 5th international Conference on Optimization and Applications (ICOA), pp. 1-5. doi: 10.1109/1COA.'2019.8727700.
[6] Lee Y.-S., Kook 1. (2019). Integrated DVB-X2 Receiver Architecture with Common Acceleration Engine. Applied Sciences, Vol. 9, Iss. 19, 3983. doi:10.3390/app9193983.
[7] Gómez-Casco D., López-Salcedo 1. A. and Seco-Granados G. (2019). Optimal Post-Detection Integration Techniques for the Reacquisition of Weak GNSS Signals. IEEE 'transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 56, No. 3, pp. 2302-2311. doi: 10.1109/TAES.2019.2948449.
[8] Miyashiro H., Boutillon E., Roland C., Vilca 1. and Díaz D. (2016). Improved Multiplierless Architecture for Header Detection in DVB-S2 Standard. IEEE International Workshop on Signal Processing Systems (SiPS), pp. 248-253. doi: 10.1109/SÍPS.2016.51.
[9] Kruhlyk O. S., Pavlenko M. P. (2015). Frame-based synchronization adaptive method for systems based on DVB-S2 standard on FPGA. Visnyk NTUU KP1 Seriia -Radiotekhnika Radioaparatobuduuannia, Vol. 62, pp. 77-86. doi: 10.20535/RADAP.2015.62.77-86.
[101 L(í(í U.-U., Kim P., and Sung W. (2009). Robust Frame Synchronization for Low Signal-to-Noise Ratio Channels Using Energy-Correlated Dillerential Correlation. EURAS1P .Journal on Wireless Communications and Networking, Vol. 2009, Article number: 345989. doi:10.1155/2009/345989.
[11] Kruhlyk O. S., Kaliuzhnyi O. Ya., Semenov V. Yu. (2019). Efficient QPSK signal demodulation in channels with unfavorable conditions of radio reception. Visnyk NTUU KP1 Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduuannia, Vol. 78, pp. 13-18. DOI: 10.20535/RADAP.2019.78.13-18.
[12] Reed 1. (1954). A class of multiple-error-correcting codes and the decoding scheme. Transactions of the IRE Professional Group on Information Theory, Vol. 4, No. 4, pp. 38-49. doi:10.1109/TlT.1954.1057465.
[131 Abbn E„ Shpilka A. and Ye M. (2020). Reed Muller codes: Theory and Algorithms. Cornell University.
[14] Hanlov 1. A. and McNeil В. 1. (1982). The meaning and use of the area under a reeeiver operating characteristic (ROC) curve. Radiology.. Vol. 143, No. 1, pp. 29-36. doi: 10.1148/radiology. 143.1.7063747.
[151 Khalid S. S. and Abrar S. (2013). Area under the ROC Curve of Enhanced Energy Detector. 2013 llth International Conference on Frontiers of Information Technology, pp. 131-135. doi:10.1109/FlT.2013.31.
Метод распознавания сигналов стандартов DVB-S2 и DVB-S2X на основе эффективного декодирования поля PLHEADER
Круглык О. С., Семенов В. Ю.
Количество радиоэлектронных устройств постоянно увеличивается. Это приводит к жестким требованиям для новых устройств связи по защите от шумов и повышения чувствительности. В настоящее время существует широкий спектр методов, которые используются для реализации устройств связи с высоким уровнем помехоустойчивости па основе алгоритмов эффективной демодуляции и декодирования. Одной из основных частей процесса приема цифрового сигнала является определение того, какой сигнал поступает па вход приемника. Этот процесс сводится к сканированию частот и соответственно к детектированию параметров сигналов и является важной составляющей систем цифровой радиосвязи. Детектирование сигнала обеспечивает дальнейшую правильную обработку и интерпретацию принятой информации. В статье рассмотрены сигналы, которые передаются согласно стандарту DVB-S2 и его расширенной ревизии DVB-S2X. Обе версии стандарта имеют почти одинаковую структуру па физическом уровне. Сходство сигналов физического уровня приводит. например, к тому, что при неверной настройке частоты приемника DVB-S2. может приниматься сиг-пал стандарта DVB-S2X. В таком случае невозможно обеспечить правильную обработку передаваемой информации. Разработка эффективного метода обнаружения ревизии и декодирования служебной информации физического уровня стандарта DVB-S2/S2X решает данную проблему и расширяет возможности проектирования повой цифровой электропики и систем связи с высокой устойчивостью к шумам. В дашгой работе представлен детектор, позволяющий определить, к какой ревизии принадлежит переданный сигнал и определить параметры фрейма. Детектор состоит из систем кадровой синхронизации, демодулятора и декодера поля PLSCODE. Предложены формулы расчета бит поля PLSCODE и декодирование служебной информации соответственно для стандартов широкополосного оповещения DVB-S2 и DVB-S2X. Разработана программная модель описанного метода. Выполнены экспериментальные расчеты ROC кривой и вероятности пропуска от соотношения сигнал/шум. Полученные результаты моделирования показывают эффективность предлагаемого метода детектирования даже при отрицательных соотношениях сигнал/шум.
Ключевые слова: DVB-S2: DVB-S2X: pi/2BPSK: сканирование сигнала: обнаружение сигнала: демодуляция сигнала: PLSCODE декодирование: кадровая синхронизация
Recognition Method of Signals of DVB-S2 and DVB-S2X Standards on the Basis of Effective PLHEADER Field Decoding
Kruhlyk 0. S., Semenov V. Yu.
The number of electronic devices is constantly increasing. This results in strict requirements for noise protection and sensitivity of new communication devices. Currently, there is a wide range of methods used to implement communication devices with a high level of noise protection based on algorithms for efficient demodulation and decoding. One of the main parts of the process of receiving a digital signal is to determine which signal is coming to the input of the receiver. This process is reduced to scanning frequencies and detecting signal parameters and is an important component of digital radio communication systems. Signal detection provides further correct processing and interpretation of the received information. The article considers the signals transmitted according to the DVB-S2 standard and its extended DVB-S2X revision. Both versions of the standard have almost the same structure at the physical layer. The similarity of the physical layer signals leads, for example, to the fact that if the frequency setting is incorrect, the DVB-S2 receiver can
receive a signal of the DVB-S2X standard. In this case, it is not possible to ensure proper processing of the transmitted information. The development of an effective method for detecting the revision and decoding of service information of the physical layer of the DVB-S2/S2X standard solves this problem and expands the possibilities of designing new digital electronics and communication systems with high noise resistance. This paper presents a detector that allows you to determine to which revision the transmitted signal belongs and to determine the parameters of the frame. The detector consists of frame synchronization system, the demodulator and the PLSCODE field decoder. The formulas for calculating the bits of the PLSCODE field and decoding the service information for the DVB-S2 and DVB-S2X broadband notification standards, respectively, are proposed. The software model of the described method is developed. Experimental calculations of the ROC curve and the miss detection probability of the signal-to-noise ratio were performed. The obtained simulation results show the effectiveness of the proposed detection method even at negative signal-to-noise ratios.
Keywords: DVB-S2; DVB-S2X; pi/2BPSK; signal scanning; signal detection; signal demodulation; PLSCODE decoding; frame synchronization
