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ソフトウェア定義無線を使用したDVB-S2送信機
この例では、第 2 世代デジタル ビデオ放送衛星(DVB-S2)物理レイヤー(PL) フレームを生成し、ソフトウェア定義無線 (SDR) デバイスを使用して無線で送信するか、ファイルに保存する方法を示します。追加の SDR ハードウェア デバイスを使用して、DVB-S2 Receiver Using Software-Defined Radio の例を使用して PL フレームをデコードできます。
はじめに
この例では、dvbs2WaveformGenerator System object ™ を使用して、指定されたパラメーターに構成されたDVB-S2ベースバンド波形を生成します。生成された波形を、SDRu トランスミッター System object および SDR ハードウェアを使用して無線で送信します。
この例では、これらの SDR がサポートされています。
ADALM-PLUTO（Analog Devices® ADALM-PLUTO 無線用の Communications Toolbox™ サポート パッケージが必要です）
USRP™ B200/B210/N200/N210/USRP2 (USRP™ 無線用の Communications Toolbox サポート パッケージが必要)
USRP™ N3xx/X3xx/X4xx (NI™ USRP™ 無線用の Wireless Testbench™ サポート パッケージが必要)
このセットアップの SDR デバイスは、指定された周波数と 1 Msps のシンボル レートでDVB-S2同相および直交位相 (IQ) サンプルを送信します。
この図は送信プロセスをまとめたものです。
DVB-S2 LDPCパリティ行列データセットをダウンロード
DVB-S2 LDPCパリティ マトリックスを含む MAT ファイルをロードします。MAT ファイルが MATLAB ® パス上にない場合は、次のコマンドを使用して MAT ファイルをダウンロードし、解凍します。
if ~exist('dvbs2xLDPCParityMatrices.mat','file') if ~exist('s2xLDPCParityMatrices.zip','file') url = 'https://ssd.mathworks.com/supportfiles/spc/satcom/DVB/s2xLDPCParityMatrices.zip'; websave('s2xLDPCParityMatrices.zip',url); unzip('s2xLDPCParityMatrices.zip'); end addpath('s2xLDPCParityMatrices'); end
設定例
DVB-S2波形をファイルに書き込んだり、SDR プラットフォームを使用して送信したりできます。SDR プラットフォームを使用して波形を送信するには、useSDR を true に設定します。
useSDR = 
false;useSDR を true に設定する場合は、SDR 送信に必要な変数を設定します。
if useSDR txsim.DeviceName ="B200"; txsim.RadioCenterFrequency = 915e6; txsim.RadioGain = 25; end
DVB-S2構成セットアップ
dvbs2WaveformGenerator System object を初期化し、そのプロパティを設定します。
wg = dvbs2WaveformGenerator; wg.FECFrame = "short"; wg.MODCOD = 24; % 32APSK 3/4 wg.DFL = getDFL(wg.MODCOD,wg.FECFrame); % Default DFL is Kbch-80 wg.SamplesPerSymbol = 2
wg =
dvbs2WaveformGenerator with properties:
StreamFormat: "TS"
NumInputStreams: 1
FECFrame: "short"
MODCOD: 24
DFL: 11632
ScalingMethod: "outer radius as 1"
HasPilots: 0
RolloffFactor: 0.3500
FilterSpanInSymbols: 10
SamplesPerSymbol: 2
Show all properties
入力データを生成する
最初のバイトが同期バイトであるパケット形式で入力データを生成します。複数のパケットを連結して、長さ DFL のフレームを作成します。50 フレームを生成します。
numFrames = 50; % Number of PL frames to be processed rng("default") if strcmpi(wg.StreamFormat,"TS") syncBits = [0 1 0 0 0 1 1 1]'; % Sync byte for TS packet is 47 Hex pktLen = 1496; % UP length without sync bits is 1496 else if wg.UPL syncBits = randi([0 1],8,1); pktLen = wg.UPL - 8; % UP length without sync byte end end % For GS continuous streams if strcmpi(wg.StreamFormat,"GS") && wg.UPL == 0 numBits = wg.DFL*numFrames; data = randi([0 1],numBits,1); else % For TS and GS packetized streams numPkts = wg.MinNumPackets*numFrames; txRawPkts = randi([0 1],pktLen,numPkts); txPkts = [repmat(syncBits,1,numPkts); txRawPkts]; data = txPkts(:); end
DVB-S2波形を生成する
パイロット支援モードでDVB-S2ベースバンド波形を生成します。
wg.HasPilots = true; txOut = [wg(data); flushFilter(wg)];
送信用のSDRの設定
コンピュータに接続されている無線を検出します。この例では、txsim.DeviceName および findsdru 関数を使用して最初に見つかった SDR 無線を使用します。無線が利用可能かどうかを確認し、無線の種類を記録します。sdrtx または comm.SDRuTransmitter System object を初期化します。プラットフォーム、中心周波数、サンプル レート、ゲイン、その他の関連プロパティを設定します。SDR デバイスを使用してDVB-S2波形を無線で送信します。
Rsym = 1e6; Fsamp = Rsym*wg.SamplesPerSymbol; % Sampling rate in samples per second if useSDR if matches(txsim.DeviceName,"Pluto") frameSize = getFrameSize(wg.FECFrame,wg.MODCOD)*wg.SamplesPerSymbol; radioTx = sdrtx("Pluto"); radioTx.RadioID = "usb:1"; radioTx.CenterFrequency = txsim.RadioCenterFrequency; radioTx.BasebandSampleRate = Fsamp; radioTx.SamplesPerFrame = frameSize; radioTx.Gain = txsim.RadioGain; elseif matches(txsim.DeviceName,"N3xx/X3xx/X410") savedRadioConfigurations = radioConfigurations; savedRadioConfigurationNames = [string({savedRadioConfigurations.Name})]; % Specify the index of the saved radio configuration to be utilized % as the receiver radioIndex = 1; radio = savedRadioConfigurationNames(radioIndex); if ~exist("radioTx","var") radioTx = basebandTransmitter(radio); end radioTx.RadioGain = txsim.RadioGain; radioTx.CenterFrequency = txsim.RadioCenterFrequency; radioTx.SampleRate = Fsamp; else connectedRadios = findsdru; rIdx = find(strcmp(txsim.DeviceName,{connectedRadios.Platform})); if strcmp(connectedRadios(rIdx).Status,"Success") usrpTx.Platform = connectedRadios(rIdx).Platform; switch usrpTx.Platform case {'B200','B210'} usrpTx.SerialNum = connectedRadios(rIdx).SerialNum; usrpTx.MasterClockRate = 20e6; case 'N200/N210/USRP2' usrpTx.Address = connectedRadios(rIdx).IPAddress; usrpTx.MasterClockRate = 100e6; otherwise error("%s\n","Unsupported USRP device") end end usrpTx.Gain = txsim.RadioGain; % In dB switch usrpTx.Platform case {'B200','B210'} radioTx = comm.SDRuTransmitter( ... Platform = usrpTx.Platform, ... SerialNum = usrpTx.SerialNum, ... CenterFrequency = txsim.RadioCenterFrequency, ... MasterClockRate = usrpTx.MasterClockRate, ... InterpolationFactor = usrpTx.MasterClockRate/Fsamp, ... Gain = usrpTx.Gain); case 'N200/N210/USRP2' radioTx = comm.SDRuTransmitter(... Platform = usrpTx.Platform, ... IPAddress = usrpTx.Address, ... CenterFrequency = txsim.RadioCenterFrequency, ... Gain = usrpTx.Gain, ... InterpolationFactor = usrpTx.MasterClockRate/Fsamp); end end numRepeatTxFrames = 1000; % Waveform is repeatedly transmitted in a loop disp(radioTx) fprintf("Starting transmission at Fs = %g MHz\n",Fsamp/1e6) if matches(txsim.DeviceName,"N3xx/X3xx/X410") FrameRate = Fsamp/length(txOut); transmitDuration = numRepeatTxFrames/FrameRate; transmit(radioTx,txOut,"continuous"); pause(transmitDuration); stopTransmission(radioTx); else for frame = 1:numRepeatTxFrames underrun = radioTx(txOut); if (underrun) warning("Dropped samples.") end end release(radioTx) end fprintf("Transmission finished\n")
波形をファイルに保存
波形を MAT ファイルに保存します。
else fprintf("Writing DVB-S2 IQ samples into a file.\n") filename = "dvbs2ModCod" + string(wg.MODCOD) + "Waveform.mat"; save(filename,'txOut') end
Writing DVB-S2 IQ samples into a file.
release(wg)
さらなる探究
付随する例である DVB-S2 Receiver Using Software-Defined Radio 例を使用して、この例で送信された波形をデコードできます。
SDR のトラブルシューティング
ADALM-PLUTO ラジオ Common Problems and Fixes (Communications Toolbox Support Package for Analog Devices ADALM-Pluto Radio)
USRPラジオ Common Problems and Fixes
参考文献
ETSI規格 EN 302 307-1 V1.4.1(2014-11)。デジタル ビデオ放送 (DVB)。放送、インタラクティブ サービス、ニュース収集、およびその他のブロードバンド衛星アプリケーション向けの第 2 世代のフレーミング構造、チャネルコーディングおよび変調システム ( DVB-S2)。
ローカル関数
function dfl = getDFL(modCod,fecFrame) % Get data field length if strcmp(fecFrame,"normal") nDefVal = [16008 21408 25728 32208 38688 43040 48408 51648 53840 57472 ... 58192 38688 43040 48408 53840 57472 58192 43040 48408 51648 53840 ... 57472 58192 48408 51648 53840 57472 58192] - 80; else nDefVal = [3072 5232 6312 7032 9552 10632 11712 12432 13152 14232 0 ... 9552 10632 11712 13152 14232 0 10632 11712 12432 13152 14232 0 11712 ... 12432 13152 14232 0] - 80; end dfl = nDefVal(modCod); end function frameSize = getFrameSize(fecFrame,modCod) % Get PL frame size [modOrder,~,cwLen] = satcom.internal.dvbs.getS2PHYParams(modCod,fecFrame); dataLen = cwLen/log2(modOrder); % Pilot sequence and indices generation slotLen = 90; pilotBlkFreq = 16; % In slots numPilotBlks = floor(dataLen/(slotLen*pilotBlkFreq)); if floor(dataLen/(slotLen*16)) == dataLen/(slotLen*pilotBlkFreq) numPilotBlks = numPilotBlks - 1; end pilotLen = numPilotBlks*36; % One pilot block contains 36 pilot symbols frameSize = dataLen + pilotLen + slotLen; end
