WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Характеристики алгоритма восстановления частотной синхронизации Райфа – Бурстина (РБ) так же оцениваются по критерию среднеквадратичной ошибки. Основным параметром, определяющим характеристики алгоритма РБ, является размер блока быстрого преобразования Фурье (БПФ). На рисунке 5 приведены результаты моделирования алгоритма с разными размерами блока БПФ. Моделирование алгоритма РБ проводилось при восстановленной тактовой синхронизации по алгоритму Гарднера (большинство авторов проводят моделирование, подразумевая идеальную тактовую синхронизацию).

Характеристики алгоритма восстановления фазовой синхронизации Витерби – Витерби (ВВ) зависят от размера блока наблюдаемой последовательности (рис. 6).

Рис. 5. СКО алгоритма РБ для разных Рис. 6. СКО алгоритма ВВ для разных длин блока БПФ размеров блока На рисунке представлены результаты моделирования приемопередающей системы. Приведены графики зависимости вероятности битовой ошибки от отношения энергии бита к спектральной плотности шума.

Моделирование проводилось в среде MATLAB со следующими параметрами канала.

Параметры передатчика:

• модуляция ФМ-4;

• фильтрация корень квадратный из приподнятого косинуса с коэффициентом скругления 0,35;

Параметры турбо кода:

• скорость кода 1/2;

• длина блока кода 8920;

• 6 итераций декодирования.

Параметры синхронизатора:

• корректирование цифровой последовательности в схеме тактовой синхронизации осуществляется линейным интерполятором;

• размер блока БПФ для схемы восстановления частотной синхронизации 8192;

• размер блока для схемы восстановления фазовой синхронизации символов.

Для сравнения приведена характеристика при передаче данных без кодирования и со сверточным кодированием. В случае применения сверточного кодирования декодирование проводилось по алгоритму Витерби с использованием мягких решений, скорость кода 1/2, подразумевалась идеальная синхронизация. Из рисунка видно, что выигрыш кодирования при применении турбо кода по отношению к сверточному кодированию составляет порядка 2,5 дБ.

ТК при идеальной синхронизации ТК с восстановленной синхронизацией Сверточное кодирование при идеальной синхронизации Некодированная передача данных Рис. 7. Зависимость вероятности битовой ошибки от отношения Eb/No.

Результаты моделирования определили параметры синхронизатора и демодулятора:

• для восстановления тактовой синхронизации без использования преамбул выбран алгоритм Гарднера. Сходимость алгоритма составляет порядка 5000 символов;

• для восстановления частотной синхронизации по алгоритму Райфа – Бурстина при отношении Eb/No < 2 дБ требуется размер блока БПФ не менее 8192;

• для восстановления фазовой синхронизации по алгоритму Витерби - Витерби выбран размер блока наблюдаемой последовательности равный 500 символов;

• при скорости турбо кода 1/2 и длине блока 8920 символов вероятность битовой ошибки 10-6 достигается при отношении Eb/No = 2 дБ;

• потери на реализацию составили 0.9 дБ.

Глава третья В третьей главе изложены подходы к реализации и тестированию демодулятора. При приеме целевой информации от спутников дальнего космоса или спутников дистанционного зондирования Земли демодуляторам не предъявляется требование к отображению информации в реальном времени. Ввиду этого, демодулятор выполнен аппаратно-программным способом. Аппаратная часть выполняет низкочастотную фильтрацию, оцифровку данных, запись оцифрованной последовательности на жесткий диск. Программная часть восстанавливает синхронизацию, выполняет детектирование и декодирование данных. Программная реализация синхронизатора и декодера позволяет улучшить характеристики демодулятора, поскольку все вычисления выполняются над операндами с плавающей точкой, и, кроме того, повысить гибкость, т.к. можно легко изменять параметры схем. В дальнейшем, при необходимости приема данных в реальном масштабе времени, планируется реализовать демодулятор на программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС).

Для тестирования демодулятора был создан стенд. Стенд состоит из передающего устройства, генератора шума, сумматора, анализатора спектра и собственно демодулятора. В качестве передающего устройства использовался технологический образец передатчика для космического аппарата «Бауманец» со следующими характеристиками:

• частотный диапазон Х (8050 – 8450 МГц);

• модуляция ФМ-4 (QPSK), коэффициент скругления 0.35 (roll-off factor);

• скорость передачи данных 1- 60 Мсимв/с;

• мощность выходного сигнала –40.. 36 дБм (10-4.. 4 Вт);

• помехоустойчивое кодирование: турбо кодирование, либо сверточное кодирование при внешнем кодировании Рида – Соломона.

В качестве основного результата на рисунке приведены графики зависимости вероятности битовой ошибки от отношения энергии бита к спектральной плотности шума. Для оценки потерь при реализации демодулятора приведена характеристика турбо кода при идеальной синхронизации и результат моделирования. Потери на реализацию составили порядка 1.1 дБ.

(а) ТК при идеальной синхронизации (б) ТК результат моделирования (в) ТК результат практического эксперимента Рис. 8. Зависимость вероятности битовой ошибки от отношения Eb/No:

а) характеристика турбо кода при идеальной синхронизации, б) характеристика турбо кода при моделировании, в) характеристика турбо кода при практическом эксперименте Полученные экспериментальные данные подтвердили результаты моделирования. Подтвержден прием данных со скоростью 100 Мбит/с при отношении энергии бита к спектральной плотности шума порядка Eb/No = 2.2 дБ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ 1. Разработана методика восстановления синхронизации высокоскоростного потока данных, основанный на алгоритмах Гарднера, Райфа-Бурстина, Витерби-Витерби. Обоснован выбор именно этих алгоритмов. Обоснован выбор применения турбо-кодов.

2. Разработана математическая модель радиоэлектронного тракта применительно к задачам моделирования процессов, протекающих в схемах синхронизации.

3. На основе результатов моделирования был реализован тестовый образец демодулятора, способный принимать данные со скоростью Мбит/с (модуляция ФМ-4) при отношении энергии бита к спектральной плотности шума Eb/No 2.2 дБ.

4. Разработан стенд для проведения практического эксперимента.

Результаты проведенного эксперимента подтверждают достоверность результатов моделирования.

5. Результаты диссертационной работы внедрены в процесс разработки и проектирования приемо-передающей системы космического аппарата «Бауманец» в ЗАО НПП «САИТ», что подтверждено актом внедрения.

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях:

1. Круглик Е.А. Алгоритмы синхронизации высокоскоростных потоков данных при низких отношениях сигнал-шум. // Материалы 7-го международного форума «Высокие технологии XXI века» (Москва, – 27 апреля 2006 г.) / Москва, 2006 г., с.277 – 2. Круглик Е.А. Реализация алгоритмов синхронизации высокоскоростных потоков данных при низких отношениях сигналшум // Приложение к журналу «Открытое образование» материалы XXXIII международной конференции IV международной конференции молодых ученых и специалистов «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе IT + S&E06» (Гурзуф, Украина, 20 – 30 мая 2006 г.) / Москва, 2006 г., с. 217 – 3. Круглик Е.А., Кузьменко А.А., Сафронов Д.Н. Тактовая синхронизация высокоскоростного потока при малом значении сигнал-шум. // Техника и технология, 2006, №5, с. 23 – 4. Круглик Е.А., Кузьменко А.А., Сафронов Д.Н., Стругов С.А. Фазовая и частотная синхронизации высокоскоростного потока при малом значении отношения сигнал-шум. // Естественные и технические науки, 2006, №5 с. 177 - 5. Стругов С.А., Татарников А.В., Круглик Е.А., Юрова С.А. Модульный подход к построению тестирующего комплекса для цифровой аппаратуры бортового ретранслятора космического аппарата. // Естественные и технические науки, 2006, №5 с. 153 - 6. Стругов С.А., Татарников А.В., Круглик Е.А., Юрова С.А. Применение SCADA систем для тестирования и отладки цифровых управляющих систем спутниковой связи // Естественные и технические науки, 2006, №5 с. 182 – 7. Стругов С.А., Татарников А.В., Круглик Е.А., Юрова С.А. Реализация аппаратной части аппратнопрограммного комплекса отладки цифровой аппаратуры управляющей системы спутниковой связи на базе SCADAсистемы // Естественные и технические науки, 2006, №5 с. 158 –

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»