Разработка и реализация алгоритма функционирования модема коротковолновой радиосвязи на цифровом процессоре обработки сигналов с фиксированной точкой

• Автор: Шаптала, Василий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 133 с.

Содержание
Содержание

Перечень условных обозначений

Введение

1. Обзор реализаций МКВР

1.1. Канал КВ радиосвязи

1.1.1. Особенности распространения радиоволн в КВ диапазоне

1.1.2. Методы моделирования канала КВ радиосвязи. Модель Ваттерсона

1.1.3. Международные рекомендации, регламентирующие методы моделирования канала КВ радиосвязи

1.2. Основные зарубежные стандарты и рекомендации в области цифровой КВ радиосвязи

1.2.1. Федеральные стандарты США

1.2.2. Стандарты Министерства обороны США
1.2.3. Рекомендации 1Т1М
1.3. Характеристики МКВР
1.3.1. Обзор зарубежных модемов
1.3.2. Обзор отечественных модемов
1.4. Постановка задачи исследования
1.4.1. Обоснование выбора системы сигналов МКВР
1.4.2. Требования, предъявляемые к МКВР
1.4.3. Обоснование выбора ЦПОС для реализации МКВР
1.4.4. Сложности реализации МКВР и пути их решения
1.4.5. Формулировка задачи на разработку МКВР
Выводы по первой главе
2. Алгоритм формирования и приема сигналов в параллельном МКВР
2.1. Обобщенный алгоритм функционирования передатчика МКВР
2.2. Обобщенный алгоритм функционирования приемника МКВР
2.2.1. Формирование АС и компенсация ЧС

2.2.2. Спектральный анализ
2.2.3. Статистическая обработка
ф1 2.3. Обобщенный алгоритм помехоустойчивого кодирования
2.4. Скремблирование информации в МКВР
2.5. Оценка эффективности функционирования МКВР. Эксплуатационная и реализационная эффективность
2.6. Постановка задачи оптимизации алгоритма функционирования МКВР на ЦПОС с ФТ
2.6.1. Декомпозиция задачи оптимизации алгоритма реализации МКВР
2.6.2. Постановка задачи понижения вычислительной сложности алгоритма функционирования МКВР
2.6.3. Постановка задачи повышения вычислительной точности алгоритма функционирования МКВР
Выводы по второй главе
3. Понижение вычислительной сложности алгоритма функционирования МКВР V на ЦПОС с ФТ
3.1. Классификация задач оптимизации АФАС и АВС
3.2. Задача оптимизации АФАС
3.2.1. Требования к ФПГ
3.2.2. Расчет ФПГ с симметричными характеристиками
3.2.3. Децимация сигнала в АФАС
3.2.4. Анализ вычислительной сложности АФАС
3.2.5. Реализация блока компенсации частотного смещения в МКВР
3.3. Задача оптимизации АВС
3.3.1. Алгоритм работы блока спектрального анализа
3.3.2. Алгоритм вычисления 80-точечного БПФ
3.3.3. Скользящий Фурье анализ
3.3.4. Масштабирование сигнала при расчете спектра
3.3.5. Сравнительный анализ вычислительной сложности АВС различными

путями
3.4. Оценка вычислительной сложности алгоритма функционирования МКВР

Выводы по третьей главе
4. Предложения по практической реализации алгоритма МКВР на ЦПОС
4.1. Обзор ЦПОС отечественных и зарубежных производителей
4.1.1. Texas Instruments
4.1.2. Analog Devices Inc (ADI)
4.1.3. Motorola
4.1.4. Отечественные производители
4.2. Повышение вычислительной точности алгоритма функционирования МКВР
4.3. Оценка реализационных и эксплуатационных характеристик предлагаемого МКВР
4.3.1. Модель КВ канала
Я 4.3.2. Оценка эффективности предлагаемого МКВР
4.3.3. Оценка затрат на производство МКВР
Выводы по четвертой главе
Заключение
Список литературы
Приложение 1 Листинг программы вычисления АС
Приложение 2 Листинг программы вычисления спектра сигнала
Приложение 3 Графики помехоустойчивости разработанного МКВР
Приложение 4 Технические характеристики разработанного МКВР
Приложение 5 Акты о реализации

4. Шумами, вызванными округлением результатов промежуточных и конечных вычислений.
Шум АЦП присутствует в обоих видах ЦПОС и определяется разрядностью АЦП, его уменьшение возможно лишь увеличением разрядности АЦП.
Современные методы расчета цифровых фильтров (ЦФ), реализованные в пакетах МАТЬАВ, Б02 или подобных, позволяют моделировать поведение передаточной функции (ПФ) ЦФ в случае квантования коэффициентов [39, 17]. И в большинстве случаев, грамотно выбирая порядок, структуру и требования к ЦФ, можно рассчитать коэффициенты фильтра таким образом, что после их квантования изменения ПФ не были критичны для данной задачи.
Искажений сигнала, возникающих в результате переполнения, можно избежать масштабированием сигнала.
Однако последний вид шума вызывает наибольшие проблемы и вот почему:
1. При реализации большого количества вычислений этот шум будет накапливаться.
2. Очень часто, для экономии вычислительных ресурсов, используются рекуррентные алгоритмы. Рекуррентные алгоритмы шумят даже при реализации их на ЦПОС с ПТ, а на ЦПОС с ФТ при большом количестве рекурсий, этот шум может быть очень заметным.
3. Поскольку модем параллельный, то с увеличением числа каналов будет происходить уменьшение разрядности, отводимой на 1 канал, что тоже ведет к увеличению энергии шума (относительного, а не абсолютного).
Шумы округления или усечения можно рассматривать как аддитивный белый Гауссовский шум (АБГШ). При неправильной реализации алгоритма, может получиться, что модем будет сам вносить шум, что негативно скажется на его помехоустойчивости.
Далее, на что следует обратить внимание при реализации МКВР. Как уже