Подсистема САПР для моделирования и синтеза адаптивных узкополосных радиомодемов на базе ПЛИС

• Автор: Шидловский, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 108 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. АДАПТИВНЫЕ РАДИОМОДЕМЫ, ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ДЛЯ ИХ РАЗРАБОТКИ, МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

1.1 АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ И МЕТОДОВ АДАПТИВНОЙ МОДУЛЯЦИИ.

1.1.1 Принципы адаптивной модуляции

..2. Существующие методы адаптивной модуляции

1.3 Типовая схема адаптивного модема.

1. СРАВНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛИС И ЦСП ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ РАЗРАБОТКИ УСТРОЙСТВ НА ИХ ОСНОВЕВ ОБЛАСТИ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛА.

1.2.1 Выбор ПЛИС и ЦСП.

1.2.2 Производительность.

1.2.3 Оценка по критериям производительность, энергопотребление, стоимость.

1.3 ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ
.ДВА ВТОРАЯ. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ
.РОЕКТИРОВАНИЯ АДАПТИВНЫХ УЗКОПОЛОСНЫХ РАДИОМОДЕМОВ
2.1 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ АДАПТИВНОГО УЗКОПОЛОСНОГО
РАДИОМОДЕМА.
2.1.1 Пропускная способность канала с замираниями
2.1.2 Спектральная эффективность системы с адаптивной модуляцией
2.1.3 Спектральная эффективность системы с адаптивной кодированной модуляции.
2.1.4 Оценка состояния канала
2.1.6 Разработка математической модели задержки получения передатчиком данных о состоянии капала
2.1.7 Долгосрочное прогнозирование состояния канала
2.1.8 Практическое ограничение на скорость передачи символов.
2.2 РАЗРАБОТКА ЦЕЛЕВОЙ ФУНКЦИИ И АЛГОРИТМА ДЛЯ ЕЕ РЕШЕНИЯ ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ДЛЯ СИНТЕЗА СТРУКТУРЫ
2.3 ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ.
ГЛАВА 3. БИБЛИОТЕКА КОМПОНЕНТОВ АДАПТИВНОГО ДИОМОДЕМА И МЕТОДИКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ТОЕКТИРОВАНИЯ.
3.1 РАЗРАБОТКА БИБЛИОТЕКИ КОМПОНЕНТОВ АДАПТИВНОГО РАДИОМОДЕМА.
3.2 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
3.3 ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ АПРОБАЦИИ И ВНЕДРЕНИЯ ПОДСИСТЕМЫ САПР АДАПТИВНОГО УЗКОПОЛОСНОГО РАДИОМОДЕМА
4.1 ВЕРИФИКАЦИЯ РАЗРАБОТАННОЙ БИБЛИОТЕКИ КОМПОНЕНТОВ
4.2 ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СИНТЕЗА СТРУКТУРЫ АДАПТИВНОГО РАДИОМОДЕМА.
4.3 РЕАЛИЗАЦИЯ АДАПТИВНОГО РАДИОМОДЕМА С ПОМОЩЬЮ ПРЕДЛАГАЕМОЙ ПОДСИСТЕМЫ САПР
4.4 ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Реализовать опытный образец адаптивного узкополосного радиомодема на базе ПЛИС по предлагаемой методике, проверить адекватности разработанных ММ. I [аучная новизна. Синтезирована целевая функция для определения значений параметров адаптивного радиомодема. Рассчитанные параметры используются для автоматизированного синтеза структуры адаптивных узкополосных радиомодемов, обеспечивающих максимальную спектральную эффективность передачи при заданных ограничениях на аппаратные затраты. Разработаны ММ, применяемые для автоматизированного проектирования адаптивных узкополосных радиомодемов в подсистеме САПР. Разработана методика автоматизированного проектирования адаптивных радиомодемов на базе ПЛИС. Разработана подсистема САПР для моделирования и синтеза узкополосных радиомодемов на базе ПЛИС. Разработана библиотека синтезируемых компонентов адаптивного радиомодема. Реализация и внедрение результатов. Разработанная методика, алгоритмы и ММ были использованы при проектировании адаптивного радиомодема (проект «РМ Сократ») на ОАО «Завод «Автоприбор», а также внедрены в учебный процесс на кафедре Конструирования и технологии радио электронных средств Владимирского государственного университета. Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на технических советах научно-технического центра, ОАО «Завод «Автоприбор» и на семинарах кафедры Конструирования и технологии радио электронных средств Владимирского государственного университета. Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и основные направления исследований, приведены краткие аннотации глав диссертации. В первой главе проводится анализ современных САПР и их возможности по разработке адаптивных узкополосных радиомодемов, проводится анализ у шествующих методов адаптивной модуляции, оценивается возможность реализации методов на существующей элементной базе, делается вывод о целесообразности использования ПЛИС для реализации адаптивных узкополосных радиомодемов. Во второй главе представлены математические модели (ММ) системы связи с адаптивной модуляцией и разрабатываются ММ, используемые для автоматизированного проектирования адаптивного модема. Приведен вывод ММ пропускной способности канала с замираниями, которая является теоретическим пределом спектральной эффективности адаптивной системы связи. Эго лг возможность оценивать спектральную эффективность системы связи с адаптивной модуляцией относительно возможного предельного значения. М(у). Представлены формулы оптимального управления S(y) и м{у), а также ММ спектральной эффективность системы с адаптивной лцией. Затем описывается совместное использование канального кодирования с адаптивной модуляцией и выводится ММ спектральной эффективности системы с кодированной адаптивной модуляцией. Адаптивная модуляция невозможна без оценки состояния канала, поэтому далее рассматриваются ММ метода оценки состояния канала. Описывается влияние ошибки и задержки оценки состояния канала на вероятность ошибочного бита системы связи. Одной из основных задач диссертационной работы является разработка целевой функции и определение значений параметров структуры адаптивного п>пмОМОдема, обеспечивающих максимальную спектральную эффективность г. Разработка целевой функции описывается в конце второй главы. В третьей главе разрабатывается методика автоматизированного проектирования адаптивного радиомодсма на ПЛИС с учетом заданных ограничений на аппаратные ресурсы, разрабатывается модуль Adaptive Coded Modulation Design Guide в системе Agilent ADS, предназначенный для моделирования, синтеза и оптимизации структуры адаптивного радиомодема, а также разрабатываются синтезируемые компоненты, из которых составляется адаптивный радиомодем. В четвертой главе описывается процесс разработки адаптивного радиомодема (проект РМ Сократ) по предлагаемой методике с использованием разработанных ММ и модуля Adaptive Coded Modulation Design Guide. Также выполняется проверка адекватности разработанных ММ, путем проведения десяти экспериментов с различными входными параметрами.