Разработка асинхронно-адресной односторонней радиосистемы передачи извещений нелицензируемого диапазона частот

• Автор: Василевский, Валентин Валентинович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Содержание
1. Анализ состояния вопроса и теоретическое исследование
1.1 Определение существующих проблем реализации радиоохраны в
нелицензируемом диапазоне частот
1.2 Анализ существующих решений в области радиоохраны в выделенном диапазоне частот
1.3 Анализ существующих решений в области радиоохраны в нелицензируемом диапазоне частот
1.3.1 Выводы по разделу
1.4 Оптимизация параметров модулирующего сигнала
1.4.1 Квадратурная фазовая манипуляция
1.4.2 Квадратурная фазовая манипуляция со сдвигом
1.4.3 Модуляция с непрерывной фазой
1.4.4 Минимальная частотная манипуляция
1.4.5 Сглаженные виды КФМС с постоянной огибающей
1.4.6 Гауссовская минимальная частотная манипуляция
1.4.7 Схемы формирования МНФ
1.4.8 Выводы по разделу
2.Разработка и исследование способов передачи, приема и обработки сигналов асинхронно-адресной односторонней РОЛИ НДЧ
2.1 Способ передачи извещений
2.1.1 Выводы по разделу
2.2 Восстановление синхронизации
2.2.1 Классификация схем синхронизации
2.2.2 Тактовая синхронизация МНФ
2.2.3 Восстановление тактовой синхронизации МНФ по методу
максимального правдоподобия
2.3 Способ восстановления тактовой и цикловой синхронизации МНФ
путем поиска максимума раскрытия глазковой диаграммы
2.3.1 Методы исследования схем синхронизации
2.3.2 Имитационное моделирование
2.3.3 Анализ вероятностных характеристик способа субоптимального некогерентного восстановления тактовой и цикловой синхронизации

2.3.4 Анализ вероятностных характеристик способа при использовании синхропосылок разной длины и структуры
2.3.5 Сравнительный анализ по вероятностным характеристикам и вычислительной сложности способа субоптимального некогерентного восстановления тактовой и цикловой синхронизации и некогерентного оптимального обнаружителя
2.3.6 Выводы по разделу
3.Разработка, практическая реализация и исследование односторонней асинхронно-адресной РСПИ НДЧ
3.1 Имитационная модель канала связи
3.2 Имитационная модель системы передачи извещений в целом
3.3 Разработка схем электрических принципиальных многоканального приемного устройства и передатчика ОУ
3.3.1 Аналоговая часть
3.3.2 Цифровая часть
3.4 Разработка алгоритма работы и программных функций для микропроцессора передатчика ОУ
3.4.1 Расчет таблицы коэффициентов для формирования ГЧМ
3.4.2 Расчет таблицы коэффициентов синтезаторов частот
3.4.3 Написание и отладка программных функций
3.5 Конструирование и изготовление печатных плат опытных образцов устройств, монтаж элементов
3.5.1 Многоканальное приемное устройство
3.5.2 Передатчик объектового устройства
3.6 Проверка опытных образцов на работоспособность
3.7 Измерение характеристик
3.7.1 Диапазон и шаг сетки частот
3.7.2 Номинальная выходная мощность '
3.7.3 Вид модуляции, девиация частоты и битовая скорость
4. Заключение
5.Список литературы
6. Приложения
Введение
Актуальность темы. В настоящее время возрастает потребность в передаче телеметрии и мониторинге удаленных социальных и промышленных объектов. Одним из способов передачи является использование радиосистем передачи извещений (РСПИ), которые обычно состоят из множества передатчиков объектовых устройств (ОУ) и приемника пункта центрального наблюдения (ПЦН).
По способу взаимодействия передатчиков ОУ с приемником ПЦН все РСПИ можно разделить на односторонние и двусторонние. Применение двусторонних систем позволяет повысить максимально допустимое количество объектов по сравнению с односторонними системами, однако при этом происходит усложнение системы и удорожание объектовых устройств. Преимуществом односторонних систем является конструктивная простота и дешевизна объектовых устройств. Приемник ПЦН односторонней РСПИ может быть выполнен с высокой степенью сложности, так как его вклад в стоимость РСПИ снижается при увеличении числа ОУ.
К асинхронно-адресному типу РСПИ с односторонним каналом связи относят такую аппаратуру, в которой в ОУ и, как правило, в ПЦН не известен момент формирования и передачи очередного извещения. Такие РСПИ обладают высокой гибкостью при построении системы — легко наращивается число ОУ, облегчается использование статистических свойств сообщений для повышения эффективности системы. Асинхронно-адресные РСПИ характеризуются наличием внутрисистемных помех - сигналов извещений соседних ОУ, поэтому наибольшей сложностью является минимизация вероятности коллизий (частотно-временного наложения) этих сигналов. Синхронно-адресные односторонние РСПИ позволяют избавиться от проблемы коллизий, однако для их построения требуются высокостабильные источники опорной частоты или часы реального времени с синхронизацией по

в^,а)-2п'^к1адО:-{Т), (1.7)

где к, — индекс модуляции. Нужно отметить, что в случае сигналов ЧМНФ [41, 43], функция 6(1,а) не даёт фазовой модуляции, она лишь характеризует уход фазы при изменении частоты.
Функция с{(1) получила название фазового импульса. Эта функция определена на интервале [0;+оо]. На промежутке [0; 7,Т] функция возрастает от О до 0,5, после чего остается постоянной. Величина Ь — называется длиной фазового импульса (ФИ) [29]. При Ь = 1 говорят, что передача сигналов идет с полным откликом. В то же время при Ь> 1 говорят, что передача сигналов производится с частичным откликом. Это означает, что каждый импульс не ограничен собственным интервалом, а "размыт" на Ь— соседний интервал передачи символа. Этот тип передачи применяется во многих схемах МНФ для умышленного введения управляемой межсимвольной интерференции, что приводит к увеличению эффективности использования полосы. От закона изменения фазы на промежутке [0;ЬТ] в основном и зависит ширина спектра сигнала. Чем плавнее функция, тем меньше высокочастотных составляющих будут модулировать колебание, следовательно, и спектр будет занимать меньшую полосу частот. Взяв производную от функции фазового импульса, мы получим:

Эта функция получила название частотного импульса (ЧИ). Модулирующие импульсы имеют форму именно частотного импульса при прямом методе модуляции. На рис. 1.7 приведены графики фазового и частотного импульса. В
случае 1 модуляция прямоугольным импульсом ( = )> в случае
импульсом является функция вида полупериода синусоиды
^ 2Т Ап Т