Повышение эффективности модемов систем передачи данных путем оптимизации устройств цифровой обработки сигналов на основе использования имитационных моделей

• Автор: Чернов, Виталий Владимирович
• Шифр специальности: 05.12.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 173 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Обработка сигналов в цифровых системах передачи информации
1.1. Цифровая обработка сигналов
1.2. Реализация канальных модемов на современной элементной базе
1.3. Алгоритмы оптимальной обработки сигналов
1.4. Моделирование устройств ЦОС
1.5. Цель и задачи работы
Глава 2. Принципы программной реализации моделей устройств ЦОС
модемов систем передачи данных
2.1. Выбор программной платформы и пакета для реализации модели
2.2. Программная структура реализованной модели
2.3. Организация ввода/вывода данных в моделях устройств ЦОС
2.4. Интерфейс реализованной модели
2.5. Выводы по главе
Глава 3. Оптимизация алгоритмов цифровой обработки на базе
разработанной среды моделирования
3.1. Цифровые системы ФАПЧ с дополнительной фильтрацией управляющего сигнала фильтром, не входящим в петлю регулирования
3.2. Систематическая ошибка ЧАП в условиях воздействия ограниченной
по спектру помехи
3.3. Повышение эффективности подоптимальных алгоритмов обнаружения информационного пакета
3.4. Повышение эффективности подоптимальных систем тактовой синхронизации
3.5. Повышение эффективности подоптимальных демодуляторов
3.6. Оптимизация входных аналоговых цепей демодулятора
3.7. Выводы по главе

Глава 4. Реализация блоков модемов систем передачи данных
на современной цифровой элементной базе
4.1. Реализация квадратурных преобразователей частоты
на базе ПЛИС Altera
4.2. Реализация устройств цикловой и сверхцикловой синхронизации стандартов спутниковой связи IBS и ПЖ на базе ПЛИС Altera
4.3. Сравнение различных методов реализации цифровых
БИХ - фильтров на ПЛИС Altera
4.4. Использование современной цифровой элементной базы
при разработке демодуляторов спутниковых модемов
4.5. Выводы по главе
Заключение
Библиографический список использованной литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Цифровые системы передачи информации (ЦСПИ) давно играют важную роль среди систем передачи информации, и с течением времени эта роль возрастает все больше и больше. В настоящее время в ЦСПИ цифровые методы обработки сигнала (ЦОС) практически вытеснили аналоговые методы обработки. Недостатком, тормозящим развитие систем с ЦОС до настоящего времени, являлось сравнительно низкое быстродействие цифровых микросхем, что накладывало ограничения на скорость передачи информации, однако этот недостаток в последнее время все более и более преодолевается.
Современное состояние цифровых устройств позволяет производить полную цифровую обработку сигнала на промежуточной частоте (ПЧ), т.е. можно говорить о реализации канальных модемов полностью на цифровой элементной базе. В этом случае модем содержит одно или несколько устройств обработки сигналов (УЦОС).
На сегодняшний день реализация канальных модемов возможна на самых разных видах элементной базы, например, на цифровых процессорах обработки сигналов (ЦПОС), на программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС), на цифровых микросхемах общего назначения (ЦСОН), на цифровых схемах специального назначения (ЦССН) или на ККС-микроконтроллерах. Все перечисленные виды элементной базы имеют свои достоинства и недостатки, поэтому при реализации чаще всего оказывается целесообразным использовать их комбинацию. Однако в общем случае выбор элементной базы сигнала является достаточно сложной задачей, существенно влияющей на такие важные параметры канального модема, как скорость передачи информации, габариты, стоимость и возможность реконфигурации. К сожалению, в настоящее время отсутствуют четкие рекомендации, руководствуясь которыми разработчик мог бы произвести выбор элементной базы под решаемую задачу создания канального модема в конкретных условиях.
Цифровая обработка сигнала предусматривает прежде всего собственно демодуляцию в соответствии с тем или иным алгоритмом оптимальной

средства визуализации, обладают большей интеграцией с другими приложениями. Кроме того, объектно-ориентированные языки, являющиеся ядром пакетов разработки приложений, являются достаточно естественным инструментом моделирования устройств ЦОС.
1.5. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Как было показано выше, выбор конфигурации цифровой системы обработки сигналов является в общем случае достаточно сложной задачей, которая может быть решена лишь с учетом множества факторов, влияющих на характеристики этой системы (требуемые скорость передачи данных, помехозащищенность, стоимость, функциональная гибкость и т.п.). Можно говорить о повышении эффективности устройств ЦОС в смысле улучшения одного или нескольких указанных параметров при ограниченной области изменения остальных. Очевидно, что для каждого конкретного случая (минимизация вероятности ошибочного приема, минимизация времени вхождения в синхронизм, максимизация быстродействия и т.п.) повышение эффективности может быть проведено разными способами и за счёт оптимизации функционирования различных подсистем устройства обработки сигналов. При этом прежде всего следует говорить о выборе алгоритмов цифровой обработки сигнала и элементной базы, обеспечивающих достижение оптимальных значений выбранных параметров.
Цель исследования можно сформулировать следующим образом: повышение эффективности модемов цифровых систем передачи информации путем оптимизации алгоритмов, структур и элементной базы программируемых устройств цифровой обработки сигналов на основе использования имитационных моделей.
Реализация этой цели требует решения следующих задач:
1. Разработка среды моделирования устройств ЦОС на базе современной среды разработки приложений Ое1р1и, позволяющей создавать программные модели, имеющие эффективный машинный код и гибко