Особливості та завдання щодо оцінювання несучої частоти сучасних супутникових систем передачі даних
DOI: 10.31673/2412-4338.2020.011787
Анотація
Супутниковий зв'язок інтенсивно використовується при реалізації важливих національних проектів, в тому числі для ефективного вирішення завдань національної безпеки, з метою соціально–економічного розвитку держави і успішного міжнародного співробітництва.
Застосування космічних технологій не тільки істотно підвищило продуктивність систем зв'язку, а й дозволило безпосередньо забезпечити зв'язок з найбільш віддаленими частинами земної кулі. Будівництво нових систем передачі даних тісно пов'язується з прогнозами розвитку послуг зв'язку, а також з більш раціональним розподілом обсягів і видів послуг між супутниковими, радіорелейними, волоконно–оптичними системами. Подібне прогнозування, засноване на дослідженні тенденцій розвитку засобів і систем зв'язку і послуг, що надаються, особливо важливо в сучасних економічних умовах.
В статті проведено аналіз сучасних супутникових систем передачі дискретних даних та визначено, що для розглянутих супутникових систем зв’язку характерна вкрай низька енергетика каналу, значна частотна невизначеність сигналу та наявність «сусідніх каналів». Для підвищення ефективності їх використання необхідна когерентна обробка сигналу в демодуляторі та використання потужного завадостійкого кодування. А для систем супутникового зв’язку з багатостанційним доступом з частотним поділом каналів необхідний множинний доступ і надання каналу на вимогу та робота, як в безперервному, так і в пакетному режимах.
При реалізації процедур синхронізації в супутниковому каналі визначне значення має синхронізація несучої частоти. При цьому для вирішення завдання розробки алгоритму оцінки несучої частоти ФМ сигналу в когерентних демодуляторах сучасних систем зв’язку в статті запропоновано: визначити потенційні кордони дисперсій одержаних оцінок, розробити алгоритм оцінки несучої частот ФМ сигналу, що враховує специфіку супутникового каналу зв'язку та розробити реалізаційні процедури оцінювання на базі швидкого перетворення Фур’є.
Ключові слова: системи супутникового зв’язку, енергетика супутникового каналу зв'язку, частотна невизначеність сигналу, когерентна обробка сигналу, завадостійке кодування.
Список використаної літератури
1. Кукк К.И. Спутниковая связь: прошлое, настоящее, будущее / Кукк К.И. –М: Горячая линия, 2015. –262 с.
2. Крылов А.М. Спутниковые системы связи и вещания. Состояние и перспективы развития. / А.М. Крылов –М: Радио и связь, 2014. –182 с.
3. Бойко Ю.М. Аналіз цифрових методів модуляції/демодуляції в системах зв’язку та передачі інформації /Ю.М. Бойко Ю.М., Н.М. Сворінь // Вісник Хмельницького національного університету. –2011. –№1. –С. 103-110.
4. Довгополий А. С. Удосконалення систем супутникової навігації озброєння та військової техніки в умовах впливу навмисних перешкод / А. С. Довгополий, С. О. Понамаренко, В. В. Твердохлібов, О. О. Білобородов // Озброєння та військова техніка. –2018. –№1(17). –С. 67–71.
5. Брусин E. А. Оценка несущей частоты ФМ сигналов в демодуляторах спутниковых систем связи / E. А. Брусин // Электросвязь. –2007. –№5. –С. 12–13.
6. Павленко М.П. Реалізація декодера Вітербі на FPGA для систем супутникового зв’язку / Павленко М.П., Бичков В.Є., Правда В.І. // Вісник Національного технічного університету України "КПІ". 75 Серія: Радіотехніка. Радіоапаратобудування. –2012. –№49. –С. 71–75.
8. Rabiei A.M., Frequency offset invariant multiple symbol differential detection of MPSK. // A.M. Rabiei, N.C. Beaulieu // IEEE Trans. Commun. –2011. –№59(3). –С.652–657.
9. Nasir A.A. Particle filters for joint timing and carrier estimation: Improved resampling guidelines and weighted bayesian cramer–rao bounds / A.A. Nasir, S Durrani, R.A. Kennedy // IEEE Trans. Commun. –2012. –№60(5). –С.1407–1419.
10. J. Bhatti Low–complexity frequency offset and phase noise estimation for burst–mode digital transmission in Proc. / J. Bhatti, N. Noels, and M. Moeneclaey // IEEE PIMRC. –Toronto. – 11-14 September 2011. –С.1662–1669.
11. Булгаков О.М., Голубинский А.Н. Оценка частоты основного тона речевого сигнала методом максимального правдоподобия при известном распределении амплитуд и начальных фаз гармоник сложного несущего колебания / О.М. Булгаков, А.Н. Голубинский // Вестник ВИ МВД России. – 2010. –№ 2. –С. 154-162.
12. Пузырёв П. И. Cпособ оценки частоты несущей и времени прихода сигнала по ЛЧВ–подобной фазокодированой последовательности / П. И. Пузырёв, С. А. Завьялов // Динамика систем, механизмов и машин. Омский государственный университет. – 2017. –Том 5, № 4. –С. 250 - 264.
13. Лучинин А. С. Алгоритм оценки и восстановления частоты и фазы несущего колебания в цифровой связи / А. С. Лучинин, М. П. Трухин // Компьютерный анализ изображений: Интеллектуальные решения в промышленных сетях (CAI–2016). Сборник научных трудов по материалам I Международной конференции. – Екатеринбург. –5–6 мая 2016 г. –С. 126–127.
14. Нагорнюк О. А. Покращення точності оцінювання несучої та символьної частоти сигналів з цифровою модуляцією / О. А. Нагорнюк // Проблеми створення, випробування, застосування та експлуатації складних інформаційних систем: Зб. наук. праць ЖВІ НАУ. –2013. –Вип. 8. – С. 62–70.
15. Горбатий І.В. Системи дистанційного зондування Землі з космосу: монографія / І.В. Горбатий. –Львов: СПОЛОМ, 2011. –612 с.
16. INTELSAT. INTELSAT EARTH STANDARTS (ISS) Perfomance characteristics for broadband VSAT (BVSAT) digital carriers // Document IESS–313 (Rev.A) APPROVAL DATE: 08 August 2000. –2000.
17. Lee L.N. Digital processor–based programmable BPSK(QPSK) offset–QPSK modems / Lee L.N., Shenoy A., Eng M.K. // Comsat Technical Review. –1989. –№ 2 (vol. 19). –P. 57-64
18. Макаренко С. И. Описательная модель системы спутниковой связи Iridium. / С. И. Макаренко // Системы управления, связи и безопасности. –2018. –№4. –С. 1–34.
19. Gardner F.M. Hangup in phase–lock loops / F.M. Gardner // IEEE Transactions on Communications, vol. COM-25. – Stanford. – Oct.1977. –P. 1210-1214.
20. Шестаков А. Л. Оценка несущей частоты случайной последовательности импульсов методом Прони / А. Л. Шестаков, А. С. Семенов, О. Л. Ибряева. // Вестник ЮУрГУ. –2009. –№37(170). –С.106-115.
21. Саломатин С. Б. Цифровая обработка сигналов в радиоэлектронных системах // С. Б. Саломатин. – Минск.: БГУИР, 2002. –87 с.
22. Aziz W. Performance Analysis of Carrier Frequency Offset (CFO) in OFDM using MATLAB / W. Aziz, E. Ahmed, G. Abbas, S. Saleem, Q. Islam. // Journal of Engineering (JOE). – 2012. – Vol. 1, № 1. – P. 5–10.
23. Kootsookos P. Fast, Accurate Frequency Estimators / E. Jacobsen, P. Kootsookos // IEEE Signal Processing Magazine. –2007. – Vol. 24, № 3. – P. 123-125.
24. Перов А.И. Основы построения спутниковых радионавигационных систем / А.И. Перов. – М: Радиотехника, 2012. –240 с.
25. Шелухин О. И., Цифровая обработка и передачи речи / О. И. Шелухин, Лукьянцев Н. Ф. – М: Радио и связь, 2000. –345 с.
