Ефективна демодуляція QPSK сигналів у каналах з несприятливими умовами радіоприймання

  • О. С. Круглик ТОВ «Дельта СПЕ», м. Київ https://orcid.org/0000-0002-5958-9716
  • О. Я. Калюжний Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" https://orcid.org/0000-0001-7676-3862
  • В. Ю. Семенов ТОВ «Дельта СПЕ», м. Київ
Ключові слова: демодуляція QPSK сигналів, несприятливі умови радіоприймання, TDMA, частотні спотворення

Анотація

Головним завданням приймача в системах цифрового зв’язку є забезпечення мінімальної бітової похибки при прийманні переданих даних. Тому від якості демодуляції сигналів залежить у значній мірі якість цифрового зв’язку в цілому. Крім того, в каналах з несприятливими умовами радіоприймання, яким характерна швидка зміна параметрів сигналу внаслідок часового та частотного допплерівського розсіювань, а також є невідомими характеристики основного каналу передавання, виникають ситуації, коли більшість модемів не дозволяють забезпечити якісний прийом сигналу. Отже, підвищення ефективності демодуляції було і залишається актуальним завданням для сучасної техніки радіоприймання та оброблення сигналів. Стаття присвячена проблемі приймання сигналів з фазовою маніпуляцією у каналах із несприятливими умовами передачі, оскільки в більшості сучасних систем цифрового зв’язку фазова маніпуляція є основою фізичного рівня передавання. Проведено аналіз існуючих рішень та розглянуто гібридний метод демодуляції сигналів, який поєднує алгоритми прямого оцінювання параметрів сигналу (feedforward) з подальшою синхронізацією параметрів у схемах зі зворотним зв'язком (feedback алгоритми). Початкова оцінка зміщення носійної частоти, фази та часової затримки сигналу виконується по відомій унікальній вставці і отримані оцінки застосовуються при ініціалізації схем зі зворотним зв’язком для миттєвого входу в режим стеження. Виконано порівнювальне моделювання відомих традиційних методів демодуляції та гібридного методу на прикладі сигналу з квадратурною фазовою маніпуляцією (QPSK). Отримані результати підтверджують, що в умовах швидкої зміни параметрів сигналу гібридний алгоритм забезпечує мінімальне значення бітової похибки в залежності від SNR у порівнянні з традиційними методами. Розглянутий підхід синхронізації також можна використовувати для сигналів з іншими видами фазової маніпуляції. Більше того, запропоноване гібридне поєднання алгоритмів feedback і feedforward дозволило застосовувати алгоритми зі зворотним зв’язком до сигналів з пакетним режимом передавання даних.

Біографії авторів

О. С. Круглик, ТОВ «Дельта СПЕ», м. Київ

Круглик О. С., інженер

О. Я. Калюжний, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Калюжний О.Я., д.ф-м. н., професор

В. Ю. Семенов, ТОВ «Дельта СПЕ», м. Київ

Семенов В. Ю., інженер в науково-дослідний відділі алгоритмів

Посилання

Kim T. and Min M. (2018) Improved Non-Data-Aided Feedforward Symbol Timing Estimator for Low-Rate Sampling Systems. IEEE Communications Letters, Vol. 22, Iss. 5, pp. 1010-1013. DOI: 10.1109/lcomm.2018.2812728

Gappmair W., Plimon K., Ebert J. and Bergmann M. (2018) Joint recovery of carrier frequency and symbol timing for extremely bandwidth-efficient satellite links. IET Communications, Vol. 12, Iss. 1, pp. 44-51. DOI: 10.1049/iet-com.2017.0186

Wu Z., Zhang Y., Jiang L. and Jian S. (2015) Novel preamble-aided symbol timing estimation for burst communication. 2015 IEEE International Conference on Communication Software and Networks (ICCSN). DOI: 10.1109/iccsn.2015.7296158

Meyr H., Moeneclaey M. and Fechtel S.A. (2001) Digital Communication Receivers: Synchronization, Channel Estimation, and Signal Processing. DOI: 10.1002/0471200573

Mengali U. and D’Andrea A.N. (1997) Synchronization Techniques for Digital Receivers. DOI: 10.1007/978-1-4899-1807-9

Middlestead R.W. (2017) Digital Communications with Emphasis on Data Modems. DOI: 10.1002/9781119011866

Gardner F. (1986) A BPSK/QPSK Timing-Error Detector for Sampled Receivers. IEEE Transactions on Communications, Vol. 34, Iss. 5, pp. 423-429. DOI: 10.1109/tcom.1986.1096561

Опубліковано
2019-09-30
Як цитувати
Круглик, О. С., Калюжний, О. Я. і Семенов, В. Ю. (2019) «Ефективна демодуляція QPSK сигналів у каналах з несприятливими умовами радіоприймання», Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, (78), с. 13-18. доступний у: http://radap.kpi.ua/radiotechnique/article/view/1588 (дата звернення: 18Листопад2019).
Номер
Розділ
Телекомунікації, радіолокація і навігація, радіоптика та електроакустика