Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Процедура синтеза адаптивной высокоскоростной программно- конфигурируемой системы передачи данных на основе оценивания эквивалентного энергетического проигрыша, вызванного неравномерностью амплитудно-частотной характеристики радиотракта

Работа №77094

Тип работы

Бакалаврская работа

Предмет

информатика

Объем работы80
Год сдачи2020
Стоимость4850 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
60
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 12
1 Анализ основных технологий высокоскоростных систем передачи
информации различного назначения и дестабилизирующих факторов, возникающих в канале передачи данных систем 14
1.1 Сравнительный анализ сигнально-кодовых конструкций спутниковых,
радиорелейных и подвижных систем связи и перспективы развития частотных диапазонов 14
1.2 Анализ дестабилизирующих факторов, возникающих в канале связи, и
способов их компенсации 20
2 Концепция построения радиосистем по программно-конфигурируемому
принципу и их адаптация 27
2.1 Приёмная часть системы цифровой связи 27
2.1.1 Архитектуры построения приёмников цифровой связи 27
2.1.2 Оценка фазы несущей частоты 31
2.1.3 Петля тактовой синхронизации 36
2.2 Концепция построения радиосистем по программно-конфигурируемому принципу 40
2.2.1 Классификация SDR 44
2.2.2 Преимущества и недостатки SDR 45
2.2.3 Периферия 48
2.2.4 Обзор сред проектирования для разработки программируемых
радиосистем 52
2.2.4.1 Mathlab Simulink 52
2.2.4.2 GNURadio
2.3 Адаптивные программно-конфигурируемые системы с обучением
«учителем» 54
2.3.1 Алгоритм наименьшего квадрата (LMS) 57
2.3.2 Алгоритм RLS 57
2.3.3 Метод Ньютона 58
2.3.4 Алгоритм наискорейшего спуска 59
3 Алгоритм автоматизированного синтеза адаптивной высокоскоростной программно-конфигурируемой системы передачи данных с учётом характеристик спутниковой, радиорелейной и мобильной линии связи 61
3.1 Проведение оценки влияния неравномерности АЧХ радиотракта 61
3.2 Расчет поправочных значений в определение достоверности
принимаемых данных в системах связи с КАМ 65
3.3 Алгоритм автоматизированного синтеза адаптивной высокоскоростной программно-конфигурируемой системы передачи данных с учётом
характеристик линий связи различных типов 69
Заключение 72
Список использованных источников 75
Приложение

В настоящее время цифровая обработка сигналов широко используется в различных системах, с которыми человек сталкивается постоянно в повседневной жизни: навигационные системы, радио, системы оптической связи, вычислительная, домашняя технике. Такое массовое распространение объясняется научно-техническими достижениями в этой сфере, позволившими создавать устройства, имеющие невысокую стоимость, высокую производительность и малые размеры. Достаточно продолжительный промежуток этой области знаний привело к формированию самостоятельных научно-технических направлений. Одним из таких направлений является адаптивная обработка сигналов.
Адаптивная обработка сигналов зарождалась в середине двадцатого века, но создание математических методов, применяемых в ней, относится к более далёкому прошлому. Для формирования основных правил адаптивной обработки данные методы были использованы такими учёными как: Левинсоном, Крейном, Винером, и другими. На практике применил адаптивную обработку сигналов Бэрнард Уидроу, который в конце 50-х годов двадцатого столетия синтезировал первый адаптивный фильтр на основе алгоритма по методу наименьшего квадрата.
Адаптивная обработка сигналов применяется в случаях, когда параметры фильтра не могут быть просчитаны заранее. То есть происходит постоянное изменение условий фильтрации, соответственно использование фильтров с постоянными коэффициентами нецелесообразно .
Объектом исследования является адаптивная высокоскоростная
программно-конфигурируемая система передачи данных.
Предмет исследования - приёмная сторона высокоскоростной цифровой программно-конфигурируемой системы передачи данных.
Целью выполнения выпускной квалификационной работы является разработка алгоритма автоматизированного синтеза адаптивной
высокоскоростной программно-конфигурируемой системы передачи данных, учитывающей характеристик спутниковой, радиорелейной и мобильной линий связи.
Для достижения цели данной работы необходимо решение следующих задач:
- провести сравнительный анализ сигнально-кодовых конструкций различных видов систем связи;
- изучить перспективы развития частотных диапазонов;
- провести анализ дестабилизирующих факторов, возникающих в канале связи, и способов их компенсации;
- рассмотреть различные архитектуры построения приёмников цифровой связи, способы оценки фазы несущей;
- изучить концепция построения радиосистем по программно- конфигурируемому принципу, классификация, преимущества и недостатки, существующая периферия;
- провести оценка влияния неравномерности АЧХ радиотракта;
- произвести расчёт поправочных значений в определение достоверности принимаемых данных в системах связи с КАМ;
- разработать алгоритм автоматизированного синтеза адаптивной высокоскоростной программно-конфигурируемой системы передачи данных с учётом характеристик линии связи.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании студенческих
и аспирантских работ!


В ходе выполнения выпускной квалификационной работы исследована приёмная сторона высокоскоростной цифровой программно-
конфигурируемой системы передачи данных и решены поставленные задачи, а именно:
- проведён сравнительный анализ сигнально-кодовых конструкций различных видов систем связи;
- изучены перспективы развития частотных диапазонов;
- проведён анализ дестабилизирующих факторов, возникающих в канале связи, и способов их компенсации;
- рассмотрены различные архитектуры построения приёмников цифровой связи, способы оценки фазы несущей;
- изучена концепция построения радиосистем по программно- конфигурируемому принципу, классификация, преимущества и недостатки, существующая периферия;
- проведена оценка влияния неравномерности АЧХ радиотракта;
- произведён расчёт поправочных значений в определение достоверности принимаемых данных в системах связи с КАМ;
- разработан алгоритм автоматизированного синтеза адаптивной высокоскоростной программно-конфигурируемой системы передачи данных с учётом характеристик линии связи.
Из-за необходимости повышения скорости передачи данных при разработке систем связи возникает необходимость, в повышении позиционности модуляции и освоении новых частотных диапазонов, разработке новых стандартов. Так после внедрения сетей сотовой связи 5 поколения (5G) началась разработка оборудования следующего поколения сотовой связи, внедрение которого предполагается во второй половине следующего десятилетия.
Для систем, использующих манипуляции с высокими позиционностями (-512 и выше) особенно остро стоит проблема компенсации, возникающих шумовых и нешумовых потерь. Нешумовые потери остаются неизменными даже при использовании криогенного оборудования и с развитием высокоскоростных систем передачи требуется более детальное исследование процесса возникновения и способов компенсации. Шумы Джонсона возможно снизить путём использования криогенных технологий и использованием более совершенной элементной базы.
Наиболее целесообразным из предложенных способов компенсации нешумовых потерь является снижение потерь в радиотрактах, вызванных неравномерностью АЧХ, комплексов с использованием фильтра комплексно - сопряжённого с рассматриваемым каналом.
В современных системах связи используются сигналы с различной модуляцией с высокой позиционностью. Такие сигналы наиболее подвержены воздействию шумов и помех, возникающих в тракте передачи. Таким образом, особого внимания при приёме таких сигналов заслуживает вопрос фильтрации. Существуют различные варианты компенсации воздействия неравномерности канала передачи на сигнал, но наиболее оптимальным является адаптивная фильтрация. Необходимость использования адаптивных фильтров обусловлена изменениями условий функционирования системы или неопределённостью условий функционирования.
В связи с вышеописанным сформирована процедура синтеза адаптивной высокоскоростной программно-конфигурируемой системы передачи, учитывающей характеристики линии связи, по которой происходит передача данных:
- исходные данные: предполагаемое время работы системы (N), длительность интервала опроса (M), тип модуляции, кратность модуляции, коэффициент неравномерности сигнального созвездия (у), вероятность символьной ошибки (Posh);
- этап 1: определение остаточного заряда аккумуляторной батареи;
- этап 2: сравнение остаточного заряда с зарядом, требуемым для работы системы;
- этап 3: определение неравномерности амплитудно-частотной характеристики радиотракта, свободного вычислительного ресурса, длины импульсной характеристики адаптивного фильтра;
- этап 4: определение целесообразности использования адаптивного фильтра путём сравнения уровня неравномерности канала радиотракта и уровня неравномерности АЧХ фильтра;
- этап 5: синтез адаптивного фильтра.
- результат: адаптивный фильтр с требуемой длиной импульсной характеристики.



1. Данные по конверсии спектра: [Электронный ресурс]. АНО «Радиочастотный спектр», 2012-2020. - URL: https://rspectr.com/articles/510/ kak-reshit-problemu-deficita-chastot. (Дата обращения 20.05.2020).
2. Бабанин, И.Г. Процедура проектирования фильтров частотной селекции с учётом энергетических потерь в радиоприёмных устройствах высокоскоростных радиосистем передачи информации [Текст]: автореф. дис. канд. техн. наук / И.Г. Бабанин. - Курск: ЮЗГУ, 2018. - 19 с.
3. Мухин, И.Е. Определение эквивалентных энергетических потерь
полосовых фильтров, вызванных неравномерностью фазочастотной характеристики, при приёме сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией [Текст] / И.Е. Мухин, И.Г. Бабанин // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная
техника, информатика. Медицинское приборостроение - Курск: Юго-Зап. гос. ун-т, 2012. - № 2-3. - С. 129-133.
4. Бабанин, И.Г. Процедура проектирования фильтров частотной селекции с учётом энергетических потерь в радиоприёмных устройствах высокоскоростных радиосистем передачи информации [Текст]: дис. канд. техн. наук: 05.12.04: защищена: 15.02.2019 / Бабанин Иван Геннадьевич. - Курск: ЮЗГУ, 2018. - 166 с.
5. Приёмник прямого преобразования частоты [Электронный ресурс]. А.В. Микушин 2001-2019. - URL: https://digteh.ru/WLL/PrmPrjamPreobr.php. (Дата обращения 19.05.2020).
6. Поколения архитектур радиоприёмных устройств [Электронный ресурс]. Сайт DocPlayer.ru 2015-2020. - URL: https://docplayer.ru/36073163- Podvizhnye-sistemy-svyazi.html. (Дата обращения 19.05.2020).
7. Прокис Джон. Цифровая связь [Текст]: Пер. с англ. / Под ред. Д.Д. Кловского. - Москва: Радио и связь. 2000. - 800 с.
8. Программно-определяемая радиосистема [Электронный ресурс].
Wikimedia Foundation, Inc 2020. - URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/
Программно_определяемая_радиосистема. (Дата обращения 19.05.2020).
9. Software Defined Radio [Электронный ресурс]. TechMedia 2006-2020.
- URL: https://habr.com/ru/post/451674. (Дата обращения 07.05.2020).
10. Список программно-определяемых радиостанций [Электронный ресурс]. Wikimedia Foundation, Inc 2020. - URL: https://en.wikipedia.org/wiki/ List_of_software-defined_radios. (Дата обращения 20.05.2020).
11. Начало работы с LimeSDR [Электронный ресурс]. Записки программиста 2009-2020. - URL: https://eax.me/limesdr. (Дата обращения 20.05.2020).
12. HackRF для начинающих [Электронный ресурс]. HackWare.ru 2020.
- URL: https://hackware.ru/?p=8249. (Дата обращения 20.05.2020).
13. Red Pitaya [Электронный ресурс]. Железный Линукс 2008-2020. - URL: https://hardlinux.ru/note/21867. (Дата обращения 20.05.2020).
14. Simulink [Электронный ресурс]. Wikimedia Foundation, Inc 2020. -
URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Simulink. (Дата обращения 20.05.2020).
15. GNURadio [Электронный ресурс]. Wikimedia Foundation, Inc 2020. - URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/GNU_Radio. (Дата обращения 13.04.2020).
16. Сергиенко А. Б. Цифровая обработка сигналов [Текст]: учеб. пособие / А.Б. Сергиенко - 3-е изд. - СПб.: БХВ-Петербург, 2011. - 768 с.
17. Б. Уидроу. Адаптивная обработка сигналов [Текст] / Б. Уиндроу, С. Стирнз. Пер. с англ. - Москва: Радио и связь, 1989. - 440 с.
18. Джиган, В. И. LMS-алгоритм адаптивной фильтрации сигналов:
первый или единственный для использования на практике? [Электронный ресурс]. - URL: https://docplayer.ru/48584511-Lms-algoritm-adaptivnoy-filtracii- signalov-pervyy-ili-edinstvennyy-dlya-ispolzovaniya-na-praktike.html. (Дата
обращения 24.03.2020).
19. Джиган, В.И. Адаптивная фильтрация сигналов [Текст]: теория и алгоритмы / В.И. Джиган. - Москва: Техносфера, 2013. - 528 с.
20. Бабанин И.Г., Михайлова Н.Ю., Николаенко А.И., Захарюта А.А. Аналитическая модель оценки проигрыша в отношении сигнал-шум на входе решающего устройства, вызванного неравномерностью АЧХ согласованного фильтра демодулятора, при заданной вероятности ошибки на символ в системах связи с квадратурной амплитудной модуляцией [Текст] / И.Г. Бабанин, Н.Ю. Михайлова, А.И. Николаенко, А.А. Захарюта // Перспективные технологии в средствах передачи информации сб. статей - Владимир, 2019. - С. 117-119.
21. Аксентьев, А.А. Методика экспериментальной проверки криптостойкости беспроводных локальных сетей с использованием свободно распространяемого ПО [Текст] / А.А. Аксентьев, И.Г. Бабанин // Инфокоммуникации и информационная безопасность: состояние, проблемы и пути решения: материалы II Всероссийской научно-практической конференции - Курск: Юго-Зап. гос. ун-т, 2015. - С. 195-198.
22. Бабанин И.Г., Михайлова Н.Ю., Николаенко А.И., Коптев Д.С. Процедура оценки влияния неидеальностей параметров оптимального демодулирующего устройства системы приёма сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией различной позиционности и коэффицента неравномерности сигнального созвездия на эквивалетные энергетические потери [Текст] / И.Г. Бабанин, Н.Ю. Михайлова, А.И. Николаенко, Д.С. Коптев // Радиотехника. - Москва, 2019. - №10 (16). - С. 60-69.


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.




© 2008-2022 Cервис помощи студентам в выполнении работ