ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ПРИ ДЕМОДУЛЯЦИИ В СПУТНИКОВОМ КАНАЛЕ

Нестеренко А.С.; д.т.н., проф. Чичикало Н.И.
Источник: сборник тезисов международной научно-практической конференции «Интегрированные интеллектуальные робототехнические комплексы», Киев, Национальный авиационный университет, 2011.

Особенностью спутниковых систем связи является необходимость работать в условиях сравнительно низкого отношения сигнал/шум, вызванного значительной удаленностью приемника от передатчика и ограниченной мощностью спутника. В процессе распространения слабого сигнала по спутниковому каналу он неизбежно подвергается искажениям из-за влияния атмосферы, эффекта Доплера и высокого уровня сжатия информации, что при приеме приводят к сильным искажениям сигнала. Количество искаженных символов должно быть очень мало, поэтому применяется двухступенчатое помехоустойчивое кодирование и модуляция с невысокими когерентностями. Преимущественно используется модуляция QPSK (Quaternary Phase Shift Keying), обеспечивающая наилучший компромисс по соотношению мощность-полоса.

Целью данной работы является исследование влияния различных факторов на помехоустойчивость при приеме QPSK сигнала.

Рис. 1. Сигнальное созвездие QPSK: а) теоретический вид, б) результат моделирования

Наиболее наглядным способом анализа QPSK сигнала является использование сигнальных созвездий (рис. 1,а). Стрелками показаны возможные переходы из одного фазового состояния в другое. Форма сигнального созвездия соответствует виду модуляции, а расстояния между точками созвездия характеризуют помехоустойчивость при приеме сигнала. За счет кодирования Грея достигается снижение вероятности ошибки на бит, ведь возникновение ошибки в определении значения символа будет соответствовать ошибке в одном (а не в двух) бите информации.

Путем виртуального проектирования в среде LabVIEW получен виртуальный прибор, строящий сигнальное созвездие QPSK сигнала (рис. 1,б). С помощью моделирования были получены сигнальные созвездия QPSK в условиях воздействия разных факторов (рис. 2).

Рис. 2. Схемы искажений формы сигнального созвездия QPSK:
а) сигнал без искажений, б) шумовая помеха, в) гармоническая помеха, г) амплитудное ограничение в усилителе, д) ошибка фазовой синхронизации, е) нарушение симметрии плеч демодуляторов

Исследование прибора показало, что при воздействии помех в канале связи созвездие «размывается», т.е. в каждом такте точка созвездия имеет случайные координаты в зоне, центр которой соответствует номинальным координатам точки. При нарушении симметрии плеч демодуляторов и при ошибке фазовой синхронизации возникают переходные помехи между квадратурными каналами и сигнальное созвездие искажается.

Срыв фазовой синхронизации приводит к большому количеству ошибок при QPSK демодуляции, где информацию несет фаза сигнала. Поэтому для получения синхронного опорного колебания необходимо обеспечить компромисс между уменьшением ошибки слежения за режимом синхронизма и уменьшением времени установления режима синхронизма.

Литература

1. Цифровые радиоприемные системы: Справочник / под ред. М.И. Жодзишского. – М.: Радио и связь, 1990. – 208 с.
2. Зубарев Ю.Б., Кривошеев М.И., Красносельский И.Н. «Цифровое телевизионное вещание», М.: НИИР, 2001. – 568с.
3. LabVIEW Fundamentals. National Instruments Corporation. 374029A-01, August 2005.

вверх

---

© Nesterenko Ann, 2011