Синхронізація систем зв’язку на основі SDR
DOI:
https://doi.org/10.31649/mccs2022.05Ключові слова:
модуляція, програмована вентильна матриця, мова опису обладнання, синхронізація, частота бітових помилок, величина вектора помилки, фазове автопідлаштування частотиАнотація
Розвиток мобільних телекомунікацій іде шляхом збільшення продуктивності систем зв’язку, збільшення швидкості передачі інформації, розширення смуги частот, зменшення затримок. Програмно-кероване радіо (SDR) - це програмований трансивер, який підтримує різні бездротові технології без необхідності оновлення обладнання. Найкращим середовищем розробки пристроїв SDR є програмовані вентильні матриці (FPGA), оскільки вони забезпечують паралельну обробку даних. Сигнал у каналі зв’язку спотворюється під дією багатьох факторів: перетворення частоти дискретизації сигналів у передавачі і приймачі, зміщення частоти і фази сигналу у каналі зв’язку, затримка сигналу, дія білого шуму, тощо. Для зменшення впливу цих ефектів, приймач містить у своєму складі кола синхронізації. Приймач містить наступні блоки: автоматичне регулювання підсилення; корекція зміщення частоти; відновлення синхронізації символів; відновлення фази несучої частоти; демодуляція сигналу. Для забезпечення виконання критеріїв Найквиста і зменшення міжсимвольних спотворень, передавач і приймач системи зв'язку містять формуючий фільтр з характеристикою квадратного кореня з піднятого косинуса. Кола синхронізації забезпечують певний діапазон змін дестабілізуючих факторів. При виході за межі цього діапазону відбувається погіршення параметрів і якості роботи системи зв’язку. Проведене дослідження понижуючого перетворювача частоти дискретизації, отримана його частотна характеристика. Він побудований на основі півсмугових фільтрів за квадратурною схемою. Алгоритм оцінки та корекції зміщення частоти розроблений за критерієм максимальної правдоподібності. Підсистема відновлення синхронізації символів виконана на основі кола фазового автопідлаштування частоти (ФАПЧ). Основні характеристики ФАПЧ: час досягнення блокування; встановлена помилка; перехідна поведінка та можливість відстеження; пропускна спроможність. Ці варіанти залежать від сфери застосування та очікуваних умов експлуатації. Смуга пропускання повинна бути достатньою для компенсації відхилень між частотою генератора і опорним вхідним сигналом. Проведене дослідження часу, необхідного ФАПЧ для синхронізації з опорним сигналом. Визначено коефіцієнт бітових помилок та величина вектора помилок для різних зміщень частоти в каналі зв'язку. Метою статті є оцінка спотворень сигналу у HDL-реалізації системи зв'язку на базі середовища розробки Xilinx Zynq-7000.
Посилання
REFERENCES
Proakis, J. G. Digital communications / J.G. Proakis, M. Salehi, 5th ed. - McGraw-Hill, 2001. – 1141 p.
Piatin I.S. Doslidzhennia synkhronizatsii tsyfrovykh system zviazku /Herald of Khmelnytskyi national university. – 2016. - №5. – S. 175-183.
Piatin I.S. Systema zviazku z QPSK moduliatsiieiu i synkhronizatsiieiu nesuchoi /I.S. Piatin, V.V. Mishan, O.O. Kukharets //Herald of Khmelnytskyi national university. - 2019. - №5. - S.211-217.
Karimi-Ghartema M. PLL Structures for Single-Phase Applications. Enhanced Phase-Locked Loop Structures for Power and Energy Applications / M. Karimi-Ghartema. - Wiley-IEEE Press, 2014, P.1-1.
Talbot D. B. A Review of PLL Fundamentals. Frequency Acquisition Techniques for Phase Locked Loops / D. B. Talbot. - Wiley-IEEE Press, 2012, P.3-15.
. Berkman L. Designing a system to synchronize the input signal in a telecommunication network under the condition for re-ducing a transitional component of the phase error / L. Berkman, O. Tkachenko, O. Turovsky, V. Fokin, V. Strelnikov // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2021. – V. 1. – no. 9-109. – P. 66–76.
Turovsky O. Evaluation of possibilities to improve work efficiency systems of synchronization of a radio technical device during carrier frequency tracking /O. Turovsky //Measuring and computing devices in technological processes. – 2020. - № 1 – S. 116–122
Huang S. Low-Noise Fractional-N PLL With a High-Precision Phase Control in the Phase Synchronization of Multichips /S. Huang, S. Liu, M. Liu, J. Hu and Z. Zhu // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. – 2018. - T. 28, N. 8. –. P. 702-704.
Boiko J. Study of the Influence of Changing Signal Propagation Conditions in the Communication Channel on Bit Error Rate /J. Boiko, I.Pyatin, L. Karpova, O. Eromenko //Data-Centric Business and Applications. – Springer, Cham, 2021. – С. 79-103.
. Boiko J. Signal processing and synchronization technique in software-defined radio systems with OFDM /J. Boiko, I. Py-atin, I. Parkhomey //Herald of Khmelnytskyi national university. - 2022. - №2. – S. 123-132.
. Kozlovskyi V. V. Synthesis of a complex interconnected relationship in the synchronization system under the minimiza-tion of phase error dispersion during discontinuation / V. V. Kozlovskyi, O. L. Turovskyi // Herald of Khmelnytskyi national uni-versity. – 2020. – S.162–168.
