Статья

Название статьи СИСТЕМА НА КРИСТАЛЛЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ МАНИПУЛИРОВАННЫХ МИНИМАЛЬНЫМ СДВИГОМ МЕТОДОМ ЦИФРОВОГО ПРЯМОГО СИНТЕЗА
Автор Ю. А. Геложе, П. П. Клименко, А. В. Максимов, В. В. Петренко
Рубрика РАЗДЕЛ III. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ДЕФЕКТОСКОПИИ И НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ
Месяц, год 08, 2017
Индекс УДК 629.78.05
DOI 10.23683/2311-3103-2017-8-118-127
Аннотация Работа посвящена цифровым системам связи. Рассматривается формирование сигналов, манипулированных минимальным сдвигом (частоты) (MMC) MSK (minimum shift keying). Интерес к этим сигналам обусловлен их высокой спектральной эффективностью при постоянной огибающей, что позволяет применять в радиопередающем и радиоприемном устройствах узкополосные селекторы. Сигналы ММС широко используются в сотовой связи стандарта GSM, спутниковой связи и в спутниковых навигационных системах. Особенность сигналов ММС состоит в том, что за время одного такта фаза линейно (без разрыва) изменяется на величину, точно равную 90°, что и обеспечивает его спектральную эффективность. Для выбора устройства формирования сигнала ММС рассмотрены математические методы описания этого сигнала. Одно из математических описаний ММС сигнала тесно связано с четырехфазной фазовой модуляцией (4-ФМ) (QPSK) со сдвигом (OQPSK) с дополнительным синус-косинусным сглаживанием сигналов в квадратурных каналах. Отмечено, что дополнительное умножение сигналов на тригонометрические функции затруднительно. Другое математическое описание ММС сигнала представляется как специальная форма двоичной частотной модуляцией с непрерывной фазой (ЧМНФ) и индексом модуляции равным 0,5. Выявлены недостатки частотного метода формирования сигнала ММС при использовании аналоговой схемотехники. Показано, что на основе программируемой цифровой техники этот метод позволяет сравнительно просто синтезировать сигналы ММС. Исследования, выполненные в работе, показали, что использование метода прямого цифрового синтеза частот с дополнительной коррекцией начальных значений фазы каждом такте для формирования сигналов ММС обеспечивает его характеристики, близкими к характеристикам идеального сигнала ММС. В результате исследования разработана система на кристалле для формирования ММС сигнала. Формирователь сигнала реализован на базе ПЛИС фирмы Altera семейства Cyclone II. Алгоритмы работы реализованы в среде Quartus II и описаны на VHDL. «Макетирование» выполнено в Quartus II. Приведены результаты «макетирования».

Скачать в PDF

Ключевые слова Cвязь; модуляция; фаза; частота; спектр; фильтрация; цифра; микросхема.
Библиографический список 1. Прокис Дж. Цифровая связь: пер. с англ. / под ред. Д.Д. Кловского. – М: Радио и связь. 2000. – 800 с.
2. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. – 2-е изд., испр.: пер. с англ. – М.: Изд. дом «Вильямс», 2003. – 1104 с.
3. Крохин А.В., Беляев В.Ю., Гореликов А.В., Дрямов Ю.А., Муравьев С.А. Методы модуляции и приема цифровых частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой // Зарубежная радиотехника. – 1982. – № 4. – С. 102-103.
4. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь: пер. с англ. / под ред. В.В. Маркова.
– М.: Связь, 1979. – 592 с.
5. Nezami M.K. RF Architectures and Digital Signal // Processing Aspects of Digital Wireless Transceivers 2003.
6. Феер К. Беспроводная цифровая связь. «Методы модуляции и расширения спектра»: пер. с англ. / под ред. В.И. Журавлева. – М.: Изд-во «Радио и связь», 2000.
7. Галкин В.И. Цифровая мобильная радиосвязь: учеб. пособие для вузов. – М.: Горячая линия – Телеком, 2007. – 432 с.
8. Петренко В.В., Геложе Ю.А. Формирователь сигнала модулированного с минимальным сдвигом // Теоретические и методические проблемы эффективного функционирования радиотехнических систем» («Системотехника-2012»): Cб. научных статей. Вып. VI.
– Таганрог: ЮФУ, 2012.
9. Dayan Adiohel Guimaraes. Contributions to the understanding of the MSK modulations // Revesta Telecommunication. MAIO DE 2008. – Vol. 11, № 01.
10. US Patent Mar. 25 2003. Optical MSK modulator. Douglas M. Gill, Hoboken, NJ (US).
11. Outting J. A Comparison of Modulation Techniques for Digital Radio // IEEE Transactions on communications. – December 1979. – Vol. COM 27, No. 12. – P. 1752-1762.
12. Mathwich R. The effect of Tandem Band and amplitude Limiting on the Eb/N0 performance of minimum (frequency) shift keying (MSK) // IEEE Transactions on communications. – October 1977. – Vol. COM 22, No 10. – P. 1525-1539.
13. Пархоменко Н.Г., Боташев Б.М., Колобанов П.М., Хоружий С.Г., Ефимов В.В. Оптимальный алгоритм восстановления несущей частоты для сигналов с манипуляцией минимальным сдвигом // Радиоконтроль. – 1999. – Вып. 2. – С. 20-28.
14. Paolo Novilini and Giovanni Guasti. Clock Data Recovery Design Techniques for E1/T1 Based on Direct Digital Synthesis. Xilinx XAPP868 (v1.0) January 29, 2008.
15. Петренко В.В., Геложе Ю.А. Демодулятор MSK сигнала // Теоретические и методические проблемы эффективного функционирования радиотехнических систем» («Системотехника-2013»): Сб. научных статей. Вып. VII. – Таганрог: ЮФУ, 2013.
16. Петренко В.В., Геложе Ю.А. Модель формирователя и демодулятора MSK сигнала в MatLab // Теоретические и методические проблемы эффективного функционирования радиотехнических систем» («Системотехника-2013»): Сб. научных, статей. Вып. VII.
– Таганрог: ЮФУ, 2013.
17. Патент России 1345366 H 04 L 27/10. 15.05.87. Формирователь сигнала. Таганрогский технологический институт им. В.Д. Калмыкова. Ю.А. Геложе, А.А. Кибирев, В.А. Втулкин, М.Ю. Геложе.
18. US Patent Apr. 6, 1982. Synchronization for MSK burst communications. Smith A. Rhodes, Falls Church, Va.
19. US Patent Apr. 15, 1986. MSK digital demodulator burst communications. Constantine Gumacos, Broomall Pa.; Nicola A. Macina, Somerville, N.J.
20. US Patent Jul. 3, 2007. Coherent demodulation of hopped MSK waveforms system and method. Eric O., Zuber, South Amana, IA (US); Terry Golubiewski, Marengo, IA (US).
21. US Patent Apr. 23, 2009. Correlation device and method for different modulation signals. Kunttso Chen, Fang-Yang Hsiang.
22. US Patent 7,729,440 B2 Jun. 1, 2010. Frequency modulator for digital transmission. Gerard Dussart, Saint Sebastian sur Loire (FR).
23. US Patent 7,881409 B2 Feb. 1, 2011. Demodulator, chip and method for digital demodulating an FSK signal. Maysam Ghovanloo, Relegh, NC (US); Khalil Najafi, Ann Arbobr, MI (US).

Comments are closed.