<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">radioelectronics</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Journal of the Russian Universities. Radioelectronics</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1993-8985</issn><issn pub-type="epub">2658-4794</issn><publisher><publisher-name>Saint Petersburg Electrotechnical University</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.32603/1993-8985-2019-22-4-18-30</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">radioelectronics-351</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>ORIGINAL ARTICLE</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Выбор и использование программной архитектуры действующего протокола передачи данных программно-конфигурируемого радиоканала</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Selection and Application of the Data Transfer Operating Protocol Software Architecture for the Software-Defined Radio</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0003-3546-2929</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Воробьев</surname><given-names>О. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Vorobyov</surname><given-names>Oleg V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>кандидат технических наук (1983), профессор (2001), заведующий кафедрой радиопередающих устройств и средств подвижной связи</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Cand. Sci. (Engineering) (1983), Professor (2001), Head of the Department of Radio Transmitters and Mobile Communications</p></bio><email xlink:type="simple">vorobievov@bk.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0003-0147-4462</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Рыбаков</surname><given-names>А. И.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Rybakov</surname><given-names>Alexey I.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>инженер по специальности "Средства связи с подвижными объектами", аспирант, ассистент кафедры радиопередающих устройств и средств подвижной связи</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Dipl.-engineer on "Means of communication with mobile objects", Postgraduate student, assistant of the Department of Radio Transmitters and Mobile Communications</p></bio><email xlink:type="simple">lexeus.r1@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>The Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of Telecommunications</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2019</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>01</day><month>10</month><year>2019</year></pub-date><volume>22</volume><issue>4</issue><fpage>18</fpage><lpage>30</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Воробьев О.В., Рыбаков А.И., 2019</copyright-statement><copyright-year>2019</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Воробьев О.В., Рыбаков А.И.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Vorobyov O.V., Rybakov A.I.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://re.eltech.ru/jour/article/view/351">https://re.eltech.ru/jour/article/view/351</self-uri><abstract><sec><title>Введение</title><p>Введение. Помехозащищенное кодирование используется во многих системах связи для обеспечения приемлемого уровня производительности. Особенность использования – во включении избыточных символов в закодированный пакет, что требует большего времени передачи и существенно большую пропускную способности канала, чем при передаче некодированного пакета. Перспективным здесь является программное изменение конфигурации системы радиосвязи и разработка протоколов связи для обеспечения максимального коэффициента загруженности канала при обеспечения приемлемого уров-ня производительности.</p></sec><sec><title>Цель работы</title><p> Цель работы. Повышение производительности радиосистемы путём совершенствования протоколов связи, решение вопроса обеспечения максимальной загруженности канала при формировании и приеме сигналов.</p></sec><sec><title>Материалы и методы</title><p> Материалы и методы. В работе приводится описание и структура протокола, разработанного авторами и применимого в части программного обеспечения (ПО) управления приемопередающего модуля системы ионосферной радиосвязи. ПО разрабатывается в кроссплатформенной программной среде LabView на языке VHDL и проходит исследования на имитационной модели радиоинтерфейса.</p></sec><sec><title>Результаты</title><p> Результаты. Исследована корректирующая способность кодов, для случая аддитивного гауссовского канала с двоичной фазовой модуляцией (OFDM-модуляция совместно с абсолютной фазовой манипуляцией 2PSK и 4PSK) для выбора энергоэффективного подхода к проектированию системы ионосферной радиосвязи. Разработана структура и функциональноe описание протокола, используемого в ПО для имитационной модели программно-конфигурируемого радиоканала. Работа ПО осуществляется в ОС Windows 7 и более поздних версиях с разрядностью x32/x64 под управлением пакета MS VisualC++. Показано, что разработанное ПО может задействовать аппаратные и программные средства управления приемопередающего модуля, включающего трансивер SunSDR2 и антенный усилитель.</p></sec><sec><title>Заключение</title><p> Заключение. Полученные результаты позволяют заменить отдельно настраиваемые радиоприемники и трансиверы, построенные по сложной супергетеродинной схеме, на ограниченное число аппаратных блоков, работающих под управлением разработанного ПО. В дальнейшем планируется провести исследования по оценке прохождения сигналов OFDM через многолучевые каналы связи с замираниями Релея и Райса. Получаемая модель позволит оценить помехоустойчивость при различной длине циклического префикса OFDM символа и пронаблюдать за поведением сигнального созвездия при воздействии различных нестабильностей.</p></sec></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><sec><title>Introduction</title><p>Introduction. Noise-proof coding is used in many communication systems to provide an acceptable level of performance. A particular feature of its use is the inclusion of redundant characters in a coded packet. It demands more transfer time and essentially better throughput of the channel than in the case of an uncoded packet transferring. A promising development is a software change in the configuration of radio communication system and the development of communication protocols. This is done to ensure the maximum load factor of the channel while ensuring an acceptable level of performance.</p></sec><sec><title>Objective</title><p> Objective. To improve radio system performance by updating communication protocols, in order to solve the problem of ensuring maximum channel load during signal formation and reception.</p></sec><sec><title>Materials and methods</title><p> Materials and methods. The paper describes the structure of the protocol developed by the authors. It is applicable in software to control ionospheric radio communication system transceiver modules. The software was developed in LabView (VHDL language) cross-platform software environment and was studied by means of a radio interface simulation model.</p></sec><sec><title>Results</title><p> Results. The study examined the corrective ability of codes in the case of a supplementary Gaussian channel with binary phase modulation (OFDM-modulation, 2PSK and 4PSK absolute phase manipulation) in the selection of an energy-efficient approach to the design of ionospheric radio communication system. The study developed the structure and the functional description of the protocol used in the software for the simulation model of software-configurable radio channel. The software operation can be carried out in Windows 7 and in later versions with bit depth x32/x64 under the MS VisualC++package. It was shown that the software thus developed can use the hardware and software controls of the transceiver module. SunSDR2 transceiver and antenna amplifier were included in the module.</p></sec><sec><title>Conclusion</title><p> Conclusion. The results obtained allow for the replacement of separately adjusted radio receivers and transceivers built on a complex super-heterodyne scheme. A limited number of hardware units operate under the control of the developed software. Further studies will be carried out to assess the passage of OFDM signals through multipath communication channels with Rician and Rayleigh fadings. The resulting model will allow for the assessment of noise immunity at different lengths of the cyclic prefix OFDM symbol and for observation of signal constellation behaviour under the influence of various instabilities.</p></sec></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>схемы кодирования</kwd><kwd>схемы декодирования</kwd><kwd>система связи</kwd><kwd>канал передачи</kwd><kwd>программное обеспечение</kwd><kwd>сигнально-кодовые конструкции</kwd><kwd>широковещательный протокол</kwd><kwd>полудуплексный протокол</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>coding schemes</kwd><kwd>decoding schemes</kwd><kwd>communication system</kwd><kwd>transmission channel</kwd><kwd>software</kwd><kwd>signalcode structures</kwd><kwd>broadcast protocol</kwd><kwd>half-duplex protocol</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Галкин В. А. Основы программно-конфигурируемого радио. М.: Горячая линия–Телеком, 2013. 372 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Galkin V. A. Osnovy programmno-konfiguriruemogo radio [Basics of Software Configurable Radio]. Moscow, Goryachaya liniya–Telekom, 2013, 372 p. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Трусов В. А., Горячев Н. В., Баннов В. Я. Программно-определяемые приемопередатчики и их применение // Молодой ученый. 2014. № 21. С. 234–236.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Trusov V. A., Goryachev N. V., Bannov V. Ya. Softwaredefined Transceivers and Their Application. Molodoi uchenyi [Young Scientist]. 2014, no. 21, pp. 234–236. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Воробьев О. В., Рыбаков А. И. Вариант реализации двунаправленной связи в СМС (системе метеорной связи). Описание программно-аппаратного комплекса СМС // Материалы VII Междунар. науч.-техн. и науч.-метод. конф. "Актуальные проблемы инфокоммуникаций в науке и образовании", СПб., 1–2 марта 2017 / СПбГУТ. СПб., 2017. Т. 1. С. 128–133.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Vorob'ev O. V., Rybakov A. I. Variant realizatsii dvunapravlennoi svyazi v SMS (sisteme meteornoi svyazi). Opisanie programmno-apparatnogo kompleksa SMS [Variant of Bidirectional Communication in SMS (Meteor Communication System). Description of the Hardware-Software Complex SMS]. Materials VII International scientific and technical and scientific method. conf. "Actual problems of infocommunications in science and education". March 1-2, 2017, St. Petersburg. SPb, SPbGUT, vol. 1, 2017, pp. 128–133. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Качнов А. В., Рыбаков А. И. Разработка мобильной системы информационного обеспечения с использованием каналов метеорной связи // Материалы V Междунар. науч.-техн. и науч.-метод. конф. "Актуальные проблемы инфокоммуникаций в науке и образовании", СПб., 10–11 марта 2016 / СПбГУТ. СПб., 2016. С. 177–181.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kachnov A. V., Rybakov A. I. Razrabotka mobil'noi sistemy informatsionnogo obespecheniya s ispol'zovaniem kanalov meteornoi svyazi [Development of a Mobile Information Support System Using Meteor Communication Channels]. Mater. V Int. scientific and technical and scientific method. conf. "Actual problems of infocommunications in science and education." March 10–11, 2016, St. Petersburg, SPb, SPbGUT, 2016, pp. 177– 181. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Горелкин Г. А., Горшков А. В., Тулемисов У. М. Модель проектирования информационных систем в условиях потока новых информационных технологий // Системы высокой доступности. 2011. № 1. С. 62–64.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gorelkin G. A., Gorshkov A. V., Tulemisov U. M. A Model for Designing Information Systems in a Flow of New Information Technologies. Journal Highly available systems. 2011, no. 1, pp. 62–64. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Arikan E. Channel Polarization: a Method for Constructing Capacity-Achieving Codes for Symmetric Binary-Input Memoryless Channels // IEEE Trans. on Information Theory. 2009. Vol. IT-55, iss. 7. P. 3051–3073. doi: 10.1109/TIT.2009.2021379</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Arikan E. Channel Polarization: a Method for Constructing Capacity-Achieving Codes for Symmetric Binary-Input Memoryless Channels. IEEE Trans. on Information Theory. 2009, vol. IT-55, iss. 7, pp. 3051–3073. doi: 10.1109/TIT.2009.2021379</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Trifonov P. Efficient Design and Decoding of Polar Codes // IEEE Trans. on Communications. 2012. Vol. 60, iss. Com-11. P. 3221–3227. doi: 10.1109/TCOMM.2012. 081512.110872</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Trifonov P. Efficient Design and Decoding of Polar Codes. IEEE Trans. on Communications. 2012, vol. 60, iss. Com-11, pp. 3221–3227. doi: 10.1109/TCOMM.2012. 081512.110872</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Горячев Н. В., Танатов М. К., Юрков Н. К. Исследование и разработка средств и методик анализа и автоматизированного выбора систем охлаждения радиоэлектронной аппаратуры // Надежность и качество сложных систем. 2013. № 3. С. 70–75.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Goryachev N. V., Tanatov M. K., Yurkov N. K. Research and Development of Tools and Techniques for Analysis and Automated Selection of Cooling Systems for Electronic Equipment. Reliability &amp; Quality of Complex Systems. 2013, no. 3, pp. 70–75. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Солонина А. И., Клионский Д. М. Цифровая обработка сигналов и Matlab. СПб.: БХВ-Петербург, 2013. 512 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Solonina A. I., Klionskii D. M. Tsifrovaya obrabotka signalov i Matlab [Digital Signal Processing and Matlab]. SPb, BKhV–Peterburg, 2013, 512 p. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Петров С. А., Нефедьев А. И. Микроконтроллеры измерительных систем / ВолгГТУ. Волгоград, 2015. 112 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Petrov S. A., Nefed'ev A. I. Mikrokontrollery izmeritel'nykh sistem [Microcontrollers of Measuring Systems]. Volgograd, VolgGTU, 2015, 112 p. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мэй Х., Го Я. Повсеместные операционные системы // Открытые системы. СУБД. 2018. № 1. URL: https://www.osp.ru/os/2018/01/13053933/ (дата обращения 19.06.19)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mei Kh., Go Ya. Ubiquitous Operating Systems. Open Systems.DBMS. 2018, no. 1. Available at: https://www.osp.ru/ os/2018/01/13053933/ (accessed 19.06.19).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Рыбаков А. И. Программное обеспечение с многокритериальными алгоритмами обработки информации / Свид. о государственной регистрации программы для ЭВМ РФ № 2018615443. Опубл. 08.05.2018. Бюл. № 5.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rybakov A. I. Programmnoe obespechenie s mnogokriterial'nymi algoritmami obrabotki informatsii [Software with Multicriteria Information Processing Algorithms]. Certificate of state registration of the computer program of the Russian Federation no. 2018615443. Publ. 08.05.2018. Bull. № 5. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Trifonov P., Miloslavskaya V. Polar Codes with Dynamic Frozen Symbols and their Decoding by Directed Search // Proc. of IEEE Information Theory Workshop, Sevilla, Spain, 9–13 Sept. 2013. doi: 10.1109/ITW.2013.6691213</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Trifonov P., Miloslavskaya V. Polar Codes with Dynamic Frozen Symbols and their Decoding by Directed Search. Proc. of IEEE Information Theory Workshop. 9–13 Sept. 2013. Sevilla, Spain. doi: 10.1109/ITW.2013.6691213</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Василевский В. В., Панюшкин В. А., Пузырев П. И. Оптимизация схемы тактовой синхронизации программно-конфигурируемого цифрового приемника на процессоре TMS320VC55XX // Ползуновский вестн. 2010. № 2. С. 196–199.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Vasilevskii V. V., Panyushkin V. A., Puzyrev P. I. Optimization of the Clock Synchronization Scheme of a Software-Configurable Digital Receiver on the TMS320VC55XX Processor. Polzunovsky vestnik. 2010, no. 2, pp. 196–199. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Смелянский Р. Технологии реализации программно конфигурируемых сетей: overlay vs openflow // Журн. сетевых решений LAN. 2014. № 4. С. 53–55.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Smelyanskii R. Technologies for Implementing Software-Configured Networks: overlay vs openflow. Zhurnal setevykh reshenii LAN. 2014, no. 4, pp. 53–55. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">MacKay D. J. C. Encyclopedia of Sparse Graph Codes. URL: http://www.inference.phy.cam.ac.uk/mackay/codes/data.html (дата обращения 13.05.2019)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">MacKay D. J. C. Encyclopedia of Sparse Graph Codes. Available at: http://www.inference.phy.cam.ac.uk/ mackay/codes/data.html (accessed 13.05.2019)</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
