Preview

Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника

Расширенный поиск

Выбор и использование программной архитектуры действующего протокола передачи данных программно-конфигурируемого радиоканала

https://doi.org/10.32603/1993-8985-2019-22-4-18-30

Полный текст:

Аннотация

Введение. Описана структура демодулятора и разобран алгоритм декодирования для использования в разработке сигнально-кодовых конструкций, представлены структура и функциональное описание разработанного программного обеспечения (ПО), предназначенного для установки в макете радиостанций программно-определяемой радиосистемы. Рассмотрены форматы кадров широковещательного и полудуплексного протоколов; модуляции/демодуляции и последующей цифровой обработки сигналов, которые применяются в существующих и перспективных системах радиосвязи.

Цель работы. Исследование методов модуляции/демодуляции и последующей цифровой обработки сигналов, а также накладываемых ими требований на аппаратуру станций сети и алгоритмы работы системы.

Материалы и методы. Для обоснования достоверности и работоспособности предложенного алгоритма и протокола передачи было разработано ПО для макета программно-определяемой радиосистемы. Оно может быть использовано для приема и передачи информации посредством использования ионосферных отражений. При разработке приняты во внимание существующие стандарты, любительские системы типа WinLink и информационные системы (цифровые и аналоговые) в части, касающейся "физического" и "канального" уровней.

Результаты. Приведены структура и функциональноe описание разработанного ПО для макета программноопределяемой радиосистемы, показан вариант реализации программно-конфигурируемого радиоканала приема и передачи информации с использованием ионосферных отражений. Показаны результаты экспериментальной апробации технических решений. ПО может задействовать аппаратные и программные средства для управления приемопередающего модуля, включающего трансивер SunSDR2 и антенный усилитель.

Заключение. В результате рассмотрения выбора и использования программной архитектуры представлено описание структуры и функционал разработанного ПО. Сделан вывод о том, что обоснования достоверности и работоспособности предложенного алгоритма и протокола передачи актуальны в задачах разработки цифровых приемников для систем связи различного назначения. Представленные данные экспериментальных исследований по верификации предложенного алгоритма показали реализуемость принятых решений по качественному использованию канального ресурса на основе описанной кодовой конструкции. Представленные результаты позволяют определить наиболее целесообразный и энергоэффективный путь разработки, в том числе ПО, позволяющий создать технику, способную удовлетворить максимальному числу возможных назначений каналов радиодоступа.

Об авторах

О. В. Воробьев
Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича
Россия
кандидат технических наук (1983), профессор (2001), заведующий кафедрой радиопередающих устройств и средств подвижной связи


А. И. Рыбаков
Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича
Россия
инженер по специальности "Средства связи с подвижными объектами", аспирант, ассистент кафедры радиопередающих устройств и средств подвижной связи


Список литературы

1. Галкин В. А. Основы программно-конфигурируемого радио. М.: Горячая линия–Телеком, 2013. 372 с.

2. Трусов В. А., Горячев Н. В., Баннов В. Я. Программно-определяемые приемопередатчики и их применение // Молодой ученый. 2014. № 21. С. 234–236.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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

7. 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

8. 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.

9. Солонина А. И., Клионский Д. М. Цифровая обработка сигналов и Matlab. СПб.: БХВ-Петербург, 2013. 512 с.

10. Петров С. А., Нефедьев А. И. Микроконтроллеры измерительных систем / ВолгГТУ. Волгоград, 2015. 112 с.

11. 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)

12. 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.

13. 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

14. 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.

15. Смелянский Р. Технологии реализации программно конфигурируемых сетей: overlay vs openflow // Журн. сетевых решений LAN. 2014. № 4. С. 53–55.

16. 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)


Для цитирования:


Воробьев О.В., Рыбаков А.И. Выбор и использование программной архитектуры действующего протокола передачи данных программно-конфигурируемого радиоканала. Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2019;22(4):18-30. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2019-22-4-18-30

For citation:


Vorobyov O.V., Rybakov A.I. Selection and Application of the Data Transfer Operating Protocol Software Architecture for the Software-Defined Radio. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics. 2019;22(4):18-30. (In Russ.) https://doi.org/10.32603/1993-8985-2019-22-4-18-30

Просмотров: 28


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1993-8985 (Print)
ISSN 2658-4794 (Online)