Радиолиния передачи цифровой командной информации с наземного пункта управления на борт ИСЗ

Содержание

Задание. 3

Цифровая радиолиния с сигналом КИМ-ФМ . 3

Основной тракт радиолинии 4

Система фазовой автоподстройки частоты (ФАП) 5

Система посимвольной синхронизации 7

Определение параметров имитационной модели 9

Анализ результатов расчета и моделирования 10

Литература 10

Задание

Выполнить системное проектирование командной радиолинии (КРЛ) «Земля - ИСЗ» на основе исходных данных об ожидаемых сеансах связи.

Выбрать параметры радиосигнала, способ кодирования, структуру и параметры передающих и приемных трактов радиолинии, обеспечивающих выполнение заданных технических условий. Задать требования на проектирование подсистемы символьной синхронизации и подсистемы захвата и выделения несущей частоты.

Подтвердить принятые решения имитационным моделированием.

Сравнить спроектированную радиолинию с радиолинией оптимальной для заданного сигнала.

Цифровая радиолиния с сигналом КИМ-ФМ

В цифровой системе передачи информации с радиосигналом КИМ-ФМ необходимо оценить точность передачи сообщения и выб­рать основные параметры радиолинии, определяющие точность. Из­вестно, что в системе непрерывно последовательно передаются команды, либо ведется прием телеметрических данных . Начало и конец каждой команды (слова) отмечаются символом (импульсом). В приемном устройстве применяется посимвольный прием.

Рисунок 1. Функциональная схема радиолинии КИМ-ФМ

Необходимо знать - скорость передачи информации R (двоичных единиц в секунду), энергетический потен­циал радиолинии, закон изменения несущей частоты из-за нестабильности передатчика и движения передающего и принимающего пунктов. Предполагается также, что символы в КИМ сигнале могут считаться независимыми, а априорная вероятность появления нуля и единицы одинакова.

Функциональная схема рассматриваемой радиолинии представ­лена как Рисунок 1. Сообщение поступает на временной комму­татор, где квантуется по времени, превращаясь в сигнал АИМ. Да­лее в преобразователе «напряжение — код» вырабатывается сигнал КИМ, в котором в двоичной форме закодирована амплитуда импуль­са АИМ и, следовательно, величина сообщения. Кодовое слово передается в течение времени . Сформированный видеосигнал модулирует несущую по фазе, образуя сигнал КИМ-ФМ.

В приемном устройстве после преобразования и усиления про­исходит синхронное детектирование (перемножение). Опорное напряжение для синхронного детектора вырабатывает система ФАП. Продетектированный видеосигнал интегрируется.

После интегратора сигнал поступает по основному тракту на решаю­щее устройство. Здесь в определенные моменты времени , соответствующие каждому разряду кодового слова, оценивается значение символа (0 или 1). Для этого напряжение сигнала сравнивается с порогом и принимается решение о наличии символа «1», если и о наличии «0», если . Для оптимальной системы КИМ-ФМ пороговое напряжение берут равным [1]. Моменты определя­ются в тракте символьной синхронизации. Оценки символов из реша­ющего устройства поступают на регистрацию и далее на систему вто­ричной обработки информации, где производится коррекция иска­женных слов, выделение сообщения и оценка его параметров.

В качестве показателя точности основного тракта принимается вероятность неправильной оценки символа (). Эта величина, в свою очередь, является исходной для проектирования системы вторичной обработки информации. В зависимости от применяемых здесь алго­ритмов через могут быть получены и другие меры точности, как, например, вероятность ошибки в кодовом слове или среднеквадратическая ошибка восстановленного сообщения.

В качестве внешнего воздействия на систему будем рассматривать собственный шум приемника, заданный энергетическим потенциа­лом .

Основной тракт радиолинии

Анализ основного тракта радиолинии целесообразно начать с выяснения принципиальной возможности получить приемлемые результаты в заданных условиях. Дело в том, что энергетический потенциал и скорость передачи информации, значения которые за­даны, уже определяют минимально возможную вероятность искажения символа. Если вероятность искажения сигнала окажется слишком боль­шой, то не имеет смысла рассчитывать реальную радиолинию, которая, разумеется, будет еще хуже.

Вероятность ошибки при оценке символа в сигнале КИМ-ФМ для оптимальной обработки равна

, (1)

- мощность сигнала КИМ-ФМ, - длительность одного символа, - спектральная плот­ность шума. После расчета ошибки по формуле (1) может оказаться не­обходимым потребовать изменить исходные условия — увеличить энергетический потенциал или уменьшить скорость передачи и толь­ко после этого приступить к расчету реальной радиолинии.

Рассмотрим прохождение сигнала через основной тракт приемного устройства (Рисунок 1), полагая, что вспомогательные системы (ФАП и тракт синхронизации) работают идеально. В этом случае сигнал детектируется в синхронном детекторе независимо от шума.

После прохождения интегратора сигнал ис­кажается, как показано на Рисунок 2 (штриховой линией). На этом рисунке отмечены также моменты , которые взяты в середине каждого разряда.

Рисунок 2. Сигнал на выходе линии КИМ-ФМ

Оптимальная система предполагает наличие интегратора со сбросом, который интегрирует напряжение с выхода синхронного детектора в течение времени, отведенного на передачу символа. Моменты, в которые производится оценка символа, следует при этом брать в конце каждого разряда. Однако это воз­можно только в том случае, когда в системе имеется точная посим­вольная синхронизация (именно точную посимвольную синхронизацию мы и будем использовать). Иначе ошибки синхронизации приведут к тому, что почти в половине случаев оценка будет происходить не в конце данного разряда, а в начале следующего, что, в свою очередь, приведет к возрастанию вероятности ошибок в оценке символа. Чем ближе к середине будут взяты моменты , тем меньше требования к точности посимвольной синхронизации.

1	2	3