автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Повышение эффективности модемов систем передачи данных путем оптимизации устройств цифровой обработки сигналов на основе использования имитационных моделей

На правах рукописи

РГБ Ой

0

I и !'.;:_)

Чернов Виталий Владимирович

'ВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОДЕМОВ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ТЁМ ОПТИМИЗАЦИИ УСТРОЙСТВ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

лиальность 05.12.17- "Радиотехнические и телевизионные системы и устройства"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2000

Работа выполнена на кафедре «Радиотехника и телекоммуникации» С

Петербургского государственного технического университета

< .

Научный руководитель Цикин И.А - заслуженный деятель науки РФ, лауреат Государственной премии, д технических наук, профессор

Официальные оппоненты Миропгаиков В.И. - доктор технических наук, профессор, зам. генерального директо научной работе АООТ «Интелтех»;

Артамонов А.А. - кандидат технических наук, зам. генерального директора АООТ «МА

Ведущая организация ГУЛ НИИ «Рубин»

Защита диссертации состоится « ¡3 » ^¿¿¿тЬ^ьМ. 2000 г. в « Л; на заседании диссертационного совета К 063.38.11 в Санкт-Петербургском государстве техническом университете по адресу; 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д.:

С. диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербурге государственного технического университета.

Автореферат разослан « / С_» /—2000 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета д.ф.-м.н., проф. Загрядский C.B.

9 ВН 3, о //

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Одним из важнейших элементов аппаратуры систем передачи данных являются канальные модемы, которые, как правило, реализуются на цифровой элементной базе с цифровой обработкой сигнала (ЦОС) на промежуточной частоте (ПЧ). При этом их реализация возможна на различных видах элементной базы, которые имеют- свои достоинства и недостатки, поэтому часто оказывается целесообразным использовать их комбинацию. В общем случае выбор элементной базы сигнала является достаточно сложной задачей, существенно влияющей на такие важные параметры канального модема, как скорость передачи информации, габариты, стоимость и возможность реконфигурации.

С учетом конкретной элементной базы, а также скорости передачи информации, аппаратных возможностей и стоимости аппаратуры выбирается алгоритм ЦОС, включающий алгоритм собственно демодуляции, частотной, фазовой и тактовой синхронизации и т.д. Математические модели указанных алгоритмов в большинстве случаев оказываются весьма сложными для аналитического рассмотрения, поэтому наиболее мощным и универсальным методом исследования и оценки систем цифрой обработки является компьютерное имитационное моделирование.

Итак, выбор алгоритмов и конфигурации цифровой системы обработки сигналов является в обшем случае достаточно сложной задачей, которая может быть решена лишь с учетом множества факторов, влияющих на характеристики этой системы (требуемые скорость передачи данных, помехозащищенность, стоимость, функциональная гибкость I! т.п.). Возникает проблема повышении эффективности устройств ЦОС в смысле улучшения одного или нескольких указанных параметров при ограниченной области изменения остальных. Очевидно, что для каждого конкретного случая (минимизация вероятности ошибочного приема, минимизация времени вхождения в синхронизм, максимизация быстродействия и т.п.) повышение эффективности может быть проведено разными способами и за счёт оптимизации функционирования различных подсистем устройства ЦОС.

Цель н задачи исследования

Целью настоящей диссертационной работы является повышение эффективности модемов цифровых систем передачи информации путем оптимизации алгоритмов, структур и элементной базы программируемых устройств цифровой обработки сигналов на основе использования имитационных моделей. Для достижения поставленной цели предполагается решить следующие задачи:

• разработка среды моделирования устройств ЦОС на базе современной сред! разработки приложений Delphi, позволяющей создавать программные модел! имеющие эффективный машинный код и гибко настраиваемый под конкретны задачи интерфейс. Указанная среда моделирования должна давать возможное! проводить анализ и оптимизацию параметров-устройств ЦОС различного типа;

• анализ алгоритмов цифровой обработки, включая алгоритмы фазовой, тактовоГ цикловой синхронизации и собственно демодуляции на основе использовани разработанных программных моделей. Анализ должен включать рассмотреш! эффективности указанных алгоритмов и сложности их реализации на цифрово! элементной базе при заданных условиях приема (отношение сигнал/шум, мето, модуляции, частотная и фазовая нестабильности и т.п.). Анализ следует провесп применительно к системам, использующим как алгоритмы оптимальной ЦОС (например, спутниковые системы связи), так и упрощенные (подоптимальные алгоритмы (например, системы, рассчитанные на реализацию на ochobi микроконтроллеров), анализ должен завершаться оптимизацией алгоритыо! обработки сигналов;

• выбор цифровой элементной базы для реализации модемов цифровых систе.\ передачи информации с учётом конкретных условий работы и функциональной предназначения данных устройств;

• разработка рекомендаций по конкретной реализации рассмотренных алгоритмов нг перспективной элементной базе с учетом полученных результатов по оптимизашп У ЦОС.

Методы исследования

При решении перечисленных задач использовались: имитационное моделирование на ПК с применением программных пакетов Delphi, MATLAB, Turbo-Pascal; методы статистической теории связи; методы линеаризации нелинейных систем автоматического регулирования; для работы с ПЛИС Altéra использовались САПР Max+Plus И и Quartus.

Положения, выносимые на защит}'

1. Разработанная среда моделирования устройств ЦОС на базе современного средства разработки приложений Delphi имеет удобный и гибко настраиваемый интерфейс, обеспечивает лёгкую расширяемость, универсальность и высокое быстродействие.

2. Предложенная схема цифровой системы ФАПЧ, включающая дополнительные генератор и фильтр, не входящие в петлю обратной связи, позволяет, не снижая полос

захвата и удержания системы, не нарушая условий устойчивости и не увеличивая времени переходного процесса, добиваться снюкения уровня фазовых флуктуации выходного сигнала.

3. Выполнение полученных в работе условий, связывающих полосу пропускания входного полосового фильтра, начальную частотную расстройку и полосы пропускания фильтров каналов квадратурной системы ЧАП, позволяет устранить систематическую остаточную ошибку определения частоты.

4. Проведенная параметрическая оптимизация подсистем модемов, использующих подогггимальные алгоритмы обработки сигналов, рассчитанные на реализацию на основе микроконтроллеров (например, типа PIC-процессоров компании Microchip), позволяет существенно (не менее, чем на два порядка) уменьшить вероятность ошибки демодуляции.

5. Такие структурные части модемов систем передачи информации, как цифровые квадратурные преобразователи частоты, устройства цикловой и сверхцикловой синхронизации стандартов спутниковой связи IBS и 1DR и БИХ-фильтры, целесообразно реалнзовывать на базе ПЛИС Altera.

6. Предложенная структурная схема модема стандартов спутниковой связи IDR/IBS с использованием элементной базы компании Harris Semiconductor позволяет реалнзовывать устройства, характеризующиеся низкой стоимостью, компактностью, высокими скоростью передачи информации и помехоустойчивостью.

Научная новнзна

1. Обоснован выбор' программного пакета для разработки среды моделирования устройств ЦОС и создано программное обеспечение, позволяющее производить имитационное моделирование широкого класса оптимальных и подоптимальных алгоритмов цифровой обработки сигналов, рассчитанных на применение программируемой элементной базы.

2. Получены соотношения для шумовой полосы и оценены параметры переходного процесса в цифровой системе ФАПЧ, включающей дополнительные генератор и фильтр, не входящие в петлю обратной связи.

3. Получены соотношения для систематической остаточной ошибки определения частоты квадратурной схемы ЧАП в случае присутствия на входе ограниченной по спектру помехи; показана возможность сведения к нулю указанной ошибки.

4. Проведён сопоставительный анализ алгоритмов системы обнаружения информационного пакета, системы тактовой синхронизации и собственно

демодулятора модемов, использующих подоптимальные алгоритмы обрабоп сигналов, рассчитанные на реализацию на основе микроконтроллеров (например, тн. PIC-процессоров компании Microchip), и вьщелены алгоритмы, обеспечивают! минимум вероятности ошибки демодуляции 5. Проведён сопоставительный анализ схемных'реализаций цифровых БИХ-фильтров цифровых квадратурных преобразователей частоты, основанных на использовам ПЛИС Altera, и выявлены наилучшие схемные решения.

Практическая ценность работы

1. Разработана среда компьютерного имитационного моделирования устройст цифровой обработки сигналов, имеющая удобный и гибко настраиваемый интерфеГ и обеспечивающая универсальность и высокое быстродействие.

2. Предложена схема цифровой системы ФАПЧ, включающая дополнительные фильтр генератор, не входящие в петлю обратной связи, использование которой позволяет, н снижая полос захвата и удержания системы, не нарушая условий устойчивости и н увеличивая время переходного процесса, добиваться снижения уровня фазовы флуктуации выходного сигнала.

3. Получены соотношения, связывающие параметры входного фильтра и фильтров каналах квадратурной схемы ЧАП, выполнение которых позволяет свести к Hynt систематическую остаточную ошибку определения частоты.

4. Проведена параметрическая оптимизация алгоритмов подсистем ЦОС в модема выполненных на основе PIC-процессоров для систем охранной сигнализации позволившая на два порядка уменьшить ошибку демодуляции.

5. На базе семейства FLEX10K ПЛИС Altera реализованы программные модул] цифровых БИХ-фильтров, квадратурных преобразователей частоты и устройст цикловой и сверхцикловой синхронизации стандартов спутниковой связи IBS и IDR Представлены рекомендации по выбору структурной схемы модема этих стандартов

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и 4-> приложений. Текст диссертации содержит 171 машинописных страниц, 78 рисунков и " таблиц. Список литературы включает 108 наименований.

Вклад автора в разработку проблемы

Научные положения, теоретические выводы, практические рекомендации, расчёты я математическое моделирование в диссертации разработаны автором самостоятельно.

Апробация работы и публикации

Основные результаты работы докладывались автором на межвузовской молодёжной аучной школе «Радиоэлектроника и САПР радиоэлектронных устройств и систем», ноябрь 398г. (Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет); 1 международной научно-методической конференции «Высокие интеллектуальные зхнологии образования и науки», январь 1999г.(Санкт-Петербургский государственный гхнический университет); международном семинаре «Перспективы использования VSAT гхнологий» в рамках Второй международной конференции «Спутниковое и кабельное ;левидение XXI века», февраль 2000г.(Москва). По теме диссертации опубликовано 5 работ.

Автором получены справки об использовании результатов диссертационной работы в зсти рекомендаций по созданию цифровых квадратурных преобразователей частоты и ггройств цикловой/сверхцикловой синхронизации стандартов спутниковой связи IDR и IBS г предприятия «КОМИН» и в части оптимизации параметров модемов применительно к лстемам охранной сигнализации «Атлас-20» - от предприятия «Аргус-Спектр».

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, формулируются цель и задачи сследований, представляются положения, выносимые на защиту, характеризуются научная овизна и практическая ценность работы.

В первой главе освещается современное состояние проблемы и проводится эпоставительный анализ различных видов цифровой элементной базы (на рис. 1 аправление стрелки соответствует степени приоритетности данного вида элементной базы).

большинстве случаев целесообразной является разработка отдельных узлов ;штезируемого модема на различных видах цифровой элементной базы с последующим бъединением их в единое устройство. При этом можно выделить классы аппаратуры, где аблюдается тенденция использования оптимальных алгоритмов обработки сигналов гапример, модемы систем спутниковой связи), и классы, где оказывается необходимым прощение указанных алгоритмов с целью, например, снижения масса-габаритных оказателей и стоимости аппаратуры (в частности, модемы систем охранной сигнализации).

Можно выделить также два класса программного обеспечения, пригодного для гшения задачи имитационного моделирования: специализированные математические акеты и пакеты для разработки приложений. Пакеты разработки приложений лучше одходят для задач моделирования устройств ЦОС, поскольку имеют большую ычислитедькую эффективность, лучшие средства визуализации, обладают большей итеграцией с другими приложениями. Кроме того, объектно-ориентированные языки,

являющиеся ядром пакетов разработки приложений, являются достаточно естественны инструментом моделирования устройств ЦОС.

Согласно изложенным предпосылкам формулируются цели и задачи исследования.

ASIC микроконтроллер «жесткая логика» ПЛИС ЦПОС

Гибкость в выборе реализуемого алгоритма ЦОС

Во второй главе исследуются вопросы программной реализации моделей устройст ЦОС модемов систем передачи данных. Обосновывается выбор для реалнзацш имитационной модели семейства операционных систем Windows 9x/NT/2000, имеющеп эффективный 32-разрядный код. Обосновывается выбор для реализации модел! программного пакета Delphi, обладающего следующими преимуществами: эффективны! машинный код; набор математических функций для реализации алгоритмов ЦОС, широка) палитра визуальных компонентов для создания интерфейсов, возможность работы ( данными разных форматов и реализации клиент/серверных моделей; объектно-ориентированный язык Object Pascal.

Реализуя, согласно принципу наследования, любой алгоритм как метод класса-наследника другого класса, в процессе работы были созданы и оптимизированы в смыслс максимизации вычислительной эффективности рассматриваемых алгоритмов следующие первородные классы: линия задержки, KILX-фильтр, БИХ-фильтр, фильтр, согласованный с прямоугольным импульсом, «жёсткий» ограничитель, устройства прямого и обратного преобразования Фурье, перестраиваемый генератор. 6

Основу демодуляторной части имитационной модели модема составляют следующие лассы: квадратурный преобразователь частоты, система ЧАПЧ, система ФАПЧ, система 1РУ, система тактовой синхронизации, демодулятор сигналов с фазовой манипуляцией, емодулятор сигналов с минимальным частотным сдвигом. Основу модуляторной части митационной модели модема составляют 2 класса: генератор фазоманипулированных игналов и генератор сигналов с минимальным частотным сдвигом.

В случае программной реализации ЦОС такие модели по существу являются митационными в том смысле, что программа работы реального устройства ЦОС может олностью совпадать с программой модели (вплоть до реализации в реальном времени), ибо быть легко компилируемой на язык, соответствующий ЦПОС или микроконтроллеру.

Важным с точки зрення вычислительной эффективности, особенно применительно к

. i I ;

гжиму статистического анализа, является вопрос выбора способа формирования входного 1гнала (смеси полезного сигнала и помехи) модели. В работе предложены три варианта зограммной реализации устройства, формирующего входной сигнал: предварительная .пись отсчётов входного сигнала в виде массива чисел на магнитный носитель (в файл или 1зу данных); последовательное формирование отсчётов сигнала непосредственно в зоцессе функционирования модели и, наконец, предварительное формирование массива "счётов в оперативной памяти компьютера с последующей обработкой в соответствии с !ебуемым алгоритмом, а затем записью указанного выше массива на магнитный ноаггель. })фективная в вычислительном отношении модель требует применения всех трех :речпсленных методов в зависимости от конкретных условий. В результате, например, модуляция сигнала, включающего 10° отсчётов, потребует менее 15 с машинного времени in использовании процессора типа Pentium II 266.

Важную роль играет удобный интерфейс, дающий возможность гибкой настройки раметров модели и обладающий эффективными средствами визуализации результатов. В лу наличия большого числа настраиваемых параметров модели целесообразна модульная нцепция построения её интерфейса. Интерфейс разработанной модели содержит >дуляторную н демодуляторную части, интерфейсные части, отвечающие за визуализацию следовательности отсчётов сигнала, преобразования Фурье, передаточных функций пользуемых при моделировании частотно-избирательных устройств; интерфейсные части, вечающие за визуализацию результатов моделирования систем синхронизации и модуляции - систем АРУ, ЧАП, ФАПЧ, тактовой синхронизации и собственно чодулятора.

В третьей главе предложена схема цифровой системы ФАПЧ, включающая толнительный генератор, не входящий в петлю обратной связи, что позволяет провести

7

дополнительную фильтрацию управляющего сигнала вне кольца регулирования. В эт( случае в схему включается также дополнительный внешний фильтр Фдои, также входящий в петлю регулирования системы ФАПЧ (рис. 2).

выход ФД - фазовый детектор,

ФД п ПГдоп

ф

п г Ф, ОН

ПГ и ПГдоп - основной и дополнительн! перестраиваемые генераторы соответственнс Ф - фильтр в петле регулирования передаточной функцией Фдоп - дополнительный фильтр

Рис. 2

передаточной функцией Гдоп(5). Изображенная на рис. 2 схема будет иметь следующие характерные особенности:

1) Если система ФАПЧ без внешнего фильтра устойчива, то введение в схему тако фильтра не нарушит условий устойчивости, так как Фдои не входит в цепь обрати! связи.

2) Полосы захвата и удержания системы ФАПЧ с внешним фильтром (при сохранен! полной идентичности генераторов ПГ и ПГдоп) определяются полосами захвата удержания системы ФАПЧ без внешнего фильтра.

Передаточная функция системы, изображенной на рис. 2, равна

наоп (4) = -рлвв (а') >

где Ко - коэффициент обратной связи системы ФАПЧ.

Выбором соответствующей передаточной функции внешнего фильтра мож добиваться уменьшения шумовой полосы, что повлечёт за собой снижение значен! дисперсии фазовой ошибки системы. Введение дополнительного внешнего фильтр очевидно, увеличит время переходного процесса г полученной системы. Для сохранен! значения г на прежнем уровне следует увеличивать коэффициент обратной связи Ко в пет; регулирования системы ФАПЧ, что, однако, вновь приводит к увеличению дисперси фазовых флуктуации генератора ПГ, а, следовательно, и результирующего колебания I-выходе генератора ГГГдоп. В работе показано, что уровень фазовых флуктуации на выхог генератора ПГдоп, тем не менее, окажется ниже, чем до введения в схему дополнительно! фильтра.

С помощью разработанной имитационной модели удалось выявить связь меж; уровнем фазовых флуктуации системы ФАПЧ с внешним фильтром и ее времене переходного процесса при различных параметрах системы. Рис. 3 показывает зависимое!

исперсии фазовой ошибки а1ф от порядка внешнего фильтра п. Параметры систем ФАПЧ ыбраны таким образом, что при увеличении порядка внешнего фильтра времена греходных процессов остаются неизменными.

-— --• ■ Как видно из рис. 3, при использовании

.....внешнего фильтра порядка п=2...3

....................... дисперсия фазовой ошибки снижается

.......................I более чем в 3 раза.

04 ;

ПК '

ы

«:.........

•I.......:■■

У

Рис. 3

В работе произведён анализ квадратурной схемы ЧАП (рис.4) в условиях воздействия -ранпченной по спектру помехи и проведена параметрическая оптимизация подсистем эдемов, использующих подоптимальные алгоритмы, а также предложены более )фективные алгоритмы работы этих подсистем

Ф

пг «-

\

/

5п»(0 *

-+-'

.(1)

У

,/ \

5

%а(0

\

ПГ - перестраиваемый генератор, Ф - фильтр низких частот, Тз - элемент задержки на время 7з, К - элемент усиления в К раз.

Рис. 4

Точность работы систем ЧАП в условиях воздействия шума характеризуется тематическим ожиданием и дисперсией частотной ошибки, причем уменьшение тематического ожидания ошибки является важным, например, при реализации гагоэтапной процедуры фазовой синхронизации, когда этап ЧАП предшествует этапу \ПЧ.

При воздействии полезного сигнала 5(1), представляющего собой стационарный ^чайный процесс или колебание А сох(со£-г ср) в смеси с помехой 11(1), математическое задание случайного процесса в^) на выходе сумматора соответственно равно

А2 1 +во

s,^ = — \F(eo„ -a>¡.)|" sin (К -аг]Г3)- — j\F{afG„(tt>-a)r)sm{coT3)dco

где Gs(w) и G„(c4 - энергетические спектры процессов s(t) и n(t) соответственно, F(coj - передаточная функция фильтров Ф в каналах схемы рис. 4. Сравнивая полученные выражения, видим, что в обоих рассмотренных случа имеется составляющая, определяемая помехой n(i). При этом само выражение Sß. определя смещение частоты перестраиваемого генератора системы ЧАП at, которая в свою очере,

i

определяется по формуле cor(t)= cjr¡ - A'|s^,(í)í// .

о

Следовательно, математическое ожидание частоты <j¡- станет постоянным (т процесс подстройки завершится) при выполнении условия sfd{i) = Q. Тогда значен! установившейся частоты at~,c можно вычислить из уравнения

Hft>, - сог Т sin {(сос - )7'( } = -!-' G„ (со - а ^ )sin(coT-, )dco

Из анализа этой формулы следует, что в частном случае отсутствия помехи (G„(a$^ установившееся значение частоты перестраиваемого генератора равно частоте входно сигнала То же имеет место и в случае некоррелированной помехи (G„(a)a:onst) в си. чётности функций IF(cci) I3 и Gn(a-cor,.) и нечётности функции .чт(соТз). В то же время общем случае установившаяся частота не будет равна частоте полезного сигнала щ, т. система ЧАП будет давать систематическую ошибку определения частоты. Эта ошиб будет зависеть от спектральных характеристик помехи, частотных свойств фильтров каналах и значения времени задержки T-j.

В условиях, когда случайный шумовой процесс на входе получен фильтрацией бело шума с энергетическим спектром No>'2 идеальным прямоугольным полосовым фильтром центральной частотой сон и полосой 2ДП, a F(c$ - функция идеального прямоугольного ФН с полосой ДП/, значение установившейся частоты аг* в разомкнутом кольце ЧАП буд| определяться из уравнения

sin{(ft>c -(Op, )Г3}= -—cos{[min(Äfi,,-<B0 + Aíí)]T3} + 4 47Г

N

+ — cos{[max(- АС1,-ш0 + co,„ - ДП)]Г,} 4я*

Положим, что (Ц; изменяется в диапазоне (а>-Ас^<Тогда можно показать, что условием, определяющим отсутствие систематической ошибки, будет ДП > 2Дл>с

При моделировании работы системы ЧАП в реальном режиме замкнутого кольца получены результаты, представленные на рис. 5. Представлены временные зависимости частоты перестраиваемого генератора системы ЧАП в случае Агсь - 2 кГц. Кривая 1 показывает указанную зависимость в отсутствие шума, кривая 2 - при наличии помехи с выполнением условия АС1>2Ай>с, кривая 3 - при наличии той же реализации помехи и нарушении условия ДП> 2Ай)с.

в

•, а «ла.

• ,? 46С

ТОО Ет поо " 8 вСв, « ее о

X. Л. а а ^ ■р..,..:... ......Г..... —~ ____а д - ?», - - ..., ......*...............................- ......л

-.....г- ■ ••;-••-:......; ■ ■■■■-

......

.... А .... 1 ..... А...... .....Г- ■}..-}-..

. .. 1 .... 1.....: . .. J . ... .1 ...... 1......

7 5 <сс- 2 х>е

% ОСС! * -.ос

* 3*0 ! 5СС

Рис. 5

Рассмотрим далее класс демодуляторов модемов, предназначенных для реализации на элементной базе типа 8-битных микроконтроллеров. С целью снижения требований к используемой цифровой элементной базе, например, в аппаратуре охранной сигнализации типа «Атлас-20» используется алгоритм поиска преамбулы по функциональной схеме рис. 6.

Х5,

СФ

аЬ$

СФ аЬ5

У 5'

5-канал

|

шах РУ,

аЬэ

ХМ,

СФ 1

|М;

РУз

аЬз

ум|

М^канал ]

Рис. 6

РУг

РУ4

СФ - фильтр, согласованный с прямоугольным импульсом, имеющим длительность интервала передачи одного символа;

abs - устройство выделения абсолютного значения (модуля) сигнала; max - устройство выделения максимального из 2-х сигналов; РУ1-4 - решающие устройства.

Подканалы х и у каналов S и М формируются аналоговой частью демодулятора и находятся в квадратуре. Фактически М-канал производит оценку уровня входного сигнала по каждому из квадратурных подканалов. Из вычисленных в S-канале абсолютных значений результатов согласованной фильтрации квадратур выбирается тот, который соответствует подканалу с большим уровнем сигнала в М-канале. На решающем устройстве РУ1 проверяется соответствие условию .SV-'/V/„ а на РУ2 - условию М,>к. При принятии положительного решения на РУ2 фиксируется наличие сигнала в тракте, а на РУ1 проводится сравнение с динамическим порогом, который представляет собой масштабированное значение в М-канале. Решающее устройство РУз определяет, выполняются ли условия на РУ] и РУ2, и в этом случае фиксирует наличие одного отсчёта преамбулы. При наличии N таких подряд следующих решений РУ4 принимает решении о наличии преамбулы.

Улучшение характеристик устройства возможно путем параметрической оптимизации приведенной схемы, а также схем с суммированием квадратов результатов согласованной фильтрации квадратурных каналов или выбором максимума из модулей согласованной фильтрации. В результате моделирования были найдены оптимальные значения порогов и произведено сравнение указанных схем по вероятности пропуска преамбулы при заданной вероятности ложных тревог. Показано, что оптимальный выбор параметров приводит к уменьшению вероятности потерн преамбулы по крайней мере в три раза.- При этом лучший результат даёт схема «с суммированием квадратов», схема «с выбором максимума» незначительно проигрывает ей (не более 2 раз по вероятности пропуска преамбулы), а схема рис. б проигрывает весьма существенно (на порядок по вероятности пропуска преамбулы).

Тактовая синхронизация в модемах, использующих подоптимальные алгоритмы обработки, рассчитанные на реализацию на основе микроконтроллеров (например, типа PIC-процессоров компании Microchip), часто проводится согласно алгоритму, который может быть описан с помощью схемы, аналогичной изображённой на рис. 6, с тем отличием, что на РУ] проверяется условие S,<1M„, выполнение которого говорит о том, что сигнал S, находится в области вблизи нуля, что соответствует изменению фазы сигнала. При выполнении условий на РУ1 и РУ2 запускается процедура поиска локального минимума сигнала в S-канале, и момент, соответствующий этому минимуму, берётся за точку отсчёта.

При анализе и оптимизации тактовой синхронизации необходимо выделить два типа ошибок: аномальные (стартовый бит текущего пакета не обнаруживается) и нормальные (ошибки в определении начала старт-бита при правильном его обнаружении). Аномальные ошибки приводят к потере данных всего пакета. Нормальные ошибки приводят к дополнительным ошибкам при демодуляции сигналов. Улучшение характеристик устройства тактовой синхронизации возможно путем параметрической оптимизации схемы рис. 6, а также схемы рис. 7 или схемы с «согласованным фильтром на символ». В случае использования схемы рис. 7 при принятии решения о моменте синхронизации учитывается информация сразу по 2-м битам, что, очевидно, повышает помехоустойчивость системы. Однако для реализации согласованного фильтра СФгт требуются дополнительные вычислительные ресурсы, поэтому можно упростить схему рис. 7, заменив СФгт на фильтр, согласованный с прямоугольным импульсом, имеющим длительность интервала передачи одного символа, а устройство определения положения максимума - на устройство определения минимума.

СФгт - фильтр, согласованный с сигналом, соответствующим паре последовательно переданных различных символов

Рис. 7

Проведённое моделирование позволило выявтъ оптимальные значения параметров схемы рис. 6, а также показать, что схема рис. 7 обеспечивает более высокую помехозащищённость (до двух раз по вероятности ошибки демодуляции) при использовании только одного канала. Однако, учитывая, что схема рис. 7 требует реализации согласованного фильтра на время 2Т, что в ряде случаев может оказаться затруднительным, может оказаться разумным применение схемы с «согласованным фильтром на символ», которая также содержит один канал, обеспечивая при этом вероятности ошибок демодуляции не более чем в 2 раза выше, чем в схеме рис. 7.

Демодуляция в системах, использующих подоптимальные алгоритмы обработки сигналов, рассчитанные на реализацию на основе 8-битных микроконтроллеров, проводится согласно алгоритму, который может быть описан с помощью схемы, аналогичной изображённой на рис. 6, за исключением того, что на решающем устройстве РУ) проверяется выполнение условия Л'. /А/. Также может быть использован подоптимальиый алгоритм

когерентной демодуляции, при использовании которого сравниваются знаки результате! согласованной фильтрации квадратурного канала, имеющего большую энергетику.

Проведённое моделирование позволило выявить оптимальные значения параметра схемы, аналогичной схеме рис. 6, а также показать, что схема, реализующая подоптимальный алгоритм когерентной демодуляции, при меньших аппаратных затрата* обеспечивает меньшие (до 10 раз) вероятности ошибок.

Аналоговая часть демодуляторов в системах, использующих подоптимальные алгоритмы обработки сигналов, рассчыитанные на реализацию на основе 8-битных микроконтроллеров, фактически представляет собой устройство выделения низкочастотных квадратурных составляющих. В этом случае входной сигнал на несущей частоте /о поступает на «жёсткий» ограничитель, затем с помощью 2-х элементов «исключающее или», генератора импульсов, выдающего меандр с частотой /д, и низкочастотных фильтров выделяются низкочастотные квадратурные составляющие (х(1') и у(1)). Полученные сигналы х(0 и у(0 оцифровываются с помощью АЦП, имеющего частоту дискретизации/,.

Функция, которую выполняют низкочастотные фильтры, заключается в выделении низкочастотной квадратурной составляющей после смесителя. Кроме того, они играют роль фильтра перед АЦП. Поскольку АЦП в подобного рода системах обычно работает на более низкой частоте по сравнению с несущей сигнала, то вторая функция обычно является превалирующей. В целях упрощения аппаратуры в качестве таких фильтров часто используют аналоговые ЯС-фильтры невысокого порядка, и выбор их параметров оказывает существенное влияние на помехозащищённость демодулятора. В работе находятся оптимальные значения полосы КС-фильтров, что позволяет снизить вероятность потери пакета более чем в пять раз.

Эффект, достигаемый оптимизацией параметров модемов системы охранной сигнализации «Атлас-20» петербургского предприятия «Аргус-Спектр» при минимальных конструктивных изменениях, иллюстрируется на рис. 11, где приведены интегральные вероятности потери информационного пакета при передаче РТ-УОО для случая исходных параметров системы «Атлас-20» (кривая 1) и оптимизированных параметров той же системы без её конструктивных изменений (кривая 2). Как видно из рис. 11, результатом оптимизации параметров является снижение вероятности ошибок более чем в 100 раз в области отношений сигнал/шум Е/М0=2..12.

-:•-.......Г........

......Л;........|_______ .............:.........

к ! ■—.....И......t........

; ^ : ; v

-.......\......- ...... --------L Х-

9 2 4 О в 10 12 1*

Рис. 11

В четвёртой главе рассмотрены вопросы реализации блоков модемов систем передачи данных на современной цифровой элементной базе. Так, при рассмотрении построения квадратурных преобразователей частоты на основе «жёсткой логики», цифровых схем специального назначения, ЦПОС и ПЛИС показывается, что компромисс между быстродействием, габаритами и ценой достигается при реализации квадратурных преобразователей частоты на ПЛИС, и рассматриваются 2 схемных реализации. Характерной особенностью первой из них является наличие 2-входовых пары умножителей; вторая схема содержит умножители на константу, однако их число определяется отношением тактовой частоты к частоте переноса сигнала.

Рассматривается реализация на базе ПЛИС EPF10K10I.C84-3 квадратурного преобразователя частоты для типичных параметров модемов спутниковых систем (преобразование «вверх» на 8 МГц при частоте дискретизации 40 МГц). Делается вывод, что при малых отношениях (единицы) частоты дискретизации сигнала к частоте переноса оправданным является выбор схемы с умножителями на константу, при более высоких значениях этого отношения - выбор схемы с 2-входовыми умножителями.

Рассматривается реализация устройств цикловой и сверхцикловой синхронизации стандартов спутниковой связи IBS и IDR. Показывается целесообразность использования для реализации этих устройств ПЛИС Altera и приводятся соответствующие структурные схемы. Реализуются соответствующие программные модули на ПЛИС EPFЮКЗОЕТС144-3.

Рассматриваются вопросы реализации БИХ-фильтров на базе ПЛИС Altera и реализуются соответствующие программные модули. Сделаны следующие выводы:

• наиболее предпочтительной является реализации рассматриваемых устройств на

ПЛИС семейства FLEX (FLEX10K, FLEX8000 и FLEX6000), поскольку логическая

ёмкость микросхем других семейств может оказаться недостаточной для реализации БИХ-фильтров даже невысоких порядков;

• оптимальным с точки зрения минимизации логической ёмкости и максимизации тактовых частот исследуемых устройств является хранение коэффициентов фильтров во внугренней памяти микросхемы - в ПЗУ, организовашюй либо на базе функциональных преобразователей, либо на базе реконфигурируемых модулей памяти;

• каноническая схема требует для реализации меньшее число функциональных преобразователей, чем прямая схема. При этом быстродействие канонической схемы несколько ниже, чем прямой схемной реализации. Это объясняется пространственной разнесённостью сумматоров канонической схемы, что вызывает рассинхронизацию между этими устройствами и общее снижение быстродействия.

Также были сформулированы рекомендации по выбору опций логического синтеза САПР Мах+Р1ия II, минимизирующие требуемое число функциональных преобразователей и максимизирующие быстродействие реализованного устройства.

Рассматриваются пути решения проблемы реализации демодуляторов модемов систем передачи информации на различной элементной базе.

Предлагается структурная схема демодуляторов модемов систем передачи (рис. 12). Обосновывается выбор всех компонентов схемы и проводится сравнение с другими реализациями.

Квадратурный преобразователь ПЧ Harris Semiconductor HFA3761

2-канадьный АЦП Harris Semiconductor 1115762

Квадратурный приемник Harris Semiconductor HSP50110

т.

Демодулятор сигналов с ФМ

Harris Semiconductor HSP50210

Свёрточный кодек НИИМА -si «Прогресс» КФ1174ПП1

УЦСС ALTERA FLEX 1 OK

Микроконтроллер

УЦСС - устройство цикловой/сверхшисловой синхронизации ^ymjjl ATmegal03

Рис. 12

В заключении подводится итог по выполненной работе и сформулированы основные выводы. В результате проделанной работы:

1. Разработана среда моделирования устройств ЦОС на базе современной среды разработки приложений Delphi. Данная среда моделирования является компьютерной имитационной моделью, поэтому может использоваться не только для исследования и оценки эффективности систем, но фактически с минимальными изменениями может быть перенесена на платформу специализированного процессора. Она имеет эффективный 32-разрядный программный код, удобный и гибко настраиваемый

интерфейс и использует современные принципы объектно-ориентированного программирования, что обеспечивает такие качества модели, как лёгкую расширяемость и высокую надёжность. Использование моделью данных различных форматов позволяет использовать её в связке с другими приложениями;

2. Предложена схема цифровой системы ФАПЧ, включающая дополнительные генератор и фильтр, не входящие в петлю обратной связи. Показано, что введение дополнительных генератора и фильтра позволяет, не снижая полос захвата и удержания системы, не нарушая условий устойчивости и не увеличивая время переходного процесса, добиваться снижения уровня фазовых флуктуаций выходного сигнала. Проведён анализ такой системы ФАПЧ в линейном приближении;

3. Проведён анализ работы квадратурной схемы ЧАП в условиях воздействия ограниченной по спектру помехи. Показано, что в данном режиме возникает систематическая остаточная ошибка определения частоты, что существенно снижает эффективность использования системы ЧАП в целом ряде приложений. Найдены условия, накладываемые на полосу пропускания входного полосового фильтра системы, выполнение которых позволяет устранить систематическую остаточную ошибку определения частоты;

4. Проведена параметрическая оптимизация по критерию минимума вероятности ошибки демодуляции в модемах, использующих подоптимальные алгоритмы обработки сигналов, рассчитанные на реализацию на основе микроконтроллеров (например, типа PIC-процессоров компании Microchip). Найдены оптимальные значения параметров системы обнаружения информационного пакета, системы тактовой синхронизации, собственно демодулятора и входных аналоговых цепей демодулятора. Предложены подоптимальные алгоритмы системы обнаружения информационного пакета, системы тактовой синхронизации и собственно демодулятора, имеющие меньшие требования к УЦОС и вместе с тем меньшие вероятности ошибки демодуляции. В результате проведённых исследований удалось снизить значение ошибки демодуляции при воздействии белого гауссового шума в реальной аппаратуре на два порядка;

5. Обоснована целесообразность использования ПЛИС в качестве элементной базы для реализации алгоритмов цифровых квадратурных преобразователей частоты, используемых в модемах систем передачи информации в диапазоне промежуточных частот не выше 10-20 МГц и скорости передачи данных не выше единиц Мбит/с. Рассмотрены различные схемные решения этих устройств, сделаны выводы о необходимости выбора схемы с умножителями на константу при малых отношениях

17

(порядка единиц) частоты дискретизации сигнала к частоте переноса и схемы с 2-входовыми умножителями при более высоких значениях этого отношения. Реализованы соответствующие программные модули на базе семейства FLEX10K ПЛИС Altera;

6. Обоснована целесообразность использования ПЛИС в качестве элементной базы для реализации алгоритмов устройств цикловой и сверхцикловой синхронизации стандартов спутниковой связи IBS и IDR данных устройств и реализованы соответствующие программные модули на базе семейства FLEX10K ПЛИС Altera;

7. Сделан вывод о целесообразности использования ПЛИС в качестве элементной базы для реализации цифровых БИХ - фильтров, поскольку это позволяет получить быстродействующие (десятки МГц) компактные устройства с возможностью реконфигурации и высоким отношением частота дискретизации/стоимость. Проведено сравнение прямой и канонической схем БИХ - фильтра, сделан вывод о предпочтительности использования канонической схемы при реализации на ПЛИС Altera. Найдены опции САПР Max+PlusII, обеспечивающие минимум требуемого числа функциональных преобразователей и максимум быстродействия реализованного фильтра. Реализованы соответствующие программные модули на базе семейства FLEXI OK ПЛИС Altera;

8. Предложена структурная схема модема стандартов спутниковой связи IDR/IBS с использованием элементной базы компании Harris Semiconductor. Показано, что в случае выбора данной структуры реализованное устройство будет характеризоваться низкой стоимостью, компактностью, высокими скоростью передачи информации и помехоустойчивостью.

Публикации по теме диссертации

1. Варгаузин В .А, Чернов В.В. Цифровые системы ФАПЧ с дополнительной фильтрацией сигнала не входящим в петлю регулирования фильтром // Радиотехника, 2000, JVs5, с. 80-82.

2. Цикин И.А., Чернов В.В. Систематическая ошибка ЧАП в условиях воздействия ограниченной ло спектру помехи // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника, 2000, Jfsl

3. Чернов В.В. Реализация структурных частей устройств ЦОС на базе РМП ПЛИС Altera // Труды СПоГТУ, 2000, вып. №480 «Вычислительная техника, автоматика, радиоэлектроника», с. 177-180.

4. Кожевников C.B., Чернов В.В. Реализация структурных частей модемов спутниковых систем связи на программируемых логических интегральных схемах фирмы ALTERA

// В сборнике материалов международного семинара «Перспеетивы использования УБАТ технологий», 2000 г., с.20-21. 5. Варгаузин В.А., Чернов В В. Курс «Цифровая обработка сигналов» // В сборнике материалов VI Международной научно-методической конференции «Высокие интеллектуальные технологии образования и науки», СПбГТУ, 1999 г., с. 168-169.

Введение.

Глава 1. Обработка сигналов в цифровых системах передачи информации.

1.1. Цифровая обработка сигналов.

1.2. Реализация канальных модемов на современной элементной базе.

1.3. Алгоритмы оптимальной обработки сигналов.

1.4. Моделирование устройств ЦОС.

1.5. Цель и задачи работы.

Глава 2. Принципы программной реализации моделей устройств ЦОС модемов систем передачи данных.

2.1. Выбор программной платформы и пакета для реализации модели.

2.2. Программная структура реализованной модели.

2.3. Организация ввода/вывода данных в моделях устройств ЦОС.

2.4. Интерфейс реализованной модели.

2.5. Выводы по главе 2.

Глава 3. Оптимизация алгоритмов цифровой обработки на базе разработанной среды моделирования.

3.1. Цифровые системы ФАПЧ с дополнительной фильтрацией управляющего сигнала фильтром, не входящим в петлю регулирования.

3.2. Систематическая ошибка ЧАП в условиях воздействия ограниченной по спектру помехи.

3.3. Повышение эффективности подоптимальных алгоритмов обнаружения информационного пакета.

3.4. Повышение эффективности подоптимальных систем тактовой синхронизации.

3.5. Повышение эффективности подоптимальных демодуляторов.

3.6. Оптимизация входных аналоговых цепей демодулятора.

3.7. Выводы по главе 3.

Глава 4. Реализация блоков модемов систем передачи данных на современной цифровой элементной базе.

4.1. Реализация квадратурных преобразователей частоты на базе ПЛИС Altera.

4.2. Реализация устройств цикловой и сверхцикловой синхронизации стандартов спутниковой связи IBS и ПЖ на базе ПЛИС Altera.

4.3. Сравнение различных методов реализации цифровых

БИХ - фильтров на ПЛИС Altera.

4.4. Использование современной цифровой элементной базы при разработке демодуляторов спутниковых модемов.

4.5. Выводы по главе 4.

Цифровые системы передачи информации (ЦСПИ) давно играют важную роль среди систем передачи информации, и с течением времени эта роль возрастает все больше и больше. В настоящее время в ЦСПИ цифровые методы обработки сигнала (ЦОС) практически вытеснили аналоговые методы обработки. Недостатком, тормозящим развитие систем с ЦОС до настоящего времени, являлось сравнительно низкое быстродействие цифровых микросхем, что накладывало ограничения на скорость передачи информации, однако этот недостаток в последнее время все более и более преодолевается.

Современное состояние цифровых устройств позволяет производить полную цифровую обработку сигнала на промежуточной частоте (ПЧ), т.е. можно говорить о реализации канальных модемов полностью на цифровой элементной базе. В этом случае модем содержит одно или несколько устройств обработки сигналов (УЦОС).

На сегодняшний день реализация канальных модемов возможна на самых разных видах элементной базы, например, на цифровых процессорах обработки сигналов (ЦПОС), на программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС), на цифровых микросхемах общего назначения (ЦСОН), на цифровых схемах специального назначения (ЦССН) или на МБС-микроконтроллерах. Все перечисленные виды элементной базы имеют свои достоинства и недостатки, поэтому при реализации чаще всего оказывается целесообразным использовать их комбинацию. Однако в общем случае выбор элементной базы сигнала является достаточно сложной задачей, существенно влияющей на такие важные параметры канального модема, как скорость передачи информации, габариты, стоимость и возможность реконфигурации. К сожалению, в настоящее время отсутствуют четкие рекомендации, руководствуясь которыми разработчик мог бы произвести выбор элементной базы под решаемую задачу создания канального модема в конкретных условиях.

Цифровая обработка сигнала предусматривает прежде всего собственно демодуляцию в соответствии с тем или иным алгоритмом оптимальной обработки сигнала. Реализация процедур оптимальной демодуляции, как правило, требует наличия априорной информации о ряде важнейших параметров принимаемых сигналов, таких как частота, начальная фаза, момент прихода и т.п. Последнее обеспечивается системами синхронизации -частотной, фазовой, тактовой и т.п.

Алгоритм демодуляции сигнала всегда выбирается с учетом конкретной элементной базы, на которой планируется разрабатывать ЦСПИ, с учетом скорости, аппаратных возможностей и стоимости готовой аппаратуры. Задача выбора алгоритмов обработки цифрового сигнала сводится к решению вопросов выбора алгоритма демодуляции, алгоритма фазовой синхронизации (восстановления несущей), алгоритма обработки сигнала при условии влияния межсимвольной интерференции (МСИ), системы тактовой синхронизации, помехоустойчивого кода и системы автоматической регулировки усиления (системы АРУ).

При реализации различных классов аппаратуры определяющими являются те или иные факторы. Например, в системах спутниковой связи наблюдается тенденция к использованию оптимальных алгоритмов обработки сигналов, что позволяет снизить требования к энергетическим ресурсам передатчиков. Вместе с тем существует целый ряд систем (например, системы охранной сигнализации), где оказывается необходимым упрощение указанных алгоритмов с целью, например, снижения масса-габаритных показателей и стоимости аппаратуры. Разумеется, данное упрощение вызывает некоторое ухудшение помехоустойчивости системы, и основной проблемой в таком случае является снижение указанных потерь путем оптимизации алгоритма при заданных параметрах: стоимости, сложности и проч.

Как было показано выше, повышение эффективности модемов связано с оптимизацией алгоритмов обработки сигналов. В настоящее время компьютерное имитационное моделирование является наиболее мощным и универсальным методом исследования и оценки систем, поведение которых зависит от воздействия случайных факторов. Это определяется тем, что математические модели алгоритмов указанных систем, к классу которых относятся и устройства ЦОС, в большинстве случаев оказываются весьма сложными для аналитического рассмотрения.

В основе имитационного моделирования лежит метод статистических испытаний (метод Монте-Карло), а имитационная модель в точности реализует алгоритмы исследуемого устройства. Кроме того, во многих практических задачах интерес представляет не только количественная оценка эффективности системы, но и её поведение в той или иной ситуации, что с лёгкостью реализуется при построении программной имитационной модели.

Для создания математических и программных моделей представляется возможным использовать различное программное обеспечение. Его можно разделить на 2 группы: специализированных математических пакетов (например, MATLAB, Mathcad, Maple, Mathematica, Eureka) и пакетов для разработки приложений, имеющие в своей основе объектно-ориентированные языки высокого уровня (например, Delphi, основанный на языке Object Pascal, Borland C++Builder, основанный на языке С++ и т.д.). Последние, применительно к моделированию устройств ЦОС, имеют большую вычислительную эффективность, лучшие средства визуализации, обладают большей интеграцией с другими приложениями. Кроме того, объектно-ориентированные языки, являющиеся ядром пакетов разработки приложений, являются достаточно естественным инструментом моделирования устройств ЦОС.

Итак, выбор конфигурации цифровой системы обработки сигналов является в общем случае достаточно сложной задачей, которая может быть решена лишь с учетом множества факторов, влияющих на характеристики этой системы (требуемые скорость передачи данных, помехозащищенность, стоимость, функциональная гибкость и т.п.). Можно говорить о повышении эффективности устройств ЦОС в смысле улучшения одного или нескольких указанных параметров при ограниченной области изменения остальных. Очевидно, что для каждого конкретного случая (минимизация вероятности ошибочного приема, минимизация времени вхождения в синхронизм, максимизация быстродействия и т.п.) повышение эффективности может быть проведено разными способами и за счёт оптимизации функционирования различных подсистем устройства обработки сигналов. При этом прежде всего следует говорить о выборе алгоритмов цифровой обработки сигнала и элементной базы, обеспечивающих достижение оптимальных значений выбранных параметров.

Цель исследования можно сформулировать следующим образом: повышение эффективности модемов цифровых систем передачи информации путем оптимизации алгоритмов, структур и элементной базы программируемых устройств цифровой обработки сигналов на основе использования имитационных моделей.

Реализация этой цели требует решения следующих задач:

1. Разработка среды моделирования устройств ЦОС на базе современной среды разработки приложений Delphi, позволяющей создавать программные модели, имеющие эффективный машинный код и гибко настраиваемый под конкретные задачи интерфейс. Указанная среда моделирования должна давать возможность проводить анализ и оптимизацию параметров устройств ЦОС различного типа;

2. Анализ алгоритмов цифровой обработки, включая алгоритмы фазовой, тактовой, цикловой синхронизации и собственно демодуляции на основе использования разработанных программных моделей. Анализ должен включать рассмотрение эффективности указанных алгоритмов и сложности их реализации на цифровой элементной базе при заданных условиях приема (отношение сигнал/шум, метод модуляции, частотная и фазовая нестабильности и т.п.). Анализ следует провести применительно к двум классам систем - использующих алгоритмы оптимальной ЦОС (например, спутниковые системы связи) и упрощенные (подоптимальные) алгоритмы (например, системы охранной сигнализации);

3. Анализ цифровой элементной базы для реализации модемов цифровых систем передачи информации с учётом конкретных условий работы и функционального предназначения данных устройств;

4. Разработка рекомендаций по конкретной реализации рассмотренных алгоритмов на перспективной элементной базе с учётом полученных результатов по оптимизации УЦОС.

Положения, выносимые на защиту:

1. Разработанная среда моделирования устройств ЦОС на базе современного средства разработки приложений Delphi имеет удобный и гибко настраиваемый интерфейс, обеспечивает лёгкую расширяемость, универсальность и высокое быстродействие.

2. Предложенная схема цифровой системы ФАПЧ, включающая дополнительные генератор и филыр, не входящие в петлю обратной связи, позволяет, не снижая полос захвата и удержания системы, не нарушая условий устойчивости и не увеличивая время переходного процесса, добиваться снижения уровня фазовых флуктуаций выходного сигнала.

3. Выполнение полученных в работе условий, связывающих полосу пропускания входного полосового фильтра, начальную частотную расстройку и полосы пропускания фильтров каналов квадратурной системы ЧАП (рис. 3.4), позволяет устранить систематическую остаточную ошибку определения частоты.

4. Проведенная параметрическая оптимизация подсистем модемов, использующих подоптимальные алгоритмы обработки сигналов, рассчитанные на реализацию на основе микроконтроллеров (например, типа PIC-процессоров компании Microchip), позволяет существенно (не менее, чем на два порядка) уменьшить вероятность ошибки демодуляции.

5. Такие структурные части модемов систем передачи информации, как цифровые квадратурные преобразователи частоты, устройства цикловой и сверхцикловой синхронизации стандартов спутниковой связи IBS и ПЖ и БИХ-фильтры, целесообразно реализовывать на базе ПЛИС Altera.

6. Предложенная структурная схема модема стандартов спутниковой связи TDR/IBS с использованием элементной базы компании Harris Semiconductor (рис. 4.12) позволяет реализовывать устройства, характеризующиеся низкой стоимостью, компактностью, высокими скоростью передачи информации и помехоустойчивостью. Научная новизна работы:

1. Обоснован выбор программного пакета для разработки среды моделирования устройств ЦОС и создано программное обеспечение, позволяющее производить имитационное моделирование широкого класса оптимальных и подоптимальных алгоритмов цифровой обработки сигналов, рассчитанных на применение программируемой элементной базы.

2. Получены соотношения для шумовой полосы и оценены параметры переходного процесса в цифровой системе ФАПЧ, включающей дополнительные генератор и фильтр, не входящие в петлю обратной связи.

3. Получены соотношения для систематической остаточной ошибки определения частоты квадратурной схемы ЧАП в случае присутствия на входе ограниченной по спектру помехи. Показана возможность сведения к нулю указанной ошибки.

4. Проведён сопоставительный анализ алгоритмов системы обнаружения информационного пакета, системы тактовой синхронизации и собственно демодулятора модемов, использующих подоптимальные алгоритмы обработки сигналов, рассчитанные на реализацию на основе микроконтроллеров (например, типа PIC-процессоров компании Microchip), и выделены алгоритмы, обеспечивающие минимум вероятности ошибки демодуляции.

5. Проведён сопоставительный анализ схемных реализаций цифровых БИХ-филыров и цифровых квадратурных преобразователей частоты, основанных на использовании ПЛИС Altera, и выявлены наилучшие схемные решения. Практическая ценность работы:

1. Разработана среда компьютерного имитационного моделирования устройств цифровой обработки сигналов, имеющая удобный и гибко настраиваемый интерфейс и обеспечивающая универсальность и высокое быстродействие.

2. Предложена схема цифровой системы ФАПЧ, включающая дополнительные фильтр и генератор, не входящие в петлю обратной связи, использование которой позволяет, не снижая полос захвата и удержания системы, не нарушая условий устойчивости и не увеличивая время переходного процесса, добиваться снижения уровня фазовых флуктуаций выходного сигнала.

3. Получены соотношения, связывающие параметры входного фильтра и фильтров в каналах квадратурной схемы ЧАП, выполнение которых позволяет свести к нулю систематическую остаточную ошибку определения частоты.

4. Проведена параметрическая оптимизация системы обнаружения информационного пакета, системы тактовой синхронизации, собственно демодулятора и входных аналоговых цепей демодулятора модемов, использующих подоптимальные алгоритмы обработки сигналов, рассчитанные на реализацию на основе микроконтроллеров (например, типа PIC-процессоров компании Microchip), позволившая по крайней мере на два порядка уменьшить ошибку демодуляции.

5. На базе семейства FLEXI OK ПЛИС Altera реализованы программные модули цифровых БИХ-фильтров, квадратурных преобразователей частоты и устройств цикловой и сверхцикловой синхронизации стандартов спутниковой связи IBS и ПЖ.

4.5. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

Таким образом, при анализе реализации блоков модемов систем передачи данных на современной цифровой элементной базе получены следующие результаты:

• при цифровой реализации квадратурных преобразователей частоты в диапазоне промежуточных частот не выше 10-20 МГц и скорости передачи данных не выше единиц Мбит/с в качестве элементной базы целесообразно выбрать программируемые логические интегральные схемы. При этом могут быть взяты за основу, например, схемы с 2-входовыми умножителями (рис. 4.3) или с умножителями на константу (рис. 4.4). При малых отношениях частоты дискретизации сигнала к частоте переноса оог (порядка единиц) оправданным является выбор схемы с умножителями на константу, при более высоких значениях этого отношения - выбор схемы с 2-входовыми умножителями. При этом реализуемое устройство получается компактным (один корпус ПЛИС и микросхема ПЗУ), быстродействующим (с частотой дискретизации сигнала свыше 50 МГЦ), а его стоимость будет существенно ниже, чем при реализации на других типах цифровой элементной базы;

• при реализации с устройств цикловой и сверхцикловой синхронизации стандартов спутниковой связи IBS и IDR можно с успехом использовать ПЛИС Altera, поскольку в этом случае реализованное устройство будет характеризоваться компактностью, высоким быстродействием и невысокой стоимостью;

• использование ПЛИС в качестве элементной базы для реализации цифровых БИХ-фильтров является оправданным, поскольку позволяет получить быстродействующие (десятки МГц) компактные устройства с возможностью реконфигурации и высоким отношением частота дискретизации/стоимость. При реализации в большинстве случаев может быть использована каноническая схема БИХ-фильтра, требующая минимум ресурсов ПЛИС и обеспечивающая при этом приемлемое быстродействие. При повышенных требованиях к быстродействию реализуемого устройства может быть использована прямая форма реализации БИХ-фильтра. Для любой из выбранных схем опции, представленные в табл. 4.3, обеспечивают минимум требуемого числа

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в результате проделанной работы:

1. Разработана среда моделирования устройств ЦОС на базе современной среды разработки приложений Delphi. Данная среда моделирования является компьютерной имитационной моделью, поэтому может использоваться не только для исследования и оценки эффективности систем, но фактически с минимальными изменениями может быть перенесена на платформу специализированного процессора. Она имеет эффективный 32-разрядный программный код, удобный и гибко настраиваемый интерфейс и использует современные принципы объектно-ориентированного программирования, что обеспечивает такие качества модели, как лёгкую расширяемость и высокую надёжность. Использование моделью данных различных форматов позволяет использовать её в связке с другими приложениями;

2. Предложена схема цифровой системы ФАПЧ, включающая дополнительные генератор и фильтр, не входящие в петлю обратной связи. Показано, что введение дополнительных генератора и фильтра позволяет, не снижая полос захвата и удержания системы, не нарушая условий устойчивости и не увеличивая время переходного процесса, добиваться снижения уровня фазовых флуктуаций выходного сигнала. Проведён анализ такой системы ФАПЧ в линейном приближении;

3. Проведён анализ работы квадратурной схемы ЧАП (рис. 3.4) в условиях воздействия ограниченной по спектру помехи. Показано, что в данном режиме возникает систематическая остаточная ошибка определения частоты, что существенно снижает эффективность использования системы ЧАП в целом ряде приложений. Найдены условия, накладываемые на полосу пропускания входного полосового фильтра системы, выполнение которых позволяет устранить систематическую остаточную ошибку определения частоты;

4. Проведена параметрическая оптимизация по критерию минимума вероятности ошибки демодуляции в модемах, использующих подоптимальные алгоритмы обработки сигналов, рассчитанные на реализацию на основе микроконтроллеров (например, типа PIC-процессоров компании Microchip). Найдены оптимальные значения параметров системы обнаружения информационного пакета, системы тактовой синхронизации, собственно демодулятора и входных аналоговых цепей демодулятора. Предложены подоптимальные алгоритмы системы обнаружения информационного пакета, системы тактовой синхронизации и собственно демодулятора, имеющие меньшие требования к УЦОС и вместе с тем меньшие вероятности ошибки демодуляции. В результате проведённых исследований удалось снизить значение ошибки демодуляции при воздействии белого гауссового шума в реальной аппаратуре на два порядка;

5. Обоснована целесообразность использования ПЛИС в качестве элементной базы для реализации алгоритмов цифровых квадратурных преобразователей частоты, используемых в модемах систем передачи информации в диапазоне промежуточных частот не выше 10-20 МГц и скорости передачи данных не выше единиц Мбит/с. Рассмотрены различные схемные решения этих устройств, сделаны выводы о необходимости выбора схемы с умножителями на константу (рис. 4.4) при малых отношениях (порядка единиц) частоты дискретизации сигнала к частоте переноса и схемы с 2-входовыми умножителями (рис. 4.3) при более высоких значениях этого отношения. Реализованы соответствующие программные модули на базе семейства FLEX10K ПЛИС Altera;

6. Обоснована целесообразность использования ПЛИС в качестве элементной базы для реализации алгоритмов устройств цикловой и сверхцикловой синхронизации стандартов спутниковой связи IBS и ПЖ

128 данных устройств и реализованы соответствующие программные модули на базе семейства FLEXI OK ПЛИС Altera;

7. Сделан вывод о целесообразности использования ПЛИС в качестве элементной базы для реализации цифровых БИХ - фильтров, поскольку это позволяет получить быстродействующие (десятки МГц) компактные устройства с возможностью реконфигурации и высоким отношением частота дискретизации/стоимость. Проведено сравнение прямой и канонической схем БИХ - фильтра, сделан вывод о предпочтительности использования канонической схемы при реализации на ПЛИС Altera. Найдены опции САПР Max+Plus II, обеспечивающие минимум требуемого числа функциональных преобразователей и максимум быстродействия реализованного фильтра. Реализованы соответствующие программные модули на базе семейства FLEXI OK ПЛИС Altera;

8. Предложена структурная схема модема стандартов спутниковой связи IDR/IBS с использованием элементной базы компании Harris Semiconductor (рис. 4.12). Показано, что в случае выбора данной структуры реализованное устройство будет характеризоваться низкой стоимостью, компактностью, высокими скоростью передачи информации и помехоустойчивостью.

1. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. М.: Связь, 1979. - 592 с.

2. Стиффлер Дж. Дж. Теория синхронной связи. М.: Связь, 1975. - 487 с.

3. Витерби Э.Д. Принципы когерентной связи. М.: Советское радио, 1970. -335 с.

4. Макаров С.Б., Цикин И.А. Передача дискретных сообщений по радиоканалам с ограниченной полосой пропускания. М.: Радио и связь, 1988. - 304 с.

5. Sklar В. Digital communications: Fundamentals and Applications. Prentice Hall, 1988.-832 p.

6. Pratt T., Bostian C. Satellite communications. John Wiley&Sons, 1986

7. HSP50110 datasheet. File Number 3651.3. Harris Semiconductor, 1997

8. HSP50210 datasheet. File Number 3652.3. Harris Semiconductor, 1997

9. HSP50110/21OEVAL datasheet. File Number 4149. Harris Semiconductor, 1996

10. HSP50306 datasheet. File Number 4162.1. Hams Semiconductor, 1997 П.Коновалов Г.В. Радиоавтоматика. - M.: Высшая школа, 1990. - 335 с. 12.Standard-C Coast Earth Station Demodulator/Decoder. Report # 871012, Plymouth

11. Polytechnic, Plymouth, 1988.

12. AN84: Implementing fît with On-Chip RAM in FLEX 10K Devices. Ver. 3. Altera Corporation, 1998

13. Application Note 104: FFT MegaCore datasheet. XILINX, 1999

14. FLEX 10K Embedded Programmable Logic Family Data Sheet. Ver. 4.01. Altera Corporation, 1999

15. Application Note 43: XC4000 FPGA Family. XILINX, 1999

16. Ahtohob А.П., Мелехин В.Ф., Филиппов A.C. Обзор элементной базы фирмы Altera СПб, «ЭФО», 1997. - 142 с.

17. Отчёт по НИР «Разработка пакета прикладных программ цифровой обработки сигнала для ЭВМ типа IBM PC и демодуляторов аппаратуры «Стандарт-С». -СПб., СПбГТУ, 1991

18. Варгаузин В.А., Чернов В.В. Цифровые системы ФАПЧ с дополнительной фильтрацией сигнала не входящим в петлю регулирования фильтром // Радиотехника, 2000, №5, с. 80-82.

19. Tomita H., Namiki J. Preambleless Demodulator for Satellite Communications

20. Гультяев A. MATLAB 5.2. Имитационное моделирование в среде Windows: Практическое пособие. СПб.: КОРОНА принт, 1999. - 288 с.

21. Л. Рабинер, Б. Гоулд. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978. 848 с.

22. Григорьев В.А. Передача сигналов в зарубежных информационных системах. СПб.: ВАС, 1992. 190 с.

23. Григорьев В.А. Передача сообщений по зарубежным информационным сетям. СПб.: ВАС, 1989. 214 с.

24. Дарахвелидзе П.Г., Марков Е.П. Delphi 4. СПб.: БХВ - Санкт-Петербург, 1999.-816 с.

25. Потёмкин В.Г. Система MATLAB 5 для студентов. Справочное пособие. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1998. - 314 с.

26. Потёмкин В.Г. Система MATLAB. Справочное пособие. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1997. - 350 с.

27. Building GUIs with MATLAB. Version 5. The MathWorks Inc., 1997. - 88 p.

28. Цифровые процессоры обработки сигналов: Справочник / А.Г. Остапенко, С.И. Лавлинский, А.Б. Сушков и др.; Под ред. А.Г. Остапенко. М.: Радио и связь, 1994. - 264 с.

29. В.Ю. Бобков, В.И. Нагорнов, М.В. Ефимов. Спутниковые модемы // Сети и системы связи, 1997, № 8, с. 72-78.

30. М.Г. Диденко. Спутниковые модемы систем фиксированной связи на основе геостационарных ИСЗ // Технологии и средства связи, 1999, № 11, с. 72-74.

31. Л.И. Ротштейн. Отечественные спутниковые модемы серии СЦМ-5. // Инженерная микроэлектроника, 1999, № 3

32. Intelsat Earth Stations Standards (IESS). Document IESS-308. Performance Characteristics For Intermediate Data Rate Digital Carriers Using Convolution Encoding/Viterbi Encoding And QPSK Modulation (QPSK/IDR).

33. Intelsat Earth Stations Standards (IESS). Document IESS-309. Performance Characteristics For Intelsat Business Services (IBS).

34. Intelsat Earth Stations Standards (IESS). Document IESS-310. Performance Characteristics For Intermediate Data Rate Digital Carriers Using Rate 2/3 TCM/8PSK And Reed-Solomon Outer Coding (TCM/IDR).

35. Eutelsat. SMS QPSK/FDMA System Specification EESS-501.

36. B.B. Чернов. Реализация структурных частей устройств ЦОС на базе РМП ПЛИС Altera // Труды СПбГТУ, 2000, вып. №480 «Вычислительная техника, автоматика, радиоэлектроника», с. 177-180.

37. Журавлёв В.И. Поиск и синхронизация в широкополосных системах. М.: Радио и связь, 1986. - 240 с.

38. Быков В.В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике. М.: Сов. радио, 1971. - 328 с.

39. Антонью А. Цифровые фильтры: Анализ и проектирование. М.: Радио и связь, 1983. - 320 с.

40. Введение в цифровую фильтрацию / Под ред. Р. Богнера и А. Константинидиса. М.: Мир, 1976. - 216 с.

41. Верешкин А.Е., Катковник В.Я. Линейные цифровые фильтры и методы их реализации: Анализ ошибок квантования по уровню. М.: Сов. радио, 1973. -152 с.

42. Голд Б., Рейдер И. Цифровая обработка сигналов. М.: Сов. радио, 1973. -367 с.

43. Гольденберг Л.М., Бутыльский Ю.Т., Поляк М.Н. Цифровые устройства на интегральных микросхемах в технике связи. М.: Связь, 1979. - 232 с.

44. Цифровая обработка сигналов: Справочник / Л.М. Гольденберг, Б.Д. Матюшкин, М.Н. Поляк. М.: Радио и связь, 1985. - 312 с.

45. Гольденберг Л.М., Левчук Ю.П., Поляк М.Н. Цифровые фильтры. М.:Связь, 1974. - 160 с.

46. Цифровые фильтры и их применение: Пер. с англ. / В. Каппелини, А.Дж. Константинидис, П. Эмилиани. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 360 с.

47. Лэм Г. Аналоговые и цифровые фильтры. Расчёт и реализация: Пер. с англ./Под ред. И.Н. Теплюка. М.: Мир, 1982. - 592 с.

48. Мизин И.А., Матвеев A.A. Цифровые фильтры (анализ, синтез, реализация с использованием ЭВМ). -М.: Связь, 1979. -240 с.50.0ппенгейм A.B., Шафер Р.В. Цифровая обработка сигналов. М.: Связь. -416 с.

49. Остапенко А.Г. Анализ и синтез линейных радиоэлектронных цепей с помощью графов: Аналоговые и цифровые фильтры. М.: Радио и связь, 1985. - 280 с.

50. Пелед А., Лиу Б. Цифровая обработка сигналов: Теория, проектирование, реализация: Пер. с англ. А.И. Петренко и др./Под ред. А.И. Петренко. Киев: Вшца школа, 1979. - 264 с.

51. Применение цифровой обработки сигналов / Под ред. Э. Оппенгейма. М.: Мир, 1980,- 532 с.

52. Современная теория фильтров и их проектирование / Под ред. Г. Темеша, С. Митры. М.: Мир, 1977. - 560 с.

53. Хэмминг Р.В. Цифровые фильтры: Пер с англ. М.: Недра, 1987. - 221 с.

54. Цифровые фильтры в электросвязи и радиотехнике / A.B. Брунченко, Ю.Т. Бутыльский, Л.М. Гольденберг и др.; Под ред. Л.М. Гольденберга. М.: Радио и связь, 1982. - 224 с.

55. Губанов Д.А., Стешенко В.Б., Храпов В.Ю., Шипулин С.Н. Перспективы реализации алгоритмов цифровой фильтрации на основе ПЛИС фирмы ALTERA. // Chip News, № 9-10, 1997, с. 26 33.

56. Щербаков М.А., Стешенко В.Б., Губанов Д.А. Цифровая полиномиальная фильтрация: алгоритмы и реализация на ПЛИС // Инженерная микроэлектроника, №1 (3), март 1999, с. 12 17.

57. Губанов Д.А., Стешенко В.Б., Шипулин С.Н. Современные алгоритмы ЦОС: перспективы реализации. // Электроника: наука, технология, бизнес, №1, 1999, с. 54 51.

58. Шипулин С.Н., Губанов Д.А., Стешенко В.Б., Храпов В.Ю. Тенденции развития ПЛИС и их применение для цифровой обработки сигналов // Электронные компоненты, №5, 1999, с. 42-45.

59. В. Стешенко. Школа разработки аппаратуры цифровой обработки сигналов на ПЛИС. Занятие 1. Обзор элементной базы. // Chip News, 1999, №8, с. 2 6.

60. В. Стешенко. Школа разработки аппаратуры цифровой обработки сигналов на ПЛИС. Занятие 2. Система проектирования MAX+PLUS II фирмы ALTERA. // Chip News, 1999, №9, с. 15 18.

61. В. Стешенко. Школа разработки аппаратуры цифровой обработки сигналов на ПЛИС. Занятие 3. Программное обеспечение проектирования на ПЛИС фирмы Xilinx. // Chip News, 1999, №10, с. 19 22.

62. Стешенко В.Б., Шишкин Г.В., Евстифеев A.B., Седякин Ю.М. Школа разработки аппаратуры цифровой обработки сигналов на ПЛИС. Занятие 4. Язык описания аппаратуры VHDL. // Chip News, 2000, №1, с. 28 34.

63. Тейлор Д., Мишель Дж. и др. Delphi 3: Библиотека программиста. СПб.: Питер, 1998. - 560 с.

64. Кэшу М. Delphi 4 для профессионалов. СПб.: Питер, 1999. - 1114 с.

65. Баас Р., Фервай М., Гюнтер X. Delphi 4. Полное руководство. СПб.:ВНУ,1998.-464 с.

66. Александровский А. Д. Delphi 5.0. Разработка корпоративных приложений: Среда визуальной разработки. М.: ДМК, 2000. - 508 с.

67. Александровский А. Д., Шубин B.B. Delphi для профессионалов: Опыт практического применения. М.: ДМК, 2000. - 236 с.

68. Бобровский С.И. Delphi 5: Учебный курс. СПб.: Питер, 2000. - 638 с.

69. Гофман В.Э., Хомоненко А.Д. Delphi 5. СПб.: BHV- Санкт-Петербург, 1999. -789 с.

70. Дарахвелидзе П.Г. и др. Программирование в Delphi 5: Современные технологии ADO, CORBA, СОМ. СПб.: BHV, 2000. - 774 с.

71. Елманова Н.З., Трепалин C.B. Delphi 4: технология СОМ. М.: Диалог-МИФИ,1999.-318 с.

72. Епанешников A.M., Епанешников В.А. Delphi 5. Язык Object Pascal. M.: Диалог-МИФИ, 2000. - 363 с.

73. Калверт Ч. Delphi 4: Самоучитель. Киев: DiaSoft, 1999. - 192 с.

74. Краснов М.В. OpenGL. Графика в проектах Delphi. СПб.: BHV-Санкт-Петербург, 2000. - 345 с.

75. Культин Н.Б. Delphi 5: Программирование на Object Pascal в Delphi 5. СПб.: BHV-Санкт-Петербург, 1999. - 462 с.

76. Пачеко Кс., Тейксейра Ст. Delphi 5: Руководство разработчика. Т. 1,- М.: Вильяме, 2000. 832 с.

77. Рейсдорф К. Освой самостоятельно Delphi 4. М.: БИНОМ, 1999. - 751 с.

78. Тюкачев Н., Свиридов Ю. Delphi 5. Создание мультимедийных приложений. -М.: Нолидж, 2000. 376 с.

79. Фаронов В.В. Delphi 5: Учебный курс. М.: Нолидж, 2000. - 605 с.

80. Фаронов В.В., Шумаков П.В. Delphi 5: Руководство разработчика баз данных. -М.: Нолидж, 2000. 635 с.

81. Хармон Э. Разработка СОМ-приложений в среде Delphi. М.: Вильяме, 2000. -463 с.

82. Шумаков П.В. Delphi 3 и разработка приложений баз данных. М.: Нолидж, 1998. - 704 с.

83. Signal Processing Toolbox User's Guide. Version 4. The MathWorks Inc., 1998. -658 p.

84. Рудаков П.И., Сафонов И.В. Обработка сигналов и изображений. MATLAB 5.x. М.: Диалог-МИФИ, 2000. - 416 с.

85. PIB 23: Digital Signal Processing in FLEX Devices. Ver. 1. Altera Corporation, 1996

86. TB3: FLEX Devices as Alternatives to ASSPs & ASICs. Altera Corporation, 1996

87. ТВ 4: Using FLEX Devices as DSP Coprocessors. Altera Corporation, 1996

88. AN 74: Implementing FIR Filters in FLEX Devices. Ver. 1.01. Altera Corporation, 1998

89. FS 1: FIR Filters. Ver. 1. Altera Corporation, 1996

90. FS 7: ffl on chip. Fast Fourier Transform. Ver. 1. Altera Corporation, 1997 95.SB2: High-Speed Adaptive FIR Filter Megafunction. Ver. 1. - Altera Corporation,1996

91. SB5: Numerically Controlled Oscillator Megafunction. Ver. 1.01. Altera Corporation, 1998

92. SB10: Digital Modulator Megafimction. Ver. 1. Altera Corporation, 1996

93. SB 12: Fast Fourier Transform MegaCore Function. Ver. 1. Altera Corporation, 1997

94. SB33: Viterbi Decoder Megafimction. Ver. 1. Altera Corporation, 1998

95. SB41: FIR Compiler MegaCore Function. Ver. 1. Altera Corporation, 1999

96. Цикин И.А., Чернов В.В. Систематическая ошибка ЧАП в условиях воздействия ограниченной по спектру помехи // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника, 2000, №1, с. 36-45.

97. Современные микроконтроллеры: Архитектура, средства проектирования, примеры применения, ресурсы сети Интернет. Под ред. Коршуна И.В.; Составление, пер. с англ. и литературная обработка Горбунова Б.Б. — М: Аким, 1998. — 272 с.

98. Однокристальные микроконтроллеры PIC 17С4х, PIC17C75x, М3820. (Справочник). М.: Додэка, 1998. - 384 с.

99. HSP43168 datasheet. File Number 3852.1. Harris Semiconductor, 1997

100. Гук M., Юров В. Процессор Pentium III, Athlon и другие. СПб.: Питер-Пресс, 2000. - 480 с.

101. Шахгильдян В.В., Ляховкин А.А. Системы фазовой автоподстройки частоты. М.: Связь, 1972. -447 с.

102. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. В трёх книгах. Т. 2. М.: Советское радио, 1975. - 391 с.