Регистрация / Вход
Прислать материал

14.579.21.0109

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.579.21.0109
Тематическое направление
Информационно-телекоммуникационные системы
Исполнитель проекта
Общество с ограниченной ответственностью «Силовая электроника»
Название доклада
Разработка программных и технических средств канального кодирования и модуляции для эфирных видеоинформационных систем вещания и связи в условиях ограничения используемой полосы частот.
Докладчик
Витязев Владимир Викторович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Основной целью является создание высокоэффективных программно-аппаратных средств канального кодирования и модуляции для систем эфирного вещания и связи. Разрабатываемые программно-аппаратные средства позволят построить системы вещания и связи с уникальными для диапазона 30-300 кГц характеристиками (полоса, пропускная способность, предоставление новых высококачественных услуг вещания и связи).
Актуальность и новизна исследования
Актуальность разработки подтверждается тем, что переход на цифровое вещание – задача, стоящая в повестке сегодняшнего дня всего мирового сообщества.
Описание исследования

В рамках выполнения ПНИ была успешна решена одна из ключевых задач – синтез проверочных матриц системы помехоустойчивого кодирования, допускающих их запись и хранение в компактной форме. Кроме того полученная при этом подсистема помехоустойчивого декодирования имеет лучшие характеристики качества чем существующая аналоговая система вещания и лучше чем систем РАВИС.

Также следует отметить, что в рамках макета приёмника реализованы только те из рассмотренных алгоритмов, что показали себя с наилучшей стороны при теоретических исследованиях. Однако макеты позволяют оперативно вносить изменения, или же полностью заменять, текущие алгоритмы обработки сигнала, в случае если обнаружатся более совершенные схемы приёма.

Результаты исследования

В рамках выполнения второго этапа разработаны и получены: два макета приёмника и два макета мониторингового приёмника для систем эфирного вещания, программное обеспечение, реализующее все необходимые ступени преобразования для приёма вещательного сигнала.

Разработанный макет приёмника для систем эфирного вещания позволяет: принимать сигнал с полосой от 100 до 100 кГц с центральной частотой в диапазоне 30-300 МГц по двум РЧ-входам; поддерживать режим разнесенного приема РЧ-сигнала; демодулировать и декодировать принимаемый сигнал, генерируемый макетом возбудителя, разработанном на этапе 1; оценивать характеристики канала передачи по пилотным и информационным несущим; выдавать демультиплексированный поток данных; поддерживать интерфейс USB 2.0. При этом макет приёмника обеспечивает: работу с сигналом, имеющим динамический диапазон от 0 дБм до минус 80 дБм; чувствительность по входу не более минус 80 дБм; подавление внеполосных компонент сигнала на частотах вне диапазона (-0,8xBW,+0,8BW) кГц - не менее 60 дБ, где BW - полоса сигнала; уровень MER на выходе АЦП в режиме приёма эталонного сигнала - не менее 30 дБ; точность установки центральной частоты канала 10 Гц; питание 12 В, 1 А или от USB.

Разработанный макет мониторингового приёмника помимо перечисленных выше функций обеспечивает: режимы работы с автоматической регулировкой входного усиления и с фиксированным коэффициентом усиления, при этом в обоих режимах обеспечивается возможность непрерывного контроля текущего коэффициента усиления; возможность записи IQ-сигнала; измерение средней мощности принимаемого сигнала; измерение отношения сигнал/шум; измерение ошибок модуляции MER (Modulation Error Rate) для всех логических каналов; измерение битовых ошибок BER (Bit Error Rate) до и после канального декодера для всех логических каналов; возможность передачи данных и измерений по интерфейсу Ethernet.

Изготовленные макеты позволяет оперативно вносить изменения в используемые алгоритмы или же вовсе заменять их на другие с целью выявления лучших из них.

По итогам проведённого патентного исследования макета приёмника и миониторингового приёмника для систем эфирного вещания было показано, что в нём используется ряд модифицированных решений в области цифровой обработки сигналов, в частности схема декодирования канального кода, которая одновременно обладает патентной чистой и патентопригодностью. Оформлены две заявки на получение патента.

Разработаны алгоритмы синтеза квазициклических матриц LDPC кодов, допускающих компактное хранение, а также удобную реализацию декодера на ПЛИС. Синтезированные с помощью данных алгоритмов матрицы для короткого кода (5658 бит) выигрывают у матриц стандарта РАВИС 0,2 дБ при ОСШ 10^-5.

Также внимания заслуживает разработанный алгоритм декодирования для программных реализаций декодера LDPC кода, позволяющим выиграть до 0,1 дБ по сравнению с базовым при минимальном увеличении вычислительных затрат на его реализацию.

Разработанные макеты приёмника и мониторингового приёмника для систем эфирного вещания обеспечивает приём вещательного сигнала, способного обеспечить скорости передачи данных, спектральную эффективность и помехоустойчивость системы на уровне мировых аналогов, в частности (DRMPlus, DAB и DAB+) систем цифрового вещания в ОВЧ диапазоне, и даже превосходит их в части использования более перспективных технологий канального кодирования.

Практическая значимость исследования
Для трансляции ЧМ радиопрограмм в России используется два диапазона частот: 66-74 МГц (полоса вещания ЧМ OIRT), в которой ранее применялась разработанная в СССР система ЧМ вещания с полярной модуляцией, и 87,5-108 МГц (международная полоса ЧМ вещания с пилот-тоном). При использовании радиоканала 400 кГц (типичная величина для аналогового ЧМ вещания) в диапазоне 66-74 МГц можно разместить до 20 радиоканалов, а в полосе 87,5-108 МГц – до 50 радиоканалов. Таким образом, максимально возможное число передаваемых звуковых программ в разрешенных полосах частот оказывается равным 70.
При внедрении одного из вариантов (по полосе сигнала) разрабатываемой вещательной системы – с полосой пропускания 200 кГц – появляется возможность использования в обеих полосах радиочастот до 140 радиоканалов: до 40 радиоканалов в первом диапазоне и до 100 радиоканалов во втором диапазоне. При этом в каждом радиоканале возможно передавать либо 10-15 стереофонических звуковых программ CD качества, либо до 8 многоканальных (5.1) звуковых программ, либо видеопрограмму с несколькими каналами звукового сопровождения. К тому же для обеспечения необходимых зон покрытия радиовещанием требуется использование существенно меньших мощностей передающих средств по сравнению с аналоговым вещанием. Сравнение этих данных говорит о том, что применение разрабатываемой системы позволяет повысить эффективность использования выделенных полос радиочастот по самым скромным оценкам более чем в 10 раз.