התפקיד הקריטי של מסננים IIR ב- Satellite Signal Demodulation ו- עיבוד

מערכות תקשורת לווייניות חייבות להתגבר על אתגרים משמעותיים כדי לספק שידור נתונים אמין.אות נוסעות אלפי קילומטרים דרך האווירה, נתקלות ברעש, התערבות, ועלייה ממזג האוויר, השטח, ומקורות אחרים.תהליך המרת אותות חלשים, רועשים אלה בחזרה לנתונים דיגיטליים שניתן להעלותם תלויים במידה רבה במסנן.בין הכלים היעילים שדה זה הם תגובה בלתי הולמת (IR) מסננים אלה מספקים שילוב חזק של יעילות בעיצוב של פונקציות חישוביות ועיבוד מודרניות.

מימון מסננים IIR

מסננים IIR הם שיעור של מסנן דיגיטלי שתגובה האימפולסיבית שלו היא אינסופית באופן תיאורטי לאורך זמן.נכס זה נובע משימוש משוב: הפלט הנוכחי הוא פונקציה של הקלט הנוכחי וערכי הפלט הקודמים.

(ב) .

(ב) ,(ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

האלמנט העיצוב המרכזי במסננים IIR הוא המיקום של קטבים ואפסים ב ⁇ Z-plane, שהם השורשים של הפולינומיטל, חייב לשכב בתוך מעגל היחידה עבור המסנן להישאר יציב. Zeros, השורשים של מספר המארגן, ניתן להציב את השורשים של תצורה אפסית זו ישירות את השלב ואת התגובה של הפילטרים באופן ספציפי, במיוחד לתאים חישוביים (כלומר, לצורה מינימלית של אותות) עם אותות חישוביים (Rimial), במיוחד עם אותות של פילטרים, במיוחד, עם יכולת חישובית, במיוחד, עם אותות נמוך מאוד).

מסננים IIR נגזרים לעתים קרובות מטיפוסים אנלוגיים קלאסיים כגון Butterworth, Chebyshev (Type I ו-II), אליפותטי (Cauer), ו- Bessel מסננים. אבטיפוס אלה מספקים עצירות סחר מובנת היטב בין פס פס פס, הפסקת פס אטנסיכות, שלב ליניאריות, וגלגלות, אבטיפוס זה הופך לפילטר דיגיטלי באמצעות מיפוי או מיפוי עם תכונות נפוצות.

IIR vs FIR מסננים עבור קרינת לוויין

הבחירה בין מסננים IIR ו- FIR במקלטי לוויין כוללת החלפה בין יעילות חישובית לבין לינאריות שלב.פילטרים FIR יציבים מטבעם ויכולים להשיג שלב ליניארי בדיוק, אשר הוא יתרון לשימור צורת הגלום במהלך ההדגמה. עם זאת, השגת להקות מעבר חד עם מסננים FIR דורשות מאות או אפילו אלפי טאטים, המוביל לעומס חישובי גבוה ושימוש זיכרון זה הוא בעייתי במערכות חשמל לעתים קרובות, כאשר הם מגבלות כוחיות, כאשר הם מגבלות כוח חוצות, באמצעות מגבלות כוח.

מסנני IIR יכולים להשיג תגובות גודל שוות ערך עם הזמנה כי הוא בדרך כלל 5 עד 10 פעמים נמוך יותר מסנן FIR דומה. עבור מקלט לווייני כי חייב לסנן מספר ערוצים בו זמנית, ההפחתה של פעולות מכפלות יכול להיות משמעותי.הההחל הראשוני הוא שלב לא ליניאריות, במיוחד ליד קצה המעבר של המסנן.שלב לא ליניארי זה יכול לגרום לעיכוב קבוצתי, אשר מעוות את התזמון של סמלים בשגיאה מודולר (לא ניתן לתקן) וטעמה כראוי (לא ניתן לתקן ביצועים).

בפועל, הדגמה לווינית לעתים קרובות להשתמש בגישה היברידית. IIR מסננים להתמודד משימות שבו לינאריות שלב הוא פחות קריטי, כגון סינון נגד-aliasing, DC, ובחירת ערוץ coarse. FIR מסננים שמורים עבור שלבים הדורשים שלב מדויק התאמה, כגון סינון ושוויון. כמה עיצובים, כגון פילטרים וספקים מסוימים שווה ערך, כולל תכנות מיידי, שבו שיפור גודל של חומר אחיד, כלומר, כלומר, במידת דיוק, הן תכונות מהירות נמוכה יותר של יעילות גבוהה יותר של חומר כהה.

תגיות: Satellite Signal Demodulation

תדירות בינונית (IF) filter

השלב הראשון סינון גדול במקלט לוויין הוא בדרך כלל בתדר ביניים, שבו האות המוזנח מכיל את המוביל המנוצב הרצוי יחד עם התערבות ערוץ צמוד ורעש תרמי.אניIR מסננים מתאימים היטב למשימה זו כי הם יכולים לספק את גלגל הגליל התלול הדרוש כדי לדחות ערוצים סמוכים תוך ביצוע מינימלית של משאבים חומרה מועדפים. A טיפוסי IF עבור מקלט תקשורת לווייני עשוי להיות סדרה השישית של אליפס, אשר דורש אורך בחירה אחת של 60B רק כדי להשיג את הפילטרים של זמן של מעבר אחד בלבד.

Noise Reduction and Pre-Demodulation filter

לפני ההדגמה, האות המתקבל חייב להיות לנקות את הרעש מחוץ לפס שיכול לדרג את יחס המוביל-ל-אין (CNR) IIR נמוך-pass מסננים משמשים נרחב למטרה זו.קישור לוויין טיפוסי, את דמות המקלט ואת ההשפעות האטמוספריות מציג רעש Gaussian לאורך רוחב פס רחב.

עקבו אחרי Pulse Shaping

סינון מותאם הוא צעד קריטי בהדגמה דיגיטלית הממקסימה את SNR בנקודה ההחלטה. התגובה האימפולסיבית של המסנן היא הגרסה הממושכת והמפולגת של צורת הדופק המועברת, שהיא בדרך כלל קוסמוי-האינטרנט (RRC) במערכות לוויין מודרניות, בעוד מסננים מתאימים לעתים קרובות כמו מסננים FIRs עקב דרישות שלב ליניאריות, Im פותחו פילטרים נמוך של פילטרים.

שחזור ושלב שלב

לולאות התאוששות נשאיות, כגון לולאות שלב ותיקון מונחות על ידי פסיקות (PLL), מסתמכות על מסנני לולאה כדי לחלץ את השגיאה שלב המוביל ולדחוף את התיקון המקומי של אוסטרטור.מסננים הלולאהטים האלה כמעט תמיד מיושמות כמו IIR פילטרים להחליף את העיכובים, לעתים קרובות של סדר ראשון או שני.

תזמון התאוששות וסינכרון

תזמון התאוששות הוא פונקציה קריטית נוספת שבה מסננים IIR משמשים נרחב.סינכרון תזמון סמל, כגון אלגוריתם גרדנר ואלגוריתם מולר-מורר, השתמש במסננים הלולאה IIR כדי לעקוב אחר השגיאה התזמון ולהתאים את שלב הדגימה.המסנן במעגל התאוששות תזמון בדרך כלל מורכב ממבנה חישובי קצר יחסית (PI) אשר הוא הראשון הסדרתי הראשון של מערכות שיפור בטווח הקצר, תוך מעקב אחר תזמון, תוך מעקב אחר תזמון, תוך כדי שיפור קבוע של תזמון, תוך מעקב אחר תזמון, תוך כדי תזמון, תוך כדי תזמון, עם שיעורי התדירות גבוהה של תזמון, תוך מעקב קצר של תזמון, תוך כדי תזמון, תוך כדי מעקב אחר תזמון, עם שיעורי התדירות גבוהה יותר, עם תזמון, עם תזמון, עם רמות התדירות גבוהה של תזמון, תוך מעקב, תוך מעקב עם רמות התדירות גבוהה יותר, תוך מעקב קצר של תזמון, עם תזמון, תוך מעקב אחר תזמון, עם רמות התדירות גבוהה יותר, עם רמות התדירות גבוהה יותר, תוך מעקב, תוך מעקב, תוך מעקב, תוך מעקב, תוך מעקב אחר תזמון, תוך מעקב אחר תזמון, תוך מעקב, תוך מעקב אחר תזמון, עם רמות

דרישות עיצוב עבור יישומי לוויין

ניתוח אחריות ופתרון קבוע

יציבות היא הדאגה העיקרית בעיצוב מסנן IIR, במיוחד עבור חומרה לווינית שבו זעזועים חד-לשוניים (SEU) מקרינה קוסמית יכול להשחית קורטים ומשתנים ממשלתיים. מסנן יציב באין-סופית יכול להפוך לא יציב כאשר coefficients מוכומים עבור יישום קבוע של אחסון ב- DPGC) חייב לבצע ניתוח יציבות נרחב, בהתחשב בטמפרטורות יעילות ומדיום הגרועות כגון שבץ מאובטחים, כגון קידוד CLCC, כולל לעתים קרובות, כגון קידוד אבטחה קידוד אבטחה קידוד אבטחה קידוד אבטחה קידוד אבטחה אופציונלית אבטחה קידוד CLCC.

יישום קבוע נקודה דורש קנה מידה זהיר כדי להימנע מזרימה תוך שמירה על דיוק מספיק עבור התגובה תדר של מסנן.ב מקלטים לווייניים, רמת האות יכולה להשתנות על טווח דינמי רחב בשל הצפה וגשם.לשליטה אוטומטית רווח (AGC) מעגלים משמשים כדי לנרמל את רמת האות לפני סינון, אבל מסנן IIR עצמו חייב גם להיות מתוכנן כדי להתאים את טווח דינמי.

קבוצת Delay Equalization

התגובה של IIR מסננים מציגה ניגודי קבוצה, אשר יכול לגרום התערבות בין-סימבול (ISI) בסימנים מודטים. עבור תוכניות מודולציה גבוהה כגון 64-QAM ו 256-QAM, עיכוב קבוצתי משתנה באופן משמעותי לעמוד בהפרעות ספציפיות BER.שווה של עיכוב הקבוצה יכול להיות מושג על ידי חיפוי מסנן IIR עם כל שלב שווה, אשר הוא תוספת של פילטרים חד-משמעית עם ⁇ .

מיפוי פילטר ו- Interference Rejection

אותות לווין מאוימים יותר ויותר על ידי התערבות מכוונת ולא מכוונת, כולל התערבות לווינית צמודה, הפרעה מעגלית משותפת, ו-Jacking. פילטרים IIR הסתגלות מציעים כלי רב עוצמה לדיכוי פילטרים מסוג זה.com פילטרים לא מתואמים את ההפרעות של IIR תוך שמירה על עמדות לוויין רחב.

עיבוד רב-תחומי ו-IIR filter בנק

מקלטים לווייניים מודרניים לעתים קרובות מעסיקים עיבוד אותות רב-תחומי, שבו שיעור הדגימה משתנה בשלבים שונים כדי להתאים את רוחב הפס אות. Decimation ופילטרים הבין-פולציה דורשים סינון נמוך כדי למנוע הסתה ודמיית.אניIR מסננים יעילים מאוד בתפקידים אלה, כי הם יכולים לספק את העצירה הנדרשת עם סדר נמוך, שמירה על העלות חישובית של סינון נמוך אפילו כאשר הם מפעילים מרובים של רשתות לוויינים, כגון מסנן רחבות, כגון אלגוריתם, כגון אלגוריתם, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 אלגוריתם, 000, 000 אלגוריתם, 000 אלגוריתם, 000 אלגוריתם, 000 אלגוריתם יעיל של אלגוריתם, 000 אלגוריתם, 000 אלגוריתם, 000 אלגוריתם יעיל של , 000 אלגוריתם חזק, 000 , 000 אלגוריתם, 000 אלגוריתם, 000 לוויינים מופעלת, 000 אלגוריתם, 000 , 000 אלגוריתם מופעלת, 000 אלגוריתם מופעלת, 000 אלגוריתם מופעלת, 000 יעיל של אלגוריתם מופעלת, 000.

רדיו מבוסס תוכנה (SDR)

המגמה לכיוון רדיו מוגדר תוכנה במסופים קרקעיים לווייניים הגדילה את החשיבות של פילטרים IIR. SDR פלטפורמות בדרך כלל להשתמש FPGAs עם משאבים לוגיים מוגבלים או מעבדים עם מחזורי שעונים מוגבלים, מה שהופך את היעילות של מסננים IIR מאוד רצוי. מסגרות מסחריות רבות, כגון GNU רדיו GNU ו- MATLAB של סימולציה, לספק כלים עיצוב מקיף ITU שייצר קוד מותאם אישית עבור חומרה SDR, לעתים קרובות, כלומר, כלומר, כלומר, תזמון יעיל יותר, תזמון אוטומטי, תזמון יעיל, תזמון יעיל, תזמון של תזמון אוטומטי, תזמון של תזמון, תזמון אוטומטי, תזמון, תזמון של תזמון תזמון תזמון, תזמון, תזמון, תזמון משותף, תזמון אוטומטי, פילטרים, תזמון משותף, תזמון של תזמון של תזמון, סימולציה, לעתים קרובות, תזמון משותף, סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה, תזמון משותף, תזמון משותף, סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה, לעתים קרובות, סימולציה, סימולציה

עבור פלטפורמות SDR מבוססות חלל, שבו המקלט נמצא על לוח הלוויין, יעילות חישובית של מסננים IIR היא אפילו יותר קריטית. צריכת חשמל הוא מוגבל בחוזקה, ואפקטי קרינה יש להפחית באמצעות עיצוב ריצוף מחדש.אניIR מסננים מיושמים ב-rad-Hard-hard FPGAs עם משולש מודולריות (TMR) מציעים פתרון חזק עבור ריצוף, במיוחד עבור מסננים קטנים ספירת חשמל נמוך יותר מאשר פילטרים מופחתים של חשמל נמוך יותר.

עיצוב כלים ושיטות

העיצוב סינון מודרני של הדגמה לווינית נתמך על ידי מגוון של כלים מיוחדים. MATLAB של מעבד מעבד Toolbox ו- Filter Design Toolbox לספק פונקציות מקיפים עבור עיצוב מסנן IIR, כולל אופטימיזציה של תדירות, אופטימיזציה של מקלטים לפחות, ומיקום ישירות של Polar-zero.ה- FDA (Fiter Design and Analysis Tool) מציע ממשק גרפי לתכנון, ניתוח, יצוא, ו- IIR לסינון של Microsoft for פילטרים של רכיבי PDF, Ix for פילטרים של רכיבי חומרה של Microsoft.

כלי קוד פתוח כגון מודול העיצוב של GNU רדיו וספריית עיבוד אותות של SciPy מספקים גם יכולות תכנון סינון IIR מסנן מתאים יישומים לווייניים.כלי הגרפי של גנו רדיו, GRC (GRC) (GRC רדיו Companion), מאפשר למעצבים לבנות זרמי מקלט עם מסננים IIR ולבחון את ההתנהגות שלהם בזמן אמת באמצעות אותות לוויין מוקלטים או מדומים.

מהנדסים שעובדים עם מסננים IIR עבור הדגמה לווינית צריכים גם להכיר את המשאבים החיצוניים הבאים עבור התייחסות טכנית עמוקה יותר:

  • (ב) [ה]ה] [ה]הבאה: [ה] [ה]] [ה]]] [ה]]]] [ה]]]] [ההה]]]]][ה]]]]] [ההההההההההההההההההההההההההההההההההתורהה] ב], על [15], על סמך [ההההההה], על [15], [הההההההההההההההההההההההההההההההההההה], [הההה], [הההההההההההההההההההההההההההה], [ההההה] [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה] [הה], [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [
  • (ב) [ה]ה] [ה]מבקש] להבין את הפילטרים הדיגיטליים: 2 [FLT] 3] הסברים יסודים של IIR ו-FIR תאוריה, כולל נושאים רלוונטיים לתכנון מקלט לווייני.
  • (FLT:0)Figve 1:IEEE עסקאות על מערכות אוויריות ואלקטרוניקה:2reaFLT 3:2sveFLT 3: - מחקר נבדק על עיבוד אותות תקשורת לווייני, כולל תכנון סינון מתקדם IIR עבור על הסיפון והדגמה מבוססת קרקע.
  • (FLT:0) ,Feloph:1 ;2 ;2 ;2 ;FLT 3:2 â ¢ מערכות תקשורת לווייניות מסחריות המשלבות מסננים IF מבוססי IIR ודמורטטורים, מתן תובנה לגישות יישום מעשי המשמש בתעשייה.

מסקנה

מסננים IIR הם מרכיבים חיוניים בעיצוב של אותות לווייניים להרוס מערכות עיבוד.היכולת שלהם לספק סלקטיביות בתדר חד, ירידה רעש יעיל, וסינון לולאה מתאימה עם משאבים חישוביים מינימליים הופכת אותם מתאימים היטב למגבלות התובעניות של תקשורת לווינית.מהשלב IF כדי להוביל התאוששות ותזמון synSyncization, IIR מסננים לשחק תפקיד מרכזי במיצוי של נתונים נקיים, אמין מפני אותות מתמטיים וטכנולוגייתיים מתקדמים, כמו גם כדי לפתח ביעילות, כמו גם אתגרים תכנון יעיל, כמו גם שיטות תכנון יעיל, כמו גם שיטות תכנון מתקדמים, ופתרון יעיל, כמו גם שיטות תכנון יעיל, כדי לפתח יעילות, כמו גם שיטות תכנון, כדי להשיג יעילות, כדי להתגבר על פני מערכות תכנון רב יותר, כדי להתגבר על פני מערכות תכנון רב-לוניים מתקדמים, ופתרון יעיל, כדי להבטיח יעילות, כדי לפתח יעילות, ופתרון של מערכות תכנון, ופתרון יעיל, כדי לפתח יעילות, כדי לפתח יעילות, כדי לפתח יעילות, מערכות ניהול יעיל, מערכות ניהולית אבטחה, מערכות ניהולית יעילות, כדי לפתח יעילות, מערכות ניהולית יעילות, כדי לפתח יעילות, וכן, מערכות ניהול מערכות ניהול מערכות ניהול מערכות ניהול מערכות ניהול מערכות תכנות לוח זמנים, כדי לפתח יעילות, כדי להבטיח יעילות, כדי לפתח יעילות, וכן