Разработка и исследование алгоритмов обработки сигналов физического уровня спутниковой системы связи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат наук Антюфриева Любовь Александровна

• Антюфриева Любовь Александровна
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Антюфриева Любовь Александровна

Введение

Глава 1. Характеристика и анализ алгоритмов спутниковой системы передачи данных

1.1. Актуальность проблематики

1.2. Общая характеристика систем спутниковой связи

1.3. Многостанционный доступ

1.4. Перспективы применения стандарта ВУБ-Б2(Х) в системах связи

1.5. Структура кадра в стандарте ВУБ-Б2(Х)

1.6. Формирование спектра сигнала в стандарте ВУБ-Б2(Х)

1.7. Синхронизация сигнала физического уровня стандарта ВУБ-Б2(Х)

1.8. Символьная синхронизация

1.9. Кадровая синхронизация

1.10. Грубая частотная синхронизация

1.11. Тонкая частотная синхронизация

1.12. Восстановление фазы

1.13. Постановка задачи исследования

1.14. Выводы по первой главе

Глава 2. Исследование особенностей алгоритмов физического уровня стандарта БУБ-82(Х)

2.1. Символьная синхронизация

2.2. Кадровая синхронизация

2.3. Частотная синхронизация

2.4. Тонкая частотная синхронизация

2.5. Восстановление фазы

2.6. Выводы по второй главе

Глава

3.1. Описание кода, разработанного для расширения помехоустойчивости стандарта ВУВ-Б2Х

3.2. Адаптация сигнально-кодовой конструкции к кадровой структуре БУВ-82(Х)

3.3. Анализ помехоустойчивости сигнально-кодовых конструкций

3.4. Система синхронизации

3.5. Символьная синхронизация

3.6. Кадровая синхронизация

3.7. Частотная синхронизация

3.8. Фазовая синхронизация

3.9. Восстановление амплитуды сигнала

3.10. Выводы по третьей главе

Заключение

Список литературы

Введение

Актуальность темы исследования

В настоящее время происходят существенные изменения в области спутниковой связи [1, 2]. Развитие полупроводниковых технологий и разработка антенн для земных станций со стабилизацией по нескольким осям [3], обеспечивающих высокую точность наведения (в том числе для негеостационарных систем), сформировали возможность для создания мегагруппировок низкоорбитальных спутников [3, 4, 5, 6]. Создаются массовые производства спутников, уменьшается стоимость одного аппарата. Эти изменения приведут к увеличению разнообразия и охвата сервисов спутниковой связи и созданию качественно новых бизнес моделей.

Активно обсуждается возможность интеграции спутниковой связи в систему 50 [7, 8, 9] для обеспечения бесшовного перехода на спутниковую связь и бесперебойного доступа в районах, где построение инфраструктуры для наземной связи является нерентабельным [3, 4, 5, 6]. Кроме того, развивается сегмент подвижной спутниковой связи, целью которого является обеспечение широкополосного доступа в Интернет для морских и воздушных судов, а также наземного транспорта вне зоны доступа наземных сетей. Рассматривается возможность применения спутниковой связи для Интернета вещей. Для таких применений существенным ограничением является размер антенны. В расширении стандарта второго поколения спутникового вещания ВУБ-Б2Х [10] эту проблему предлагают решать увеличением помехоустойчивости сигнально-кодовых конструкций. Кроме того, увеличение помехоустойчивости сигнально -кодовых конструкций позволяет увеличить зону охвата сервисов спутниковой связи.

Спутниковая связь способна помочь в решении проблемы цифрового неравенства, обеспечив социальную интеграцию, доступ к информационным и коммуникационным технологиям для жителей отдаленных районов, что

соответствует приоритетам научно-технологического развития России (обеспечение связанности территории Российской Федерации).

Социально значимыми приложениями спутниковой связи являются связь в экстремальных ситуациях и космический мониторинг окружающей среды. Спутниковые технологии обеспечивают возможность оперативного развертывания системы связи в случае разрушение наземной инфраструктуры для координации действий спасательных служб. Технологии космического мониторинга позволяют отслеживать изменения климата, последствия деятельности человека (загрязнение почвы и водоемов, складирование отходов, вырубку лесов и т.д.), стихийные бедствия (паводки, извержения вулканов, лесные пожары и т.д.), а также осуществлять дистанционный мониторинг объектов инфраструктуры и инвентаризацию сельскохозяйственных земель.

Наиболее известным современным проектом построения сети спутниковой связи для широкополосного доступа в Интернет на основе мегагруппировки малых спутников на низкой околоземной орбите является глобальная спутниковая система StarHnk [11], разрабатываемая американской корпорацией SpaceX. По данным на 15 мая 2021 года спутниковая группировка насчитывает 1578 спутников [12], до ноября 2027 года запланирован запуск 12000 спутников [13], еще 30000 находятся на согласовании с Международным Союзом Электросвязи МСЭ [14].

В России существует программа «Сфера» [15], включающая развертывание спутниковых систем связи и дистанционного зондирования Земли, в том числе систем космической связи и вещания «ЭКСПРЕСС» (геостационарная орбита), «ЭКСПРЕСС-РВ» (высокая эллиптическая орбита) и «ЯМАЛ» (геостационарная орбита), космической системы широкополосного доступа в Интернет «СКИФ» (средняя круговая орбита), космической системы Интернета вещей «МАРАФОН» (полярная круговая орбита). Планируется создание сборочного производства космических аппаратов на базе сотрудничества госкорпорации «Роскосмос» и ПАО «Газпром».

Российские операторы спутникового вещания и спутниковой связи, такие как ГК «АльтегроСкай», АО «Газпром космические системы» и т.д. используют спутниковые модемы зарубежных производителей, таких как ST Engineering (США), Hughes (Индия), Gilat Telecom (Израиль) и т.д. Самый крупный российский разработчик и производитель оборудования спутниковой связи ИСТАР стал частью UHP Networks Inc. (Канада).

Степень разработанности темы

Разработкам в области алгоритмов физического уровня стандарта DVB-S2 и его расширения DVB-S2X посвящены работы российских и зарубежных исследователей Alberto Ginesi, Feng-Wen Sun, Lin-Nan Lee, Emmanuel Boutillon, Joon Tae Kim, Guy Lesthievent, Stefano Cioni, В.М. Артюшенко, А.М. Сомов, С.Ф. Корнеев, А.И. Аболиц. Однако в работах не рассматривается вопрос синхронизации с первого кадра для применения стандарта DVB-S2 в системах связи, кроме того, плохо изучена адаптация алгоритмов физического уровня для режима DVB-S2X со сверхнизкими отношениями сигнал/шум (VL-SNR, Very Low Signal-to-Noise Ratio) и добавленных в DVB-S2X коэффициентов сглаживания согласованного фильтра.

Цели и задачи исследования

Целью диссертационной работы является исследование и разработка алгоритмов физического уровня для адаптации стандарта DVB-S2 к применению в системе связи. Для достижения этой цели потребовалось решение следующих задач:

• разработка алгоритмов физического уровня стандарта DVB-S2 для ускорения синхронизации, в том числе для синхронизации с первого кадра;

• разработка сигнально-кодовой конструкции, увеличивающей помехоустойчивость режима VL-SNR стандарта DVB-S2X;

• разработка системы синхронизации для этой новой сигнально-кодовой конструкции.

Научная новизна

1. Разработан новый алгоритм кадровой синхронизации в условиях низких отношений сигнал/шум в широком диапазоне частотных сдвигов.

2. Разработан новый вариант алгоритма грубой частотной синхронизации, позволяющий сократить количество служебных символов, как для нормального кадра, так и для режима УЬ^ЫК с учетом введенных в стандарте DVB-S2X новых значений коэффициентов сглаживания согласованного фильтра.

3. Разработана новая сигнально-кодовая конструкция, модифицирующая стандарт DVB-S2X для увеличения помехоустойчивости в области сверхнизких отношений сигнал/шум.

4. Разработана система синхронизации для новой сигнально-кодовой конструкции в условиях частотного, фазового и временного сдвига. Теоретическая и практическая значимость работы

1. Разработана модификация алгоритма кадровой синхронизации, обеспечивающая синхронизацию с первого кадра для нормального кадра DVB-S2.

2. Изучены особенности грубой частотной синхронизации, связанные с введением в стандарте DVB-S2X новых значений коэффициентов сглаживания согласованного фильтра.

3. Показана возможность расширения помехоустойчивости стандарта DVB-S2X.

Результаты проведенных исследований были использованы при выполнении НИР по разработке модема для системы спутниковой связи. Методы исследования

Для решения поставленных задач используются методы цифровой обработки сигналов, корреляционного анализа, теории вероятностей и математической статистики, теории информации, математического анализа.

Положения, выносимые на защиту.

1. Разработан алгоритм кадровой синхронизации, обеспечивающий синхронизацию с первого кадра с вероятностью не обнаружения 7 • 10-8 при SNR = -2 дБ в диапазоне частотных сдвигов до 20% от нормализованной полосы сигнала.

2. Выбраны параметры петлевого фильтра и структуры алгоритма грубой частотной синхронизации, благодаря которым стало возможно сократить количество служебных символов, необходимых для синхронизации с 1,5 • 106 до 6-103 для нормального кадра и рассчитаны аналогичные параметры для режима VL-SNR с учетом введенных в стандарте DVB-S2X новых значений коэффициентов сглаживания согласованного фильтра.

3. Разработана сигнально-кодовая конструкция, обеспечивающая BER = 10-7 в канале с аддитивным белым гауссовским шумом при отношении сигнал-шум -11 дБ, модифицирующая стандарт DVB-S2X для увеличения помехоустойчивости в области сверхнизких отношений сигнал/шум.

4. Разработана система синхронизации для указанной сигнально-кодовой конструкции в условиях частотного, фазового и временного сдвига, обеспечивающая BER = 10-7 в канале с аддитивным белым гауссовским шумом при отношении сигнал-шум -10,7 дБ.

Степень достоверности и апробация результатов

Полученные теоретические результаты обоснованы применением известных методов цифровой обработки сигналов, статистического анализа, компьютерным моделированием, совпадением результатов исследования с экспериментальными данными, непосредственным участием соискателя в получении исходных данных и научных экспериментах.

Положения и выводы, сформулированные в диссертации, получили квалифицированную апробацию на международных конференциях: «Distributed Computer and Communication Networks» DCCN-2019 (Москва, 2019 г.),

«Engineering and Telecommunication» En&T-2020 (Долгопрудный, 2020 г.), «Цифровая обработка сигналов и её применение» DSPA-2021, (Москва, 2021 г.).

Достоверность также подтверждается публикациями результатов исследования в рецензируемых научных изданиях, в том числе, рекомендованных ВАК (журнал Электросвязь, 2021 г.) индексируемых в базе данных Scopus (сборники трудов конференций в опубликованы в IEEE Xplore, Springer).

Разработанные алгоритмы и сигнально-кодовые конструкции реализованы в НИР по разработке модема для системы спутниковой связи и используются в курсе «Построение цифровой системы передачи информации на основе сигнала с одной несущей частотой», читаемом на кафедре Мультимедийных технологий и телекоммуникаций МФТИ, что подтверждается соответствующими актами, приведенными в Приложении

По материалам диссертации опубликовано 4 печатные работы [16, 17, 18, 19], в том числе 2 в рецензируемых изданиях, индексируемых в базе данных Scopus.

Основное содержание работы.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения. Основная часть (без приложений) изложена на 109 страницах машинописного текста, содержит 50 рисунков и 10 таблиц. Список литературы состоит из 100 наименований. Приложения изложены на 2 страницах машинописного текста.

Глава 1. Характеристика и анализ алгоритмов спутниковой

системы передачи данных

В первой главе обоснована актуальность темы, представлена общая характеристика спутниковых систем связи, обоснована перспективность применения стандарта DVB-S2(X) в системе связи, изучен процесс формирования сигнала DVB-S2(X), и особенности стандартной системы синхронизации сигнала физического уровня, выявлены требующие доработки моменты.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование алгоритмов обработки сигналов физического уровня спутниковой системы связи»

1.1. Актуальность проблематики

В настоящее время происходит развитие рынка спутниковой связи [20]. Спутниковые системы используются не только для цифрового вещания и сбора новостей [10, 21, 22, 23] и связи, но и для интернета вещей [24], мониторинга окружающей среды [25], погоды [26] и инфраструктуры. Активно происходит освоение Ка-диапазона [3, 4, 5, 27]. Происходит создание мегагруппировок спутников. Производство спутников становится массовым [3, 4, 5].

Самый известным на сегодняшний день проектом по разработке глобальной спутниковой системы является Starlink [12], который обещает обеспечить доступный широкополосный спутниковый Интернет по всему миру. Россия начинает программу «Сфера» [15]. Заполнение пробелов в наземных сетях является важным для развития автономных (автоматически управляемых) транспортных средств [28] (корабли, наземный транспорт, в том числе личные автомобили) и интеллектуальных транспортных сетей, для которых важен оперативный обмен информацией.

Спутниковая связь имеет ряд социально важных применений. Она способна обеспечить связь в малонаселенных или географически-удаленных районах, где создание инфраструктуры наземной связи может быть нерентабельно или невозможно, что является решением проблемы цифрового неравенства. Другим важным применением является связь в экстремальных ситуациях [29], в том числе при разрушенной наземной инфраструктуре.

1.2. Общая характеристика систем спутниковой связи

Спутниковая связь - сравнительно новое направление научных и технологических разработок, появившееся в середине прошлого столетия и переживающее стремительное развитии в наше время. По данным на 2012 год [30] около четверти общего мирового информационного трафика приходилось на спутниковые линии связи с развитием спутниковых технологий эта доля может увеличиться [3, 4, 5]. Основное регулирование спутниковой, как и любой другой, связи глобально управляется регламентом радиосвязи Международного Союза Электросвязи МСЭ [31], содержащим международную таблицу распределения частот, которая служит основой для составления национальных таблиц распределения частот [32]. Описание основных используемых в спутниковой связи диапазонов частот приведено в табл. 1.1 [33, 34, 35].

Табл. 1.1 - Основные используемые в спутниковой связи диапазоны частот.

Название диапазона Частоты (согласно МСЭ), ГГц Применение

Ь 1 - 2 Подвижная спутниковая связь

Б 2 - 4 Подвижная спутниковая связь

С 4 - 7 Фиксированная спутниковая связь

X 7 - 10,7 Фиксированная спутниковая связь

Ки 10,7 - 18 Фиксированная спутниковая связь, спутниковое вещание

К 18,3 - 20,2 Фиксированная спутниковая связь, спутниковое вещание (вниз)

Ка 27,5 - 31,5 Фиксированная спутниковая связь, спутниковое вещание (вверх)

Помимо распределения диапазонов частот регламент радиосвязи МСЭ [31] решает задачу эффективного распределения спутниковых орбит. Обычно

выделяют четыре основных типа (табл. 1.2) спутниковых орбит, каждый из которых имеет свою специфику [33].

Геостационарная орбита (Geostationary orbit, GEO) [33]. Это тип орбиты, используемый большинством современных операторов спутников связи. Геостационарные спутники находятся прямо над экватором Земли и имеют период обращения по орбите 24 часа. Они неподвижны относительно поверхности Земли, а это означает, что один спутник может покрыть большую фиксированную площадь поверхности Земли. Антенны для связи с геостационарным спутником не требуют построения сложных механических приводов для отслеживания передвижения спутника в реальном времени, их можно направить на спутник во время установки и зафиксировать, что существенно снижает их сложность и стоимость. У систем связи, использующих геостационарные орбиты есть ряд недостатков:

1. они не могут обеспечить покрытие полярных регионов за пределами 80 градусов широты;

2. геостационарные орбиты расположены на высоте около 36 000 км, что приводит к высоким потерям при распространении и требует высокой мощности передатчика и спутникового ретранслятора;

3. они имеют неустранимые задержки в связи. Даже при условии, что электромагнитные волны распространяются со скоростью света, сигнал имеет задержку около четверти секунды. Для двухсторонней связи (например, телефонный звонок) это приводит к задержке в полсекунды. Низкая околоземная орбита (Low Earth orbit, LEO) [33, 36]. Спутники,

находящиеся на низкой околоземной орбите находятся намного ближе к Земле. Самая низкая практически используемая высота орбиты 300 км [33], но, как правило, спутники LEO обращаются на высотах от 500 км до 2 000 км. Достоинствами этой орбиты является существенно меньшая задержка по сравнению с GEO (менее 0,02 секунд) и меньшая мощность передатчика и спутникового ретранслятора. Спутники LEO быстро перемещаются по отношению к поверхности Земли, поэтому для отслеживания перемещения

спутника необходима сложная система приводов. Типичный LEO спутник будет находиться в поле зрения наземной станции в течение 10 - 15 минут на каждом проходе [38]. Для обеспечения глобального покрытия в реальном времени требуется большой парк спутников, так называемая «группировка», на несколько разных орбитах, системы Iridium и ORBCOMM [39, 40], а так же бурно развивающаяся система Starlink, придерживаются именно такого подхода. Альтернативным подходом является обеспечение возможности «промежуточного хранения» данных на спутнике. В таком случае наземная станция дожидается появления спутника в поле зрения перед отправкой сообщения, сообщение сохраняется на спутнике и передается другой наземной станции при пролете над ней. Такой тип конструкции может вносить минуты или даже часы задержки. Часть спутников LEO находятся на околополярных орбитах, что позволяет группировкам спутников охватывать всю поверхность Земли. Существенным недостатком является подверженность спутников LEO сопротивлению верхних слоев атмосферы, из-за чего они имеют существенно более короткий срок службы [41], чем GEO спутники. Атмосфера затормаживает движение спутников, из-за чего они рискуют войти в атмосферу и сгореть, для предотвращения этого и удержания LEO спутника на правильной орбите используются двигатели позиционирования. Когда у спутника начинает заканчиваться топливо, его либо переводят на более высокую «кладбищенскую орбиту» или переводят на траекторию для входа в атмосферу, чтобы спутник сгорел над океаном.

Средняя околоземная орбита (medium Earth orbit, MEO) [33]. Этот термин используется для спутников находящихся между LEO и GEO орбитой. В этой области в основном находятся спутники, используемые для навигации (система глобального позиционирования (Global Positioning System, GPS), глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС), спутниковая система навигации Галилео (Galileo)), а так же исследования и мониторинга Земли и космоса. Эти орбиты мало используются для спутниковой связи, хотя существует проект O3b, использующий 12 MEO спутников для обеспечения широкополосной связи для экваториальных стран и морских судов [33].

Высокая эллиптическая орбита (ВЭО) [30, 34, 42]. К этому классу относятся эллиптические орбиты, у которых высота над уровнем Земли в самой удаленной точке (апогее) много больше высоты в самой приближенной точке (перигее). Достоинством этой орбиты является то, что за счет большой высоты апогея спутник в течение длительного времени находится в зоне видимости определенного региона (например, недоступных для GEO спутников арктических областей), обеспечивая бесперебойную связь [33]. Недостатками является необходимость отслеживания перемещения спутника.

Табл. 1.2. Численные характеристики основных параметров орбит.

Тип орбиты GEO MEO LEO ВЭО

Высота орбиты, км 36 000 2 000 - 35 000 500 - 2 000 40 000

Количество спутников необходимых для глобального охвата 3 8-12 48-66 6-8

Время пребывания спутника в зоне видимости Непрерывное 1,5 - 2 ч 7 - 20 мин 8-9 ч

Угол места на краю зоны обслуживания, град. 5 25-30 10-15 25-40

1.3. Многостанционный доступ

Количество наземных станций спутниковой системы связи обычно значительно превышает количество спутниковых ретрансляторов. Из-за этого появляется необходимость использования общих полос частот одновременно несколькими наземными станциями. В этом случае отдельный ствол ретранслятора принимает, обрабатывает и передает сигналы сразу от нескольких отправителей. Это усложняет задачу приема для наземных станций, которым

необходимо выбрать предназначающийся для них сигнал с минимальными помехами от других станций [30]. Процесс сбора сигналов от многих станций и последующее их разделение наземными станциями называется многостанционным доступом [30, 43].

Существует три основных способа обеспечения многостанционного доступа [30, 43]: частотное разделение сигналов (Frequency Division Multiple Access, FDMA), временное разделение сигналов (Time Division Multiple Access, TDMA), кодовое разделение сигналов (Code Division Multiple Access, CDMA) [43, 44, 45]. В большинстве современных систем связи используется комбинация первых двух способов: многочастотный множественный доступ с временным разделением (Multi-Frequency Time Division Multiple Access, MF-TDMA) [46].

Многостанционный доступ с частотным разделением сигналов (FDMA) -наиболее распространенный вследствие своей простоты способ уплотнения сигналов от многих станций. В этом случае каждая земная станция передает свой сигнал в отдельно отведенной полосе частот пропускания ретранслятора. Основным недостатком такого способа является уменьшение пропускной способности из-за появления интермодуляционных помех, требующих уменьшения выходной мощности ретранслятора на 4-6 дБ [30]. Также, при частотном уплотнении сигналов необходимо увеличение стабильности частоты и мощности сигнала, излучаемого каждой наземной станцией.

При временном разделении сигналов сигналы от наземной станции поступают на спутник и ретранслируются по очереди в одной полосе частот. Очередность определяется временными окнами в некоторых общих кадрах, статически либо динамически распределяемыми между земными станциями. В классическом TDMA базовая станция излучает сигнал синхронизации. Во избежание наложения пакетов данных от нескольких наземных они следуют с паузами - защитными интервалами. В самих кадрах данных помимо полезных данных имеется преамбула, содержащая информацию о синхронизации, адресную и сигнализационную информацию. Основным достоинством TDMA является

отсутствие перекрестных помех в ретрансляторах. Главными же недостатками TDMA перед FDMA являются:

- необходимость увеличения пиковой мощности излучения наземной станции при фиксированном значении средней излучаемой мощности земных станций и заданной диаграмме направленности антенны ретранслятора, что приводит к увеличению стоимости оборудования [30];

- ограниченность в возможности адаптации радиолиний по энергетике приводит к необходимому уменьшению скоростей передачи информации и кодирования [30].

Описанные недостатки энергетических возможностей системы связи с TDMA могут быть компенсированы организацией прыгающего узкого луча ретранслятора, который направляется на нужную земную станцию при передаче ей соответствующего пакета данных. Энергетический выигрыш в радиолиниях в данном случае будет равен разнице в коэффициентах усиления антенны с узким лучом и антенны с лучом, покрывающим всю зону обслуживания [30], и может оказаться выше, чем при FDMA, что может быть использовано для уменьшения мощности излучения ретранслятора, диаметров антенн наземных станций, их мощности и т.д.

При использовании технологии CDMA используются отличительные особенности передаваемых сигналов [30]. В этом случае взаимная ортогональность сигналов от земных станций позволяет выделить из суммы сигналов на приемнике нужный соответствующей земной станции сигнал. Основная проблема CDMA заключается в сложности формирования достаточного множества ортогональных сигналов. Наиболее распространенное решение данной проблемы - построение ортогональных сигналов на основе сложных шумоподобных сигналов. Это характеризует систему CDMA как систему с расширенным спектром, что уменьшает уровень излучаемой мощности наземной станции, а также обеспечивает возможность стабильной работы в многолучевом канале. Для расширения спектра может использоваться метод скачкообразного

изменения частоты (Frequency Hopping), а также прямой метод расширения частоты с использованием ортогональных псевдослучайных последовательностей.

Для обеспечения возможности многостанционного доступа с временным разделением сигнально-кодовые конструкции, применяемые в системе связи, должны обеспечивать возможность синхронизации с первого кадра.

1.4. Перспективы применения стандарта DVB-S2(X) в системах связи

Стандарт второго поколения DVB-S2 [21] предназначен для видеовещания, интерактивных услуг, сбора новостей и других широкополосных спутниковых (SAT) приложений и является развитием широко используемого стандарта SAT-вещания DVB-S. Данный стандарт был разработан консорциумом DVB Project и технически исследован Совместным Техническим комитетом (JTC - Joint Technical Committee) радиовещания Европейского Союза радиовещания (RBU -European Broadcasting Union), Европейским комитетом по электротехнической стандартизации CENELEC и Европейским Институтом Телекоммуникационных Стандартов (ETSI - European Telecommunications Standards).

Стандарт второго поколения DVB-S2 разрабатывался для передачи различных мультимедийных сервисов, таких как:

- услуги ТВ вещания стандартной четкости (SDTV) и ТВ высокой четкости (ТВЧ, или HDTV);

- интерактивные услуги, включая доступ в Интернет;

- профессиональные приложения.

Для обеспечения данных приложений в DVB-S2 используются последние достижения в области цифровой модуляции и канального кодирования, что позволяет увеличить пропускную способность более чем на 30% в сравнении со стандартом первого поколения DVB-S. В пределах передаваемого потока данных может использоваться широкий набор средств адаптивного кодирования, модуляции и уровней защиты от ошибок (т.е. скорости кодирования). Посредством обратного канала (любой физический канал, включая и телефонные

линии), информирующего передатчик о фактических условиях приема, производится оптимизация параметров передачи сигнала через спутниковый транспондер для каждого индивидуального пользователя в режиме вещания «точка-точка».

Стандарт DVB-S2X является расширением стандарта DVB-S2 и предоставляет дополнительные технологические возможности и функции [10]. Помимо повышения производительности и эффективности при передаче данных данный стандарт обеспечивает дополнительные возможности для работы ключевых приложений DVB-S2, включая DTH-платформы, раздачу сигнала, VSAT и DSNG. Спецификация стандарта также обеспечивает возможность использования дополнительного рабочего диапазона для покрытия потребностей развивающихся рынков, таких как рынок мобильных (в том числе воздушный, водный и железнодорожный транспорт) и профессиональных приложений.

Стандарт спутникового вещания второго поколения DVB-S2 [21] и его расширение DVB-S2X [10] обладают высокой спектральной эффективностью [22, 32, 47]: при почти безошибочной работе (Quasi Error Free, с коэффициентом битовых ошибок BER = 10-10 — 10-11) [48] их спектральная эффективность отстоит от границы Шеннона на 0,7-2.3 дБ, это связано с применением высокоэффективных помехоустойчивых кодов: в качестве внешнего кода используется код Боуза-Чоудхури-Хоквингема (БЧХ-код) [49, 50], а в качестве внутреннего - код с малой плотностью проверок на четность (Low-density parity-check code, LDPC код) [51, 52] с большой длиной блока кода LDPC (длина нормального блока составляет 64 800 бит, средний блок - 32 400 бит, короткий блок - 16 200 бит) и большим количеством итераций декодирования на приемнике. По этой причине возможность построения системы связи на основе структур сигнального кода стандарта DVB-S2(X) кажется многообещающей.

Список используемых в DVB-S2 соотношений типа модуляции и кодовой скорости представлен в табл. 1.3. Расширение стандарта DVB-S2 - DVB-S2X добавляет сигнально-кодовые конструкции для эффективной работы при очень низком (до -10 дБ, табл. 1.4) и очень высоком (до 24 дБ, табл. 1.5) отношении

сигнал-шум (на рис. 1.1 это области 1 и 3). Кроме того, в DVB-S2X введена возможность использования фильтров с меньшим коэффициентом сглаживания (roll-off factor) и возможность более тонкой подстройки сигнала под условия в канале, что повышает спектральную эффективность системы.

Табл. 1.3. Возможные соотношения типа модуляции и скорости кодирования для

длинных и коротких кадров в DVB-S2.

Тип модуляции Скорости кодирования длинных кадров Скорости кодирования коротких кадров

QPSK 1/4, 1/3, 2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9, 9/10 1/5, 1/3, 2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9

8PSK 3/5, 2/3, 3/4, 5/6, 8/9, 9/10 3/5, 2/3, 3/4, 5/6, 8/9

16APSK 2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9, 9/10 2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9

32APSK 3/4, 4/5, 5/6, 8/9, 9/10 3/4, 4/5, 5/6, 8/9

Табл. 1.4. Возможные соотношения типа модуляции и скорости кодирования для

длинных и коротких кадров, добавленные в DVB-S2X (VL-SNR режим).

Тип модуляции Скорости кодирования длинных кадров Скорости кодирования средних кадров Скорости кодирования коротких кадров

BPSK п/2 x2 - - 1/5, 11/45

BPSK п/2 - 1/5, 11/45, 1/3 1/5, 4/15, 1/3

QPSK 2/9 - -

Табл. 1.5. Возможные соотношения типа модуляции и скорости кодирования для

длинных и коротких кадров, добавленные в DVB-S2X (обычный режим).

Тип модуляции Скорости кодирования длинных кадров Скорости кодирования коротких кадров

QPSK 13/45, 9/20, 11/20 11/45, 4/15, 14/45, 7/15, 8/15, 32/45

8РБК 23/36, 25/36, 13/18 7/15, 8/15, 26/45, 32/45

5/9, 26/45 -

16ЛРБК 26/45, 3/5, 28/45, 23/36, 25/36, 13/18, 7/9, 77/90 7/15, 8/15, 26/45, 3/5, 32/45

16ЛРБК-Ь 5/9, 8/15, 1/2, 3/5, 2/3 -

32ЛРБК 32/45, 11/15, 7/9 2/3, 32/45

32ЛРБК-Ь 2/3 -

64ЛРБК 11/15, 7/9, 4/5, 5/6 -

64ЛРБК-Ь 32/45 -

128ЛРБК 3/4, 7/9 -

256ЛРБК 32/45, 3/4 -

256ЛРБК-Ь 29/45, 2/3, 31/45, 11/15 -

11 10 -9 « -7 -6 Ъ 4 -3 2 1 О 1 2 5 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Отношение сигнал/шум [сШ]

Рис. 1.1. Сравнение спектральной эффективности стандарта ВУВ-Б2 и стандарта

БУВ-82Х [23].

1.5. Структура кадра в стандарте БУБ-82(Х)

Процесс формирования кадра в стандарте DVB-S2 [21] и его расширении DVB-S2X [10] представлен рис. 1.2 [54]. Передаваемые данные нарезаются на блоки, размер которых определяется выбранным режимом передачи. Блок данных в формате битовой последовательности дополняется служебной информацией до кадра базовой полосы BBFRAME, после чего проходит скремблер базовой полосы. Сформированный таким образом BBFRAME поступает на кодер канального уровня, состоящий из внешнего БЧХ-кода, битового перемежителя и внутреннего LDPC кода, который формирует FECFRAME. FECFRAME отображается на созвездие, соответствующее режиму передачи, формируя XFECFRAME, из которого, путем добавления служебных символов, происходит формирование кадра физического уровня.

Рис. 1.2. Формирование кадров в стандарте DVB-S2(X).

В стандарте DVB-S2 используются созвездия BPSK п/2 (для заголовков), QPSK, 8PSK, 16APSK и 32 APSK, в стандарте DVB-S2X к ним добавляются 8APSK-L, 32APSK-L, 64APSK, 64APSK-L, 128APSK, 256APSK, 256APSK-L. В ходе работы было решено ограничится рассмотрением алгоритмов DVB-S2 и его

расширения в сторону очень низких отношений сигнал шум УЬ-БМ^, так, как расширение в область высоких отношений сигнал шум требует высокой мощности антенны передающей станции и большого размера антенны принимающей.

Для созвездий 8РБК, 16АРБК, 32АРБК в стандарте БУБ-82 перед отображением на созвездия ЕБСЕКАМБ проходит битовое перемежение. В этих созвездиях одна точка созвездия соответствует 3, 4 или 5 битам соответственно. Битовое перемежение необходимо для распределения битовых ошибок, вносимых во время передачи по разным частям кода, что снижает влияние квазицикличности ЬЭРС кода на качество декодирования. Входные биты записываются в столбцы таблицы строчно-столбцового перемежителя (рис. 1.3, рис. 1.4) сверху вниз слева направо и затем читаются построчно, справа налево для 8РБК при скорости проверочного кода 3/5 и слева направо в остальных случаях, сверху вниз. В табл. 1.6 представлены параметры таблицы перемежителя.

Рис. 1.3. Схема битового перемежения для всех конфигураций модулятора, кроме

8РБК при скорости кодирования 3/5.

Рис. 1.4. Схема битового перемежения для 8РБК при скорости кодирования 3/5.

Табл. 1.6. Параметры таблицы перемежителя.

Созвездие Число строк (щаре = 64 800) Число строк (таре = 32 400) Число строк (таре = 16 200) Число столбцов

8РБК 21 600 10 800 5 400 3

16ЛРБК 16 200 8 100 4 050 4

32ЛРБК 12 960 6 480 3 240 5

ВРБК п/2 модуляция задается формулами:

-1),

(1.1)

1

^¿-1 = Q2i-l = ^ (1 - 2У21-1),

1

¡21 = -Q2i 2У2д,

где I = 0,1 , 2, 3,.... Биты с номерами 21, располагаются по одной диагонали плоскости, 21 + 1 по другой. Созвездие для ВРБК п/2 модуляции представлено на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Отображение бит на созвездие п/2-ВР8К.

В режиме QPSK применяется созвездие, размеченное с использованием кода Грея. Код Грея - специальное правило отображения последовательности бит на ячейки сигнального созвездия, при котором битовые комбинации, соответствующие соседним элементам созвездия, отличаются только в одном разряде. Это значительно снижает вероятность ошибки различия соседних позиций - одной из наиболее распространенных ошибок при демодуляции сигнала. Биты FECFRAME с номерами 21 и 21 + 1 задают -й символ

XFECFRAME, где I = 0,1,2, - 1 (рис. 1.6).

10 ^^ 00

У\

( (

11 VI У 01

Рис. 1.6. Отображение бит на созвездие QPSK.

При 8РБК модуляции биты с номерами 31 + 1и 31 + 2 задают -й символ ХЕЕСБКАМЕ, где I = 0,1,2, ... пШрс/3 — 1 (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Отображение бит на созвездие 8РБК.

Созвездие 16АРБК представляет собой совокупность точек двух концентрических созвездий фазовой манипуляции с четырьмя и с 12 символами, равномерно распределёнными по окружностям, соответственно, меньшего радиуса Ял и большего радиуса Я2 (см. рис. 1.8). Отношение радиусов окружностей у = Я2/Я1 задаётся в соответствии с табл. 1.7. Биты с номерами 41, 41 + 1, 41 + 2 и 41 + 3 задают -й символ ХБЕС-кадра, где I = 0,1,2,... пШрс/4 — 1.

Рис. 1.8. Отображение бит на созвездие 16АРБК.

Табл. 1.7. Соотношение у радиусов окружностей созвездия 16APSK в стандарте

DVB-S2.

Скорость кода Спектральная эффективность модуляции и кодирования 7

2/3 2,66 3,15

3/4 2,99 2,85

4/5 3,19 2,75

5/6 3,32 2,70

8/9 3,55 2,60

9/10 3,59 2,57

Допускаются два способа нормировки амплитуд точек:

- E =1 (где E - средняя энергия символа созвездия), что равносильно + 3Д22 = 4.

- Я2 = 1.

Созвездие 32APSK представляет собой совокупность точек трёх концентрических созвездий фазовой манипуляции с 4, 12 и 16 символами, равномерно распределёнными по окружностям, соответственно, меньшего радиуса Я1, среднего радиуса Я2 и большего радиуса Я3 (см. рис. 1.9). Отношения радиусов окружностей у1 = К2/К±,у2 = задаются в соответствии с табл.

1.8.

Табл. 1.8. Оптимальные соотношения у1 и у2 радиусов окружностей созвездия

32APSK

Скорость кода Спектральная эффективность модуляции и кодирования 71 72

3/4 3,74 2,84 5,27

4/5 3,99 2,72 4,87

5/6 4,15 2,64 4,64

8/9 4,43 2,54 4,33

9/10 4,49 2,53 4,30

Допускаются два способа нормировки амплитуд точек: E = 1 (где E - средняя энергия символа созвездия), равносильно + + 4Д| = 8. Rз = 1.

Биты кадра FEC-кадра с номерами 51, 51 + 1, 51 + 2, 51 + 3 и 51 + 4 задают I -й символ XFEC-кадра, где I = 0,1,2, ... пШрс/5 — 1.

Рис. 1.9. Отображение бит на созвездие 32APSK.

Структура кадра физического уровня стандарта DVB-S2 представлена на

Рис. 1.10 [21]. XFECFRAME разделяется на слоты по 90 символов. Для режима с

пилотами каждые 16 слотов добавляются 36 пилотных символов со значениями 1 1

/ = —, @ = —. В конце кадра пилотные символы не ставятся. После этого XFECFRAME с пилотами проходит скремблер физического уровня.

XFECFRAME

S слотов

Эр СИМВОЛОВ 1 1 1

СЛОТ 1 СЛОТ 2 слот5

1 слот

Зо символов

--г- ->7^-

PLHEADER слот 1 «4 слот 16 пилоты слог 1 7 слотЗ

SOF PLSCODE

1 Г^->Т<->-

26 символов 64 символов

Рис. 1.10. Структура кадра физического уровня в стандарте DVB-S2.

В начале кадра помещается заголовок физического уровня PLHEADER, включающий последовательность, определяющую начало кадра SOF (26 бит) и код сигнализации физического уровня PLSCODE (64 бит). PLHEADER (У1>У2> —>У9о) модулируется BPSK п/2. Формирование PLSCODE представлено на рис. 1.11 [21]. В нем содержится пять бит поля MODCOD (табл. 1.8), которое содержит информацию о кодовой скорости и типе модуляции, и два бита TYPE, первый из которых характеризует размер кадра (0 - нормальный кадр, размер блока на выходе LDPC кода 64 800 бит, 1 - короткий кадр, 16 200 бит), второй характеризует наличие или отсутствие блоков пилотных символов (0 - нет блоков пилотных символов, 1 - есть). Всего 7 бит, защищенных кодом Рида-Маллера [54]. 6 бит кодируются умножением на порождающую матрицу G: 01010101010101010101010101010101"

G =

00110011001100110011001100110011 00001111000011110000111100001111 00000000111111110000000011111111 00000000000000001111111111111111 11111111111111111111111111111111J

(1.2)

7-ой бит суммируется по модулю 2 с полученной последовательностью, в результате чего получается идентичная или инвертированная последовательность.

Последовательности с обоих выходов перемежаются и суммируются по модулю 2 со скремблирующей последовательностью:

0111000110011101100000111100100101010011010000100010110111111010.

Рис. 1.11. Формирование PLSCODE.

Табл. 1.8. Соответствие между типом модуляции, кодовой скоростью и полем

MODCOD.

Режим MOD COD Режим MOD COD Режим MOD COD Режим MOD COD

QPSK 1/4 (1/5) 110 QPSK 5/6 9ю 8PSK 9/10 17ю 32APSK 4/5 25ю

QPSK 1/3 2ю QPSK 8/9 1010 16APSK 2/3 1810 32APSK 5/6 2610

QPSK 2/5 3ю QPSK 9/10 1110 16APSK 3/4 19ю 32APSK 8/9 27ю

QPSK 1/2 4ю 8PSK 3/5 1210 16APSK 4/5 2010 32APSK 9/10 28ю

QPSK 3/5 5ю 8PSK 2/3 13ю 16APSK 5/6 2110 - 29ю

QPSK 2/3 610 8PSK 3/4 14ю 16APSK 8/9 22ю - 30ю

QPSK 3/4 7ю 8PSK 5/6 15ю 16APSK 9/10 23ю - 3110

QPSK 4/5 810 8PSK 8/9 1610 32APSK 3/4 24ю пустой 010

Информация о типе модуляции, длине блока на выходе LDPC кода и наличии или отсутствии пилотных символов однозначно определяет длину кадра физического уровня [21]. Длина кадра L без пилотов рассчитывается по формуле

+ — (1.3)

где 5 = 90 — длина одного слота сигнала или заголовка физического уровня PLHEADER, — длина кода на выходе LDPC кода, а k — количество бит,

приходящихся на один символ (2 для QPSK, 3 для 8PSK, 4 для 16APSK, 5 для 32APSK). Для режима с пилотами:

/пг<2рс л --1

Г , пг<зрс , . А к

1 = 5 + + (14)

где р = 36 — длина блока пилотных символов.

Для расширения количества возможных значений MODCOD чтобы включить сигнально-кодовые конструкции, добавленные в расширении стандарта DVB-S2X, вводится дополнительное правило модуляции PLSCOD. Для режимов DVB-S2 PLHEADER модулируется по формулам (1.1). Для добавленных в DVB-

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Антюфриева Любовь Александровна, 2021 год

Список литературы

1. Maral G., Bousquet M., Sun Z. «Satellite Communications Systems: Systems, Techniques and Technology, 6th Edition» 6th edition, ITU Publisher, p.792, 2020.

2. Pratt T., Allnutt J. «Satellite Communications» 2nd edition, John Wiley & Sons Ltd, p.760, 2020.

3. Хофер К. «4-я Исследовательская комиссия МСЭ-R - спутниковые службы на ВКР-19», Новости МСЭ (ITU News MAGAZINE), т.2, стр.9-12, 2019.

4. «Краткий обзор основных итогов ВКР-19», Новости МСЭ (ITU News Magazine), т.6, стр.18-39, 2019.

5. Арчидиаконо А. «Спутниковые службы и сети передачи медиаконтента в эпоху спутников с высокой пропускной способностью», Новости МСЭ (TU News MAGAZINE), т.2, стр.15-18, 2019.

6. Стрелец В., «Перспективы спутниковой связи в свете решений ВКР-2019», Электровязь, т.2, стр.5-9, 2020.

7. Kodheli O., Lagunas E., Maturo N., and all, «Satellite Communications in the New Space Era: A Survey and Future Challenges» IEEE Communications Surveys & Tutorials, V. 23, I.1, p. 70 - 109, 2021.

8. Guidotti A., Vanelli-Coralli A., Conti M. and all, «Architectures and Key Technical Challenges for 5G Systems Incorporating Satellites» IEEE Transactions on Vehicular Technology, V. 68, I. 3, p. 2624 - 2639, 2019.

9. Kodheli O., Guidotti A., Vanelli-Coralli A., «Integration of Satellites in 5G through LEO Constellations», GLOBECOM 2017 - 2017 IEEE Global Communications Conference.

10.Draft ETSI EN 302 307-2 V1.3.1 (2021-04) «Digital Video Broadcasting (DVB); Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications; Part 2: DVB-S2 Extensions (DVB-S2X)», 2021.

11. McDowell J., «The Low Earth Orbit satellite population and impacts of the SpaceX starlink constellation» The Astrophysical Journal Letters, V. 892, N. 2., 2020.

12.Spacenews [Электронный рессурс] URL: https://spacenews.com/spacex-launches-starlink-satellites-and-rideshare-payloads/ (Дата обращения 15.05.2021).

13.«SpaceX's space-Internet woes: Despite technical glitches, the company plans to launch the first of nearly 12,000 satellites in 2019», IEEE Spectrum V.56, I.1, p. 50 -51, 2019.

14. Международный созюз электросвязи [Электронный рессурс] URL: https://www.itu.int/ru/about/Pages/default.aspx (Дата обращения 12.06.2021).

15.Роскосмос [Электронный рессурс] URL: https://www.roscosmos.ru/29535/ (Дата обращения 14.01.2021).

16.Antiufrieva L., Ivchenko A. «Adaptation of the Frame Synchronization Algorithm of the Second Generation Satellite Broadcasting Standard DVB-S2 for Communication System», DCCN 2019: Distributed Computer and Communication Networks - P. 104-114.

17.Antiufrieva L., Ivchenko A., Dvorkovich A. «Features of a coarse frequency synchronization for DVB-S2X system», 2020 International Conference Engineering and Telecommunication (En&T).

18.Antiufrieva L., Iansitov K., Ivchenko A., Dvorkovich A. «Features of Frequency Synchronization Algorithms DVB-S2(X) for LEO Satellites», Digital Signal Processing and its Application, DSPA-2021.

19.Антюфриева Л.А., Янситов К.К, Дворкович А.В «Алгоритмы синхронизации физического уровня для сигнально-кодовой конструкции, повышающей помехоустойчивость режима VL-SNR стандарта DVB-S2X», Журнал радиоэлектроники, №8, 2021.

20.Grand view research, «Satellite Communication Market Size, Share & Trends Analysis Report By Component (Equipment, Services), By Application (Broadcasting, Airtime), By Vertical, By Region, And Segment Forecasts, 2021 -2028», 2021.

21.ETSI EN 302 307-1 V1.4.1 (2014-11) «Digital Video Broadcasting (DVB); Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for

Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications; Part 1: DVB-S2», 2014.

22.ETSI TR 102 376-1 V1.2.1 (2015-11) «Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for the second generation system for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications; Part 1: DVB-S2», 2015.

23.ETSI TR 102 376-2 V1.2.1 (2021-01) Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for the second generation system for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications; Part 2: S2 Extensions (DVB-S2X), 2021.

24.Qu Z., Zhang G., Cao H., Xie J., «LEO Satellite Constellation for Internet of Things», IEEE Access, V.5, pp. 18391 - 18401, 2017.

25.Stocker B. D., Zscheischler J., Keenan T. F., Prentice I. C., Seneviratne S. I., Penuelas J. «Drought impacts on terrestrial primary production underestimated by satellite monitoring», Nature Geoscience, v. 12, pp. 264-270, 2019).

26.Mendelsohn R., Kurukulasuriya P., Basist A., Kogan F., Williams C. «Climate analysis with satellite versus weather station data», Climatic change, V. 81, N. 1, pp 71-83, 2007.

27.Blumenthal S. H. «Medium Earth Orbit Ka Band Satellite Communications ASystem», MILCOM 2013 - 2013 IEEE Military Communications Conference, 2013.

28.Litman T., «Autonomous Vehicle Implementation Predictions Implications for Transport Planning», Victoria Transport Policy Institute report, 2021.

29.Fujino Y., «Satellite terrestrial integrated mobile communication system as a disaster countermeasure», General assembly and scientific symposium XXXth URSI, IEEE, 2011.

30.А. Н. Сомов и С. Ф. Корнев, «Спутниковые системы связи. Учебное пособие для высших учебных заведений», Москва: Горячая линия-телеком, 2012.

31.Междунароный союз электросвязи, «Регламент Радиосвязи МСЭ-R», 2020, [Электронный рессурс] URL: http://www.itu.int/pub/R-REG-RR/en (Дата обращения 1.06.2021)

32. Министерство цифрового развития и массовых коммуникаций Российской Федерации «Таблица распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации (статистические данные)» [Электронный рессурс] URL: https://digital.gov.ru/opendata/7710474375-trpch/ (Дата обращения 1.08.2021)

33.«Satellite Data Telecommunication Handbook» 2018 edition Chairperson, World Meteorological Organization (WMO) WMO-No. 1223.

34.Быховский М. А. «Развитие телекомуникаций. На пути к информационному обществу. Развитие спутниковых телекомукационных систем. Учебное пособие», Москва: Горячая линия - Телеком, 2014, 441 с.

35.Аболиц А. И. «Системы спутниковой связи. Основы структурно-параметрической теории и эффективность», Москва, ИТИС, 2004, 426 с.

36.Sturza M. «Architecture of the TELEDESIC satellite system», Proceedings of the Fourth International Mobile Satellite Conference, 1995.

37.Ge H., Li B., Ge M., Nie L., Schuh H., «Improving Low Earth Orbit (LEO) prediction with accelerometer data», Remote Sensing 12(10), 2020.

38.Zyskind J., Srivastava A. «Optically amplified WDM networks» Academic Press Elsevier Inc. All, p.464, 2011.

39.Maine K., C. Devieux и P. Swan, «Overview of IRIDIUM satellite network», WESCON '95, IEEE, 1995.

40.ORBCOMM [Электронный рессурс] URL: https://www.orbcomm.com/ (Дата обращения 1.07.2021).

41.Llop J. V., Roberts P. K, Hao Z., Tomas L., Beauplet V., «Very low earth orbit mission concepts for earth observation: Benefits and challenges», Proc. Reinventing Space Conf., p. 1441, 2014.

42.Камнев Е. Ф., Аболиц А. И., Акимов А. А., Белов А. С., Бобков В. Ю., Пелехатый М. И. «Системы спутниковой связи с эллиптическими орбитами,

разнесением ветвей и адаптивной обработкой», Москва, Глобсатком, 2009, 724 с.

43.Frenzel L., «Fundamentals of Communications Access Technologies: FDMA, TDMA, CDMA, OFDMA, AND SDMA», 2013, [Электронный рессурс] URL: https://www.electronicdesign.com/technologies/communications/article/21802209/el ectronic-design-fundamentals-of-commmunications-access-technologies-fdma-tdma-cdma-ofdma-and-sdma (Дата обращения 1.07.2021).

44.Frenzel L., «Principles of Electronic Communication Systems», 3rd Edition, McGraw Hill, p. 944, 2008.

45. Gibson, Jerry D., «The Communications Handbook» 2nd edition, CRC Press, p. 1616, 2002.

46.Agbo S., M. Sadiku M. «Principles of Modern Communication Systems», Prairie View A & M University, 2017.

47.Ryan W. E., Lin S., «Channel codes. Classical and modern», Cambridge: Cambridge University Press, p.710, 2009.

48.EN 300 421 V1.1.2 (1997-08) Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for 11/12 GHz satellite services, 1997.

49.Bose R.C., Ray-Chaudhuri D. K., «On a class of error correcting binary group codes», Institute of Statistics, Mimeograg Series No. 240, 1959.

50.Питерсон У., Уэлдон Э. «Коды, исправляющие ошибки» [перевод с английского под редакцией Р.Л. Добрушина, С.И. Самойленко], И.: Мир, Москва, 1976.

51.Gallager R. G. «Low-Density Parity-Check Codes», Cambridge, Mass., 1963.

52.Морелос - Сарагоса Р., «Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применения», Москва: Техносфера, 2005.

53.Giraud X., Lesthievent G., Meric H. «Receiver synchronisation based on a single dummy frame for DVB-S2/S2X beam hopping systems», 25th International Conference on Telecommunications (ICT), 2018.

54.Мак-Вильямс Ф. Дж, Слоэн Н. Дж. А. «Теория кодов, исправляющих ошибки»: Пер. с англ. — М. : Связь, 1979. — С. 744.

55.Golomb, S.W. «Shift Register Sequences», Holden-Day, Inc., San Francisco, 1967.

56.Golover I., Grant P. «Digital Communications», Prentice Hall, Europe, 1998.

57. Oh J. G., Kim J, T. «An alternative Carrier frequency Synchronization scheme for DVB-S2 systems», 2010 The 12th International Conference on Advanced Communication Technology (ICACT), 2010.

58. Casini E., Gaudenzi R. De, Ginesi A., «DVB-S2 modem algorithms design and performance over typical satellite channels», International Journal of satellite communications and networking, 22, 2004, pp. 281-318.

59.Park J. W., Sunwoo M. H., Chang D.I., «An efficient data-aided initial frequency synchronizer for DVB-S2» in Proc. IEEE Workshop on Signal Processing Systems (SiPS), Oct. 2007.

60.Gardner F. M., «Interpolation in digital modems. I. Fundamentals», IEEE Transactions on Communications, V.: 41, I.: 3, pp. 501-507, 1993.

61.Erup L., Gardner F.M., Harris R.A., «Interpolation in digital modems. II. Implementation and performance» IEEE Transactions on Communications, V.: 41, I.: 6, 1993.

62.Xin W., Ni Z., «Optimization of FPGA design and implementation of timing recovery in DVB-S2», International Conference on Communications, Circuits and Systems, 2008.

63. Rice M. «Digital communications: a discrete-time approach», Pearson Prentice Hall, 2009, 778 pp.

64.Метропольский С., «Расчет параметров фильтра в петле ФАПЧ», Электронные компоненты №4, с. 56-59, 2011.

65.Nezami M. K. «RF Architectures & Digital Signal Processing Aspects of Digital Wireless Transeivers», 2003, pp. 515.

66. Феллер У. «Введение в теорию вероятностей и ее приложения», перевод с английского Добрушин Р. Л., Юшкевич А. А., Молчанов С. А., 2-е издание, 752 стр., издательство «Мир»: Редакция литературы по математическим наукам, 1967.

67.Гмурман В. Е., «Теория вероятностей и меткматическая ствтистика: Учебное пособие для вузов», Москва : ФГУП "Издательство "Высшая школа"", 2003.

68.Rodgers J. L., Nicewander W. A. «Thirteen Ways to Look at the Correlation Coefficient», The American Statistician, Vol. 42, No. 1. (Feb., 1988), pp. 59-66.

69.Sun F.W., Jiang Y., Lee L.N, «Frame synchronization and pilot structure for second generation DVB via satellites», International Journal of Satellite Communications and Networking, vol. 22, issue 3, pp. 319-339, 2004.

70.Qing L., Xiaoyang Z., Chuan W., Yulong Z., Yunsong D., Han J, «Optimal frame synchronization for DVB-S2», IEEE International Symposium on Circuits and Systems. 2008.

71.Lee D., Kim P., Sung W., «Robust frame synchronization for low signal-to-noise ratio channels using energy-corrected differential correlation», EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, vol. 2009.

72.Miyashiro H., Boutillon E., Roland C., Roland J., Vilca J., Diaz D. «Improved Multiplierless Architecture for Header Detection in DVB-S2 Standard», 2016 IEEE International Workshop on Signal Processing Systems (SiPS).

73.Mengali U., D'Andrea A.N., «Synchronization Techniques for Digital Receivers (Applications of Communication Theory)», New York: Plenum Press, 1997.

74.Luise M., Reggiannini R., «Carrier Frequency Recovery in All Digital Modems for Burst Mode Transmissions», IEEE Transactions on Communications, COM-43, pp. 1169-1178, 1995.

75.Woong J., Sunwoo M.H., Kim S., Chang D.-I., «Low Complexity Synchronizer Using Common Autocorrelator for DVB-S2 System», Journal of Semiconductor Technology and Science, v. 9(1), 2009.

76.Fitz M.P. «Planar filtered techniques for burst mode carrier sinchronization» IEEE Global Telecommunications Conference GLOBECOM '91: Countdown to the New Millennium. Conference Record, v.1, p. 365-369, 1991.

77.Morelli M., Mengali U., «Feedforward frequency estimation for. PSK: a tutorial review», European Trans. Telecomm., vol. 9, pp.103-. 116, Mar./Apr. 1998.

78.Mengali U., Morelli M., «Data-aided frequency estimation for burst digital transmission», IEEE Transactions on Communications, Vol. COM-45, Jan. 1997, p.23-25.

79.Barbieri A., Colavolpe G., «On Pilot-Symbol-Assisted Carrier Synchronization for DVB-S2 Systems», IEEE Transactions on Broadcasting, Vol. 53, No. 3, September 2007.

80. Скляр Б. «Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение», Изд. 2-е испр.: Пер. с английского. М.: издательский дом «Вильямс», с. 1104, 2003.

81.Силаньтев А. А., «Оценка отношения сигнал/шум в спутниковых системах связи,» Журнал радиоэлектроники, с. 2-3, 2015.

82.ETSI TR 101 290 V1.4.1 (2020-06) «Digital Video Broadcasting (DVB); Measurement guidelines for DVB systems», European Telecommunications Standards Institute, 2020.

83.Борисов В. И., «Помехозащищенность систем радиосвязи. Основы, теории и принципы реализации», Москва, Наука, 2009.

84.Дворкович В.П., Дворкович А.В., «Цифровые видеоинформационные системы (Теория и практика)», М.: Техносфера, с. 1008, 2012.

85.ГОСТ Р 56456-2015 «Телевиденье вещательное цифровое. Интегрированный приемник-декодер системы спутникового цифрового телевизионного вещания второго поколения (DVB-S2). Основные параметры. Технические требования», национальный стандарт Российской Федерации.

86.Лихобабин Е. «Введение в декодирование LDPC кодов. Классические алгоритмы и их модификация», LAP LAMBERT Academic Publishing, Рязань, 2015.

87.Беккиев А. Ю., В. И. Борисов, «Базовые принципы создания помехозащищённых систем радиосвязи», Теория и техника радиосвязи, № 1, pp. 5-18, 2014.

88.ГОСТ Р 50779.10-2000 «Статистические методы. Вероятность и основы статистики. Термины и определения»

89.Линник Ю. В. «Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений», 2-е издание, государственное издательство физико-математической литературы, Москва, 1962.

90.Овинников А. А., «Анализ свойств и параметров низкоплотностных кодов, синтезированных по алгоритму Таннера,» Международная научно-техническая конференция «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения»(INTERMATIC-2014), pp. 80-83, 2014.

91. Алексеев Д.В., «Использование нормальной формы Смита для квазициклических LDPC кодов с проверочной матрицей неполного ранга», Интеллектуальные системы. Теория и приложения, 20:3 (2016), 13-18.

92.Овинников А.А., «Алгоритмы анализа и синтеза помехоустойчивых низкоплотностных кодов в системах телерадиовещания», диссертация к.т.н., Рязань, 2017.

93. Лихобабин Е.А., «Методы и алгоритмы декодирования кодов с низкой плотностью проверок на четность в системах цифрового телерадиовещания», диссертация к.т.н., Рязань, 2014.

94.Davey M. C., MacKay «Low density parity check codes over GF(q)», Information Theory Workshop (Cat. No.98EX131), 1998.

95..MacKay D. J. C., Neal R. M., «Near Shannon limit performance of low density parity check codes,» Electronics Letters, pp. 1645-1646, August 1996.

96. Голуб Д., Ван Лоун Ч., «Матричные вычисления», Москва: Мир, 1999.

97.Дворкович В.П., Дворкович А.В., «Цифровые видеоинформационные системы (Теория и практика)», М.: Техносфера, с. 1008, 2012.

98.Шеннон К. «Работы по теории информации и кибирнетике», Издательство иностранной литературы, Москва, 1963, 832 с.

99.Goldsmith A., Effros M., Koetter R., Medard M., Ozdaglar A.; Zheng L. «Beyond Shannon: the quest for fundamental performance limits of wireless ad hoc networks», p. 195-205, IEEE Communications Magazine, V. 49, I. 5, 2011.

100. Wiberg N., «Codes and decoding on general graphs», Sweden: Linkoping University, 1996.