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Título: Demodulador BPSK completamente digital com portadora suprimida para telecomando de satélites
Título em inglês: Full digital BPSK demodulator with supressed carrier for satellite telecommand channel applications
Autor(es): Figueredo, Caio Gomes de
Orientador(es): Fernandes, Carlos Alexandre Rolim
Coorientador(es): Lucena, Antônio Macílio Pereira
Mota, João César Moura
Palavras-chave: Teleinformática
Conversores de frequência
Data do documento: 9-Jun-2015
Citação: FIGUEREDO, C. G. (2015)
Resumo: Este trabalho apresenta um modelo de demodulador que realiza simultaneamente a conversão analógico-digital e a conversão em frequência por amostragem em banda passante de um sinal com modulação BPSK (Binary Phase Shift Keying) para aplicação em enlaces espaciais. O aspecto mais importante do trabalho foi o desenvolvimento de uma nova operação de interpolação para recuperação das amostras perdidas na conversão de frequência e que simplifica a implementação do demodulador. O interpolador correlaciona as amostras do sinal de forma que torna-se necessário o projeto de um filtro ótimo apropriado para processar as amostras corrompidas e mitigar os efeitos do ruído gaussiano e colorido. Os efeitos deste novo interpolador no ruído são analisados, assim como a forma em que ele afeta a performance do sistema. Após a filtragem ótima, segue a correção dos erros de sincronismo de atraso de simbolo e de fase. Para a recuperação do sincronismo de fase foi utilizado um DPLL (Digital Phase Locked Loop), uma variante digital de uma estrutura bastante conhecida e utilizada em eletrônica analógica. O DPLL é uma estrutura em malha fechada que estima e corrige os valores do desvio angular das amostras, o que corresponde ao devio provocado pela diferença de fase entre os osciladores do transmissor e do receptor. Para a recuperação do atraso de símbolo foi utilizada, para estimação do tempo de atraso, o estimador de Oerder&Meyer que é o equivalente digital da conhecida recuperação de temporização em tempo contínuo com a lei quadrática. Após a estimação ser realizada, é feita a correção deste atraso nas amostras do sinal recebido através de uma operação de interpolação, onde novos valores do sinal são calculados para os instantes de tempo corrigidos. Essa operação é realizada por um filtro interpolador, uma estrutura especial conhecida como estrutura de Farrow. O sistema proposto foi descrito matematicamente, sendo analisadas as expressões dos sinais nos diferentes estágios do conversor, bem como as estatísticas dos sinais de ruído. Apresentam-se os resultados da simulação computacional nos quais se avalia a perda no desempenho do demodulador, analisando suas causas.
Abstract: This work presents a new structure for an all-digital BPSK demodulator developed for space communications that performs simultaneously the sampling and down-conversion of the the intermediate frequency signal to the baseband signal. The most important aspect of this work is the design of a new interpolator to retrieve lost samples during the down conversion process, and also to simplify the demodulator implementation. This interpolator correlates the samples of the output signal in such way that it was necessary to design a optimum filter appropriate to process the samples corrupted by gaussian and colored noise. The effects of the new interpolation at the noise are analyzed as well as the way it affects the whole demodulator performance. After performing the optimum filtering, the phase and symbol offsets are estimated and corrected. For the phase, for example, it was used a DPLL (Digital Phase Locked Loop), a digital variation of the PLL, a well known structure and largely utilized in analogical electronics. The DPLL is a closed-loop structure that estimates and corrects the values for the angular which corresponds to the phase deviation caused by the offset between the transmitter and receiver oscilators. For the timing parameter estimation, it was used the Oerder&Meyer estimator that is the digital equivalent to the well known square timing recovery structure. After that, the correction is performed by an interpolation operation over the samples of the received signal, where a filter, named Farrow filter, is applied to these samples, calculating the new samples of that signal at the corrected time instants. This system is mathematically described, all the signals expressions of every stage of the demodulator are analyzed, including the noise statistics. Some computational simulation results are shown and the performance degradation is discussed.
Descrição: FIGUEREDO, C. G. Demodulador BPSK completamente digital com portadora suprimida para telecomando de satélites. 2015. 53 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/16517
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