Pokročilé algoritmy zpracování signálů pro družicovou komunikaci

Abstract

Dizertační práce je zaměřena na softwarově definované přijímače určené k úzkopásmové družicové komunikaci. Komunikační kanály družicových spojů zahrnujících komunikaci s hlubokým vesmírem jsou zatíženy vysokými úrovněmi šumu, typicky modelovaného AWGN, a silným Dopplerovým posuvem signálu způsobeným mimořádnou rychlostí pohybu objektu. Dizertační práce představuje možné postupy řešení výpočetně efektivní digitální downkonverze úzkopásmových signálů a systému odhadu kmitočtu nosné úzkopásmových signálů zatížených Dopplerovým posuvem v řádu násobků šířky pásma signálu. Popis navrhovaných algoritmů zahrnuje analytický postup jejich vývoje a tam, kde je to možné, i analytické hodnocení jejich chování. Algoritmy jsou modelovány v prostředí MATLAB Simulink a tyto modely jsou využity pro ověření vlastností simulacemi. Modely byly také využity k experimentálním testům na reálném signálu přijatém z družice PSAT v laboratoři experimentálních družic na ústavu radioelektroniky.The dissertation is focused on software defined receivers intended for narrowband satellite communication. The satellite communication channel including deep space communication suffers from a high level of noise, typically modeled by AWGN, and from a strong Doppler shift of a signal caused by the unprecedented speed of an object in motion. The dissertation shows possible approaches to the issues of computationally efficient digital downconversion of narrowband signals and the carrier frequency estimation of narrowband signals distorted by the Doppler shift in the order of multiples of the signal bandwidth. The description of the proposed algorithms includes an analytical approach of its development and, if possible, the analytical performance assessment. The algorithms are modeled in MATLAB Simulink and the models are used for validating the performance by the simulation. The models were also used for experimental tests on the real signal received from the PSAT satellite at the laboratory of experimental satellites at the department of radio electronics.