96 research outputs found

    Contribution to Efficient Use of Narrowband Radio Channel

    Get PDF
    Předkládaná práce se soustředí na problematiku využívání úzkopásmového rádiového kanálu rádiovými modemy, které jsou určené pro průmyslové aplikace pozemní pohyblivé rádiové služby, specifikované v dominantní míře Evropským standardem ETSI EN 300 113. Tato rádiová zařízení se používají v kmitočtových pásmech od 30 MHz do 1 GHz s nejčastěji přidělovanou šířkou pásma 25 kHz a ve většině svých instalací jsou využívána ve fixních nebo mobilních bezdrátových sítích. Mezi typické oblasti použití patří zejména datová telemetrie, aplikace typu SCADA, nebo monitorování transportu strategických surovin. Za hlavní znaky popisovaného systému lze označit komunikační pokrytí značných vzdáleností, dané především vysokou výkonovou účinnosti datového přenosu a využívaní efektivních přístupových technik na rádiový kanál se semiduplexním komunikačním režimem. Striktní požadavky na elektromagnetickou kompatibilitu umožňují těmto zařízením využívat spektrum i v oblastech kmitočtově blízkým jiným komunikačním systémům bez nutnosti vkládání dodatečných ochranných frekvenčních pásem. Úzkopásmové rádiové komunikační systémy, v současnosti používají převážně exponenciální digitální modulace s konstantní modulační obálkou zejména z důvodů velice striktních omezení pro velikost výkonu vyzářeného do sousedního kanálu. Dosahují tak pouze kompromisních hodnot komunikační účinnosti. Úpravy limitů příslušných rádiových parametrů a rychlý rozvoj prostředků číslicového zpracování signálu v nedávné době, dnes umožňují ekonomicky přijatelné využití spektrálně efektivnějších modulačních technik i v těch oblastech, kde je prioritní využívání úzkých rádiových kanálů. Cílem předkládané disertační práce je proto výzkum postupů směřující ke sjednocení výhodných vlastností lineárních a nelineárních modulací v moderní konstrukci úzkopásmového rádiového modemu. Účelem tohoto výzkumu je efektivní a „ekologické“ využívání přidělené části frekvenčního spektra. Mezi hlavní dílčí problémy, jimiž se předkládaná práce zabývá, lze zařadit zejména tyto: Nyquistova modulační filtrace, navrhovaná s ohledem na minimalizaci nežádoucích elektromagnetických interferencí, efektivní číslicové algoritmy frekvenční demodulace a rychlé rámcové a symbolové synchronizace. Součástí práce je dále analýza navrhovaného řešení z pohledu celkové konstrukce programově definovaného rádiového modemu v rovině simulací při vyšetřování robustnosti datového přenosu rádiovým kanálem s bílým Gaussovským šumem nebo kanálem s únikem v důsledku mnohacestného šíření signálu. Závěr práce je pak zaměřen na prezentování výsledků praktické části projektu, v níž byly testovány, měřeny a analyzovány dvě prototypové konstrukce rádiového zařízení. Tato finální část práce obsahuje i praktická doporučení, vedoucí k vyššímu stupni využitelnosti spektrálně efektivnějších komunikačních režimů v oblasti budoucí generace úzkopásmových zařízení pozemní pohyblivé rádiové služby.he industrial narrowband land mobile radio (LMR) devices, as considered in this dissertation project, has been subject to European standard ETSI EN 300 113. The system operates on frequencies between 30 MHz and 1 GHz, with channel separations of up to 25 kHz, and is intended for private, fixed, or mobile, radio packet switching networks. Data telemetry, SCADA, maritime and police radio services; traffic monitoring; gas, water, and electricity producing factories are the typical system applications. Long distance coverage, high power efficiency, and efficient channel access techniques in half duplex operation are the primary advantages the system relays on. Very low level of adjacent channel power emissions and robust radio receiver architectures, with high dynamic range, enable for a system’s coexistence with various communication standards, without the additional guard band frequency intervals. On the other hand, the strict limitations of the referenced standard as well as the state of the technology, has hindered the increase in communication efficiency, with which the system has used its occupied bandwidth. New modifications and improvements are needed to the standard itself and to the up-to-date architectures of narrowband LMR devices, to make the utilization of more efficient modes of system operation practically realizable. The main objective of this dissertation thesis is therefore to find a practical way how to combine the favorable properties of the advanced nonlinear and linear digital modulation techniques in a single digital modem solution, in order to increase the efficiency of the narrowband radio channel usage allocated to the new generation of the industrial LMR devices. The main attention is given to the particular areas of digital modem design such as proposal of the new family of the Nyquist filters minimizing the adjacent channel interference, design and analysis of the efficient algorithms for frequency discrimination, fast frame and symbol

    Hybrid receiver study

    Get PDF
    The results are presented of a 4 month study to design a hybrid analog/digital receiver for outer planet mission probe communication links. The scope of this study includes functional design of the receiver; comparisons between analog and digital processing; hardware tradeoffs for key components including frequency generators, A/D converters, and digital processors; development and simulation of the processing algorithms for acquisition, tracking, and demodulation; and detailed design of the receiver in order to determine its size, weight, power, reliability, and radiation hardness. In addition, an evaluation was made of the receiver's capabilities to perform accurate measurement of signal strength and frequency for radio science missions

    Direct GMSK modulation at microwave frequencies

    Get PDF
    Congestion in the radio spectrum is forcing emerging high rate wireless communication systems into upper microwave and millimeterwave frequency bands, where transceiver hardware architectures are less mature. One way to realize a simple and elegant hardware solution for a microwave transmitter is to exploit the advantages of directly modulating the phase of the carrier signal. A modulation method requiring continuous phase control of the carrier signal over the full 360 degree range is Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK). Unfortunately, it is very difficult to design a microwave circuit to provide linear phase control of a carrier signal over the full 360 degree range using traditional methods. A novel method of obtaining continuous, linear phase modulation of a microwave carrier signal over the full 360 degree range is proposed. This method is based on controlling a phase shifter, at a subharmonic of the desired output carrier frequency, and then using a frequency multiplier to obtain the desired output frequency. The phase shifter is designed to be highly linear over a fraction of the full 360 range. The frequency multiplier is a nonlinear circuit that shifts the frequency by *'N'. The subtle part of this nonlinear operation is that the multiplier also multiplies the instantaneous phase of the phase shifter output signal by *'N', thus expanding the linear phase shift range to the required 360 degrees. Using this nonlinear frequency multiplication principle, the modulator can readily be extended into the millimeterwave region. A prototype circuit is designed and performance results are presented for this method of carrier phase modulation at 18 GHz. The prototype circuit is realized with very simple hardware, containing only a single microwave active device. An extension to the modulator involving phase locking or injection locking of a power oscillator is also suggested for obtaining higher power modulated output signals. In addition to direct continuous phase modulation, the proposed method is also suitable for a wide variety of transceiver applications, including phase synchronization of antenna and oscillator arrays, phased array antenna beam steering, indirect frequency modulation, and ultra-small carrier frequency translation

    Advanced modulation technology development for earth station demodulator applications

    Get PDF
    The purpose of this contract was to develop a high rate (200 Mbps), bandwidth efficient, modulation format using low cost hardware, in 1990's technology. The modulation format chosen is 16-ary continuous phase frequency shift keying (CPFSK). The implementation of the modulation format uses a unique combination of a limiter/discriminator followed by an accumulator to determine transmitted phase. An important feature of the modulation scheme is the way coding is applied to efficiently gain back the performance lost by the close spacing of the phase points

    Trellis coding with Continuous Phase Modulation (CPM) for satellite-based land-mobile communications

    Get PDF
    This volume of the final report summarizes the results of our studies on the satellite-based mobile communications project. It includes: a detailed analysis, design, and simulations of trellis coded, full/partial response CPM signals with/without interleaving over various Rician fading channels; analysis and simulation of computational cutoff rates for coherent, noncoherent, and differential detection of CPM signals; optimization of the complete transmission system; analysis and simulation of power spectrum of the CPM signals; design and development of a class of Doppler frequency shift estimators; design and development of a symbol timing recovery circuit; and breadboard implementation of the transmission system. Studies prove the suitability of the CPM system for mobile communications

    Identification of Technologies for Provision of Future Aeronautical Communications

    Get PDF
    This report describes the process, findings, and recommendations of the second of three phases of the Future Communications Study (FCS) technology investigation conducted by NASA Glenn Research Center and ITT Advanced Engineering & Sciences Division for the Federal Aviation Administration (FAA). The FCS is a collaborative research effort between the FAA and Eurocontrol to address frequency congestion and spectrum depletion for safety critical airground communications. The goal of the technology investigation is to identify technologies that can support the longterm aeronautical mobile communication operating concept. A derived set of evaluation criteria traceable to the operating concept document is presented. An adaptation of the analytical hierarchy process is described and recommended for selecting candidates for detailed evaluation. Evaluations of a subset of technologies brought forward from the prescreening process are provided. Five of those are identified as candidates with the highest potential for continental airspace solutions in L-band (P-34, W-CDMA, LDL, B-VHF, and E-TDMA). Additional technologies are identified as best performers in the unique environments of remote/oceanic airspace in the satellite bands (Inmarsat SBB and a custom satellite solution) and the airport flight domain in C-band (802.16e). Details of the evaluation criteria, channel models, and the technology evaluations are provided in appendixes
    corecore