Hybridní modulace pro komunikační systém pikosatelitů

Bc. Luděk DUDÁČEK

Master's thesis

Hybrid modulation for communication system of picosatellites

Abstract:

Kapacita komunikačního kanálu mezi pikosatelitem a pozemní stanicí závisí na mnoha faktorech, které se mohou v čase měnit v širokém rozsahu. Komunikační systém v mnoha případech není hlavním cílem vývoje pikosatelitu. Z tohoto důvodu bývá často navrhován pro nejhorší možné komunikační podmínky. Takto navržený komunikační systém pak do značné míry omezuje využitelnost pikosatelitů k vědeckým experimentům vlivem nedostatečné datové propustnosti do řídícího střediska. Zvýšení efektivity využití přenosového kanálu může být dosaženo pomocí adaptivního rádia schopného měnit parametry komunikace v závislosti na aktuálním stavu přenosového kanálu. Navržený systém by mělo být možné realizovat pomocí jednoduchého hardware poskytujícího zároveň dostatečnou radiační odolnost. Protože komunikační systém pikosatelitu je omezován dostupným množstvím elektrické energie, měly by použité modulace vykazovat dobrou energetickou účinnost při zachování akceptovatelné spektrální účinnosti. Tyto požadavky mohou být splněny hybridními modulacemi založenými na DM-FSK a DQPSK. Použití softwarově definovaného rádia, využívajícího hybridní modulace DM-FSK/DQPSK, umožňuje realizaci adaptivního radia s dobrou energetickou a spektrální účinností vhodně využívajícího přenosový kanál. Takto navržený energeticky úsporný komunikační systém může být adaptován i na krajně nepříznivé podmínky způsobené poruchou energetického nebo anténního systému pikosatelitu s cílem zajistit alespoň nouzovou komunikaci omezenou přenosovou rychlostí.

Abstract:

Channel capacity during communication between the picosatellite and the ground segment is dependent on many factors which are changing in large range. As the communication system is not usually a primary goal of picosatellite development, these systems are designed for the worst conditions of communication channel. It is limiting factor for communication system, which is not used effectively. Main purpose of this thesis is effective usage of channel capacity. This goal can be accomplished by using adaptive radio, which can change communication parameters according to the channel parameters. The communication system should be designed for implementation in simple hardware with good radiation immunity. Used modulation should have good spectral and energetic efficiency, as the electric power of picosatellite is limiting factor. Hybrid modulation based on DM-FSK and DQPSK can satisfy these requirements. The adaptive radio using hybrid modulation DM-FSK/DQPSK based on software defined radio can provide effective usage of channel capacity with good spectral and energetic efficiency. This can make the communication system more power saving and usable also in emergency mode caused by the failure.

Keywords

Softwarově definované rádio, USRP, Hybridní modulace, DM-FSK/DQPSK, DM-FSK, DQPSK, Pikosatelit

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 5. 2014

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Ivo Veřtát, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Electrical Engineering

Master programme / field:
Electrical Engineering and Informatics / Telecommunication and Multimedia Systems