@MastersThesis{Viot:2015:DeBPCo,
author = "Viot, Diego Dutra",
title = "Demodulador BPSK completamente digital para telecomando em
sat{\'e}lites artificiais",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2015",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2015-04-30",
keywords = "demodulador BPSK, telecomando, TT\&C, BPSK demodulator,
telecommand.",
abstract = "A troca de informa{\c{c}}{\~o}es entre um sat{\'e}lite
artificial e os sistemas de solo requer um canal eficiente de
comunica{\c{c}}{\~a}o. Esta disserta{\c{c}}{\~a}o prop{\~o}e
uma arquitetura de um demodulador Binary Phase-Shift Keying (BPSK)
completamente digital para o canal de telecomando de miss{\~o}es
espaciais, focando no contexto das miss{\~o}es do INPE. A
proposta {\'e} baseada em um demodulador desenvolvido na
d{\'e}cada de 80 e proporciona uma melhoria no seu desempenho
atrav{\'e}s da aplica{\c{c}}{\~a}o de t{\'e}cnicas de
processamento digital de sinais para a recupera{\c{c}}{\~a}o do
sincronismo tanto de portadora como de s{\'{\i}}mbolo. Al{\'e}m
dos telecomandos modulados em BPSK a serem demodulados, a
portadora ascendente carrega tons de localiza{\c{c}}{\~a}o para
realizar medidas de \emph{range e range rate} do sat{\'e}lite.
Assim, as estimativas dos par{\^a}metros de
sincroniza{\c{c}}{\~a}o s{\~a}o tomadas a partir de amostras do
sinal recebido e filtrado. Discuss{\~o}es sobre as t{\'e}cnicas
adotadas s{\~a}o apresentadas, levando-se em
considera{\c{c}}{\~a}o o compromisso entre desempenho e
complexidade. O modelo do sistema do demodulador proposto {\'e}
detalhado em termos das equa{\c{c}}{\~o}es e
estat{\'{\i}}sticas dos sinais. Dentre as solu{\c{c}}{\~o}es
adotadas, destacamos: (i) a estrutura n{\~a}o-linear dobradora de
frequ{\^e}ncia em conjunto com um \emph{All-Digital
Phase-Locked} Loop (ADPLL), usada para a recupera{\c{c}}{\~a}o
da subportadora BPSK, ou seja, do desvio de fase e de
frequ{\^e}ncia; (ii) a estrutura n{\~a}o-linear
atrasa-e-multiplica seguida de um filtro de banda estreita, para a
recupera{\c{c}}{\~a}o do atraso de s{\'{\i}}mbolo; e (iii) o
filtro casado, para a detec{\c{c}}{\~a}o de dados. Os
estimadores usados s{\~a}o do tipo feedfoward e operam em
paralelo, minimizando o tempo de aquisi{\c{c}}{\~a}o do
sincronismo. Os resultados da proposta constaram da
avalia{\c{c}}{\~a}o dos estimadores, feita em termos da
vari{\^a}ncia de suas estimativas, e da medida do desempenho da
configura{\c{c}}{\~a}o final, em termos da taxa de erro de bits
(BER). Esta {\'u}ltima alcan{\c{c}}ou um resultado muito bom,
apresentando perda de aproximadamente 0,5 dB em
compara{\c{c}}{\~a}o ao resultado te{\'o}rico. Detalhes dos
principais resultados s{\~a}o apresentados, bem como algumas
perspectivas de estudos futuros. ABSTRACT: The information
exchange between a satellite and the ground systems requires an
efficient channel of communication. This work presents the
architecture of an all-digital Binary Phase-Shift Keying (BPSK)
demodulator developed to be applied in the telecommand link of
space applications, especially for INPEs satellites. The proposed
demodulator is based on a demodulator developed 30 years ago and
brings performance enhancement by the application of digital
signal processing techniques to accomplish the carrier and clock
synchronism. Besides the BPSK modulated telecommand information to
be demodulated, the ascending carrier bears the tracking tones.
The estimates of the synchronization parameters are then taken
from samples of the received and filtered signal. Discussions on
the adopted techniques are shown, where the trade-off between
performance and complexity is observed. The proposed system model
is detailed by means of block diagrams, and of signals equations
and statistics. The adopted solutions are: (i) the frequency
doubler non-linear structure used along with an All-Digital
Phase-Locked Loop (ADPLL) in order to recover the BPSK subcarrier,
i.e. the phase and frequency offsets; (ii) the delay-and-multiply
non-linear structure followed by a narrowband filter to recover
the symbol delay; and (iii) the matched filter to perform data
detection. The employed estimators are feedfoward, and they
operate in parallel, diminishing the acquisition time of
synchronization. The used estimators are evaluated in terms of the
variance of its estimates and the performance of the final
configuration is assessed in terms of bit error rate (BER). The
latter has shown a very good result, with losses of 0.5 dB
approximately for comparison to the theoretical result. Details of
the main results are presented as well as some study perspectives
for future applications.",
committee = "Rossi, Jos{\'e} Osvaldo (presidente) and Ambrosio, Ana Maria
(orientadora) and Lucena, Antonio Mac{\'{\i}}lio Pereira de
(orientador) and Mota, Jo{\~a}o C{\'e}sar Moura",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "All digital BPSK demodulator for telecommand of artificial
satellites",
language = "pt",
pages = "97",
ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3JPLNNS",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3JPLNNS",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "16 abr. 2024"
}