Aquisição de frequência em sinais de satélites de baixa órbita por meio do critério da máxima correntropia

Autor: Cavalcante, Hugo Rafael Gonçalves
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFRNUniversidade Federal do Rio Grande do NorteUFRN.
Druh dokumentu: masterThesis
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Satélites de baixa órbita (LEO) se deslocam a altíssimas velocidades e são capazes de circunscrever o planeta por diversas vezes em um mesmo dia. Esse ambiente muito dinâmico induz valores consideráveis de deslocamento Doppler e aceleração Doppler nos sinais de comunicações espaciais, o que é conhecido como deslocamento Doppler dinâmico. Estabelecer comunicação com esses sistemas é um processo de múltiplas tarefas e, devido ao deslocamento Doppler dinâmico, uma das mais críticas é a aquisição fina da frequência da portadora. Diversos trabalhos já investigaram técnicas de estimação de frequência de sinais de satélite considerando ambientes de comunicação caracterizados pelo ruído aditivo Gaussiano branco (AWGN). Entretanto, os efeitos do ruído impulsivo também devem ser considerados em uma caracterização mais fiel do cenário de comunicação dos satélite LEO. Este trabalho introduz um novo método de aquisição de frequência para satélites de baixa órbita baseado no cálculo de similaridade obtido com o critério de máxima correntropia. A correntropia se mostra muito eficiente no processamento de sinais com ruído não-gaussiano, especialmente em ambientes de ruído impulsivo. Foi investigada a robustez da técnica proposta neste trabalho em um ambiente de comunicação caracterizado pelo ruído impulsivo, e seu desempenho foi comparado com o obtido por abordagens clássicas, baseadas no critério de erro médio quadrado. O método de aquisição fina da frequência da portadora de satélites LEO proposto neste trabalho pode ser usado no desenvolvimento de um decodificador completo para sinais do Sistema Brasileiro de Coleta de Dados Ambientais (SBCD ou SBCDA) e o sistema Franco-Americano de coleta de dados ambientais (ARGOS).
Low-earth orbit (LEO) satellites move at very high speeds and can circumscribe the planet several times in a single day. These high dynamics environments induce considerable Doppler shift and Doppler rate values in spatial communications signals, which is known as dynamic Doppler shift. Establishing communication with these systems is a multi-task process and, due to the dynamic Doppler shift, a critical task is the fine acquisition of the carrier frequency. Several studies have investigated frequency estimation techniques of satellite signals, considering communication environments characterized by additive white Gaussian noise (AWGN). However, the effects of impulsive noise should also be considered in a more accurate characterization of the LEO satellite communication scenario. This work introduces a new method of frequency acquisition for low-orbit satellites based on similarity calculus by maximum correntropy criterion. Due to some of its properties, correntropy is very efficient in the processing of non-Gaussian signals, especially in impulsive noise environments. It was investigated the robustness of the technique proposed in this work on a communication environment characterized by impulsive noise, and compare its performance with that obtained by a classical approach, based on the correlation coefficient. The carrier frequency acquisition method for LEO satellites proposed in this work can be used in the development of a decoder for signals from the Brazilian Environmental Data Collection System (SBCD or SBCDA) and Franco-American Environmental Data Collection System (ARGOS).
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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