RU2157593C1 - Method for tracing signal delay and device which implements said method - Google Patents
Method for tracing signal delay and device which implements said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2157593C1 RU2157593C1 RU99113905A RU99113905A RU2157593C1 RU 2157593 C1 RU2157593 C1 RU 2157593C1 RU 99113905 A RU99113905 A RU 99113905A RU 99113905 A RU99113905 A RU 99113905A RU 2157593 C1 RU2157593 C1 RU 2157593C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- time
- reset
- delay
- adder
- signal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам и устройствам временной синхронизации для систем связи, в том числе с широкополосными сигналами. Изобретение также относится, но не ограничивается этим, к сотовым системам радиосвязи множественного доступа с кодовым разделением каналов (СDМА), базовым и мобильным станциям, использующим методы временной синхронизации. The invention relates to the field of radio engineering, in particular to methods and devices for time synchronization for communication systems, including with broadband signals. The invention also relates, but is not limited to, code division multiple access (CDMA) cellular radio communication systems, base stations and mobile stations using time synchronization methods.
Система слежения за временной задержкой сигнала используется для любой цифровой системы связи. Осуществление постоянной временной подстройки приемника необходимо в силу неидеальности часов приемника и передатчика. Кроме того, в системах подвижной связи расстояние между приемником и передатчиком, а следовательно, задержка сигнала изменяется в силу перемещения мобильной станции. A signal delay tracking system is used for any digital communication system. The implementation of a constant temporary adjustment of the receiver is necessary due to the imperfect clock of the receiver and transmitter. In addition, in mobile communication systems, the distance between the receiver and the transmitter, and therefore the signal delay, changes due to the movement of the mobile station.
Временное слежение в системах цифровой радиосвязи строится на основе формирования оценки временной ошибки синхронизации и последующей ее коррекции. Для формирования оценки временной ошибки обычно используется временной дискриминатор, оценивающий производную корреляционной функции полезного сигнала. Time tracking in digital radio communication systems is based on the formation of an estimate of the temporary synchronization error and its subsequent correction. To form an estimate of the time error, a time discriminator is usually used, which estimates the derivative of the correlation function of the useful signal.
При практической реализации системы слежения за задержкой возникает ряд проблем, решение которых связано с поиском компромисса между сложностью технической реализации и точностью слежения за задержкой. Кроме того, система слежения за задержкой является системой с обратной связью, следовательно, необходимо решать проблему устойчивости. Система начального поиска не обеспечивает точной синхронизации приемника и передатчика, следовательно, в начальный период работы система слежения за задержкой должна быстро устранить начальное временное рассогласование. In the practical implementation of the delay tracking system, a number of problems arise, the solution of which is associated with the search for a compromise between the complexity of the technical implementation and the accuracy of tracking the delay. In addition, the delay tracking system is a feedback system, therefore, it is necessary to solve the stability problem. The initial search system does not provide accurate synchronization of the receiver and transmitter, therefore, in the initial period of operation, the delay tracking system should quickly eliminate the initial temporal mismatch.
Решению проблемы временной синхронизации уделяется достаточно большое внимание в работе [1, Дж. Спилкер. Цифровая спутниковая связь. М. "Связь". 1979, с. 387 - 404]. The solution to the problem of time synchronization is given quite a lot of attention in [1, J. Spilker. Digital satellite communications. M. "Communication". 1979, p. 387 - 404].
Типичный вариант выполнения цифрового устройства слежения за задержкой сигнала и алгоритм его реализации рассмотрен в монографии Витерби [2, Принципы широкополосной связи. Andrew J. Viterbi. "CDMA. Principles of Spread Spectrum Communication". Addison-Wesley Wireless Communications Series, p. 60, fig. 3.6, 1995]. В данном устройстве используется слежение за задержкой типа "опережение-запаздывание", которое работает недостаточно эффективно, вследствие постоянного колебания временной позиции демодулятора вокруг истинной временной позиции принимаемого сигнала, кроме того, недостатком такого способа является медленное вхождение в синхронизм. A typical embodiment of a digital device for tracking the signal delay and an algorithm for its implementation are discussed in the Viterbi monograph [2, Principles of Broadband Communication. Andrew J. Viterbi. "CDMA. Principles of Spread Spectrum Communication." Addison-Wesley Wireless Communications Series, p. 60, fig. 3.6, 1995]. This device uses tracking delay type "advance-delay", which does not work effectively, due to the constant fluctuation of the temporal position of the demodulator around the true time position of the received signal, in addition, the disadvantage of this method is the slow entry into synchronism.
Известно также устройство и алгоритм его реализации, описанный [3, Дж. Дж. Олмос, Р. Агусти "Анализ и проектирование схемы слежения за задержкой второго порядка в системе CDMA", J. J. Olmos, R. Agusti. Analysis and design of the second order delay-lock loop in a CDMA system. IEEE 0-7803-0673- 2/92, 1992, стр. 221 - 224]. Это устройство содержит три параллельные ветви обработки, вторая и третья из которых содержат последовательно соединенные перемножитель, фильтр и квадратор в каждой ветви обработки, при этом перемножитель и фильтр в каждой ветви обработки выполняют функцию корреляторов, на выходе которых формируются значения корреляционных функций входного сигнала и его запаздывающей и опережающей копий, а первая ветвь обработки содержит перемножитель, на выходе которого появляется информационный сигнал, который содержится во входном широкополосном сигнале, а также это устройство содержит генератор псевдослучайных последовательностей, сумматор, фильтр низкой частоты в кольце обратной связи и управляемый генератор. There is also known a device and an algorithm for its implementation, described [3, J. J. Olmos, R. Agusti, “Analysis and Design of a Second-Order Delay Tracking Scheme in the CDMA System,” J. J. Olmos, R. Agusti. Analysis and design of the second order delay-lock loop in a CDMA system. IEEE 0-7803-0673-2/92, 1992, pp. 221 to 224]. This device contains three parallel processing branches, the second and third of which contain a series-connected multiplier, filter and quadrator in each processing branch, while the multiplier and filter in each processing branch function as correlators, at the output of which the values of the correlation functions of the input signal and its delayed and leading copies, and the first processing branch contains a multiplier, at the output of which an information signal appears, which is contained in the input broadband signal, and this device comprises a generator of pseudo-random sequences, an adder, a low-pass filter in the feedback controllable ring and the generator.
Недостатками этого устройства и алгоритма его реализации является длительный переходный процесс компенсации начальных расстроек по задержке и низкая устойчивость цифровой реализации алгоритма. The disadvantages of this device and the algorithm for its implementation is the long transition process of compensating for the initial delays in the delay and the low stability of the digital implementation of the algorithm.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является устройство и алгоритм его реализации, описанные в статье А.Гонзалес, В.Руис, М. И.Лопес, С.Валдеолмиллос [4, "Моделирование устройства слежения за задержкой второго порядка в условиях многолучевого распространения". А. Gonzalez, В. Ruiz, M. I. Lopez, С. Valdeolmillos. Simulation of a second order delay locked loop ib multipath environment. IEEE 0-7803-1266-X/93]. The closest technical solution to the claimed invention is a device and an algorithm for its implementation, described in the article by A. Gonzales, V. Ruiz, M. I. Lopez, S. Valdeolmillos [4, "Modeling a tracking device for the second-order delay in multipath conditions" . A. Gonzalez, B. Ruiz, M. I. Lopez, C. Valdeolmillos. Simulation of a second order delay locked loop ib multipath environment. IEEE 0-7803-1266-X / 93].
Это устройство содержит (фиг. 1) три параллельные ветви обработки, первая из которых содержит перемножитель, на выходе которого появляется информационный сигнал, который содержится во входном широкополосном сигнале, а вторая и третья - последовательно соединенные перемножитель, фильтр и квадратор в каждой ветви обработки, при этом перемножитель и фильтр во второй и третьей ветвях обработки выполняют функцию корреляторов, на выходе которых формируются значения взаимно корреляционных функций входного сигнала и его запаздывающей и опережающей копий, а также содержит генератор псевдослучайных последовательностей, сумматор, фильтр низкой частоты в кольце обратной связи и управляемый генератор. This device contains (Fig. 1) three parallel processing branches, the first of which contains a multiplier, at the output of which an information signal appears, which is contained in the input broadband signal, and the second and third - series-connected multiplier, filter and quadrator in each processing branch, in this case, the multiplier and the filter in the second and third processing branches perform the function of correlators, at the output of which the values of the cross-correlation functions of the input signal and its delayed and advanced copies of the guide, and comprises a generator of pseudo-random sequences, an adder, a low-pass filter in the feedback controllable ring and the generator.
При временной рассинхронизации принимаемого сигнала и сигнала, генерируемого генератором ПСП, величины корреляционных функций не равны в каналах опережения и отставания. На выходе сумматора присутствует разностный сигнал, характеризующий ошибку временной синхронизации. Временная позиция опорного генератора изменяется до тех пор, пока сигнал ошибки не станет равным нулю. When the received signal and the signal generated by the SRP generator are temporarily out of sync, the values of the correlation functions are not equal in the lead and lag channels. At the output of the adder there is a difference signal characterizing a time synchronization error. The temporary position of the reference oscillator is changed until the error signal becomes zero.
Недостатками такого подхода к слежению за задержкой являются длительный переходный процесс компенсации начальных расстроек по задержке и низкая устойчивость цифровой реализации алгоритма. The disadvantages of this approach to delay tracking are the lengthy transient process of compensating for the initial delays in the delay and the low stability of the digital implementation of the algorithm.
Задача, на решение которой направлены заявляемый способ слежения за временной задержкой сигнала и устройство для его реализации, - это ускорение переходного процесса компенсации начальных расстроек по задержке и повышение устойчивости системы при наличии обратной связи. The task to which the claimed method of tracking the time delay of the signal and a device for its implementation are directed is to accelerate the transition process to compensate for the initial delays in the delay and increase the stability of the system in the presence of feedback.
Поставленная задача решается следующим образом. The problem is solved as follows.
Во-первых, в способ слежения за временной задержкой сигнала, при котором осуществляют начальный поиск временной задержки сигнала τo, заключающийся в том, что формируют опорные сигналы, соответствующие временным позициям τo-K•Δτ и τo+K•Δτ, где К - коэффициент, характеризующий апертуру временного дискриминатора, Δτ - длительность чипа псевдослучайной последовательности, вычисляют корреляцию входного и опорных сигналов, формируя таким образом оценки корреляционной функции в моменты времени - K•Δτ и K•Δτ, дополнительно вводят следующую последовательность операций:
- начальный поиск временной задержки сигнала осуществляют с точностью до половины чипа псевдослучайной последовательности, равного Δτ,
- дополнительно формируют опорный сигнал, соответствующий временной задержке τo, при этом все опорные сигналы формируют при К, лежащем в интервале [0,25, 0,5],
- вычисляют корреляцию входного и опорного сигнала в момент времени, равный нулю, формируя, таким образом, дополнительную оценку корреляционной функции,
- восстанавливают корреляционную функцию сигнала с использованием всех полученных оценок в интервале от -0,5Δτ до 0,5Δτ,
- определяют временную позицию τ1, соответствующую максимальному значению восстановленной корреляционной функции,
- далее в течение всего времени приема сигнала:
- формируют опорные сигналы, соответствующие моментам времени τ1, τ1-L•K•Δτ и τ1+L•K•Δτ, где L - коэффициент поправки апертуры временного дискриминатора, L меньше единицы,
- вычисляют корреляцию входного и опорных сигналов, формируя, таким образом, оценку корреляционной функции в моменты времени -L•K•Δτ, ноль и L•K•Δτ,
- определяют максимальное значение корреляционной функции, при этом:
- если максимальное значение корреляционной функции окажется в момент времени -L•K•Δτ, корректируют временную позицию τ1 на величину M•L•K•Δτ, где М меньше или равно единице и является коэффициентом, характеризующим величину шага перестройки,
- если максимальное значение корреляционной функции окажется в момент времени L•K•Δτ, то корректируют временную позицию τ1 на величину M•L•K•Δτ,
- если максимальное значение корреляционной функции окажется в момент времени, равный нулю, то временную позицию τ1 не изменяют.Firstly, in the method of tracking the time delay of the signal, in which the initial search for the time delay of the signal τ o is carried out, namely, that reference signals are generated corresponding to the time positions τ o -K • Δτ and τ o + K • Δτ, where K is the coefficient characterizing the aperture of the time discriminator, Δτ is the duration of the pseudo-random sequence chip, the correlation of the input and reference signals is calculated, thereby forming estimates of the correlation function at time instants - K • Δτ and K • Δτ, and the following sequence of operations:
- the initial search for the time delay of the signal is carried out with an accuracy of half the pseudo-random sequence chip equal to Δτ
- additionally form a reference signal corresponding to a time delay τ o , while all the reference signals form when K lying in the interval [0.25, 0.5],
- calculate the correlation of the input and reference signal at the time instant equal to zero, thus forming an additional estimate of the correlation function,
- restore the correlation function of the signal using all the estimates obtained in the range from -0.5Δτ to 0.5Δτ,
- determine the temporary position τ 1 corresponding to the maximum value of the restored correlation function,
- Further, during the entire time the signal is received:
- form reference signals corresponding to time instants τ 1 , τ 1 -L • K • Δτ and τ 1 + L • K • Δτ, where L is the correction coefficient of the aperture of the temporary discriminator, L is less than unity,
- calculate the correlation of the input and reference signals, thus forming an estimate of the correlation function at time points -L • K • Δτ, zero and L • K • Δτ,
- determine the maximum value of the correlation function, while:
- if the maximum value of the correlation function is at the time point -L • K • Δτ, correct the temporary position τ 1 by the value M • L • K • Δτ, where M is less than or equal to unity and is a coefficient characterizing the magnitude of the tuning step,
- if the maximum value of the correlation function is at the time L • K • Δτ, then adjust the temporary position τ 1 by the value M • L • K • Δτ,
- if the maximum value of the correlation function is at time zero, then the temporary position τ 1 do not change.
Во-вторых, в устройство слежения за задержкой сигнала, содержащее, по меньшей мере, три параллельные ветви обработки, первая ветвь из которых содержит перемножитель, а вторая и третья ветви - последовательно соединенные перемножитель, первый сумматор со сбросом, квадратор и второй сумматор со сбросом, при этом последовательно соединенные перемножитель, первый сумматор со сбросом, квадратор и второй сумматор со сбросом в каждой ветви обработки являются квадратурным коррелятором, и генератор псевдослучайных последовательностей, при этом первые входы перемножителей соединены с выходами генератора псевдослучайных последовательностей, дополнительно введены:
- в первую ветвь обработки последовательно соединенные первый сумматор со сбросом, квадратор и второй сумматор со сбросом, при этом последовательно соединенные перемножитель и первый сумматор со сбросом являются демодулятором, выход которого является информационным выходом устройства,
- а в устройство - блок задержки, блок коммутации, блок управления, при этом соответственно введены новые связи: вход блока задержки и первый вход блока коммутации объединены и являются сигнальным входом устройства, первый, второй, третий и четвертый выходы блока задержки подключены к входам блока коммутации, при этом четвертый выход соединен со вторым входом перемножителя в первой ветви обработки, вторые входы перемножителей во второй и третьей ветвях обработки соединены соответственно с первым и вторым выходом блока коммутации, выходы вторых сумматоров со сбросом с каждой ветви обработки соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока управления, первый выход блока управления соединен со вторыми входами вторых сумматоров со сбросом в каждой ветви обработки, второй выход блока управления подключен ко вторым входам первых сумматоров со сбросом в каждой ветви обработки, третий выход блока управления соединен со входом генератора псевдослучайных последовательностей, а четвертый выход блока управления подключен к коммутатору.Secondly, to a signal delay tracking device, comprising at least three parallel processing branches, the first branch of which contains a multiplier, and the second and third branches - series-connected multiplier, a first adder with a reset, a quadrator and a second adder with a reset wherein a series-connected multiplier, a first reset adder, a quadrator and a second reset adder in each processing branch are a quadrature correlator, and a pseudo-random sequence generator, wherein ervye inputs of multipliers connected to the outputs of the pseudorandom sequence generator is further introduced:
- in the first processing branch, the first adder with a reset, the quadrator and the second adder with a reset are connected in series, while the series multiplier and the first adder with a reset are a demodulator, the output of which is the information output of the device,
- and the device contains a delay unit, a switching unit, a control unit, and new connections are accordingly introduced: the input of the delay unit and the first input of the switching unit are combined and are the signal input of the device, the first, second, third and fourth outputs of the delay unit are connected to the inputs of the unit switching, while the fourth output is connected to the second input of the multiplier in the first processing branch, the second inputs of the multipliers in the second and third processing branches are connected respectively to the first and second output of the switching unit, the outputs are of the three adders with a reset from each processing branch are connected respectively to the first, second and third inputs of the control unit, the first output of the control unit is connected to the second inputs of the second adders with a reset in each processing branch, the second output of the control unit is connected to the second inputs of the first adders with a reset to of each processing branch, the third output of the control unit is connected to the input of the pseudo-random sequence generator, and the fourth output of the control unit is connected to the switch.
Сопоставительный анализ заявляемого способа слежения за задержкой сигнала и устройства для его реализации с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение обладает новизной. Сопоставительный анализ с другими техническими решениями [1 - 3] не позволил выявить признаки, заявленные в отличительной части формулы изобретения. A comparative analysis of the proposed method for tracking the delay of the signal and the device for its implementation with the prototype shows that the claimed technical solution has novelty. Comparative analysis with other technical solutions [1 - 3] did not reveal the features claimed in the characterizing part of the claims.
Введение новых признаков в формулу предлагаемого изобретения (способа и устройства) позволило решить проблему устойчивости системы при наличии обратной связи, исключить скачки временного положения опорного генератора. The introduction of new features in the formula of the invention (method and device) made it possible to solve the problem of system stability in the presence of feedback, to exclude jumps in the temporary position of the reference generator.
Следовательно, изобретение отвечает критериям "новизна", "существенные отличия", "неочевидность" и соответствует изобретательскому уровню. Therefore, the invention meets the criteria of "novelty", "significant differences", "non-obviousness" and corresponds to the inventive step.
Описание изобретения поясняется графическими материалами. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства-прототипа. На фиг. 2 - блок-схема заявляемого устройства слежения за временной задержкой сигнала. На фиг. 3 представлена схема блока задержки 14, схема приведена в качестве примера реализации, на которой показана коммутация выходных сигналов с блока задержки. The description of the invention is illustrated by graphic materials. In FIG. 1 shows a block diagram of a prototype device. In FIG. 2 is a block diagram of the inventive tracking device for the time delay of the signal. In FIG. 3 is a diagram of a delay unit 14, a diagram is given as an example of an implementation, which shows the switching of output signals from a delay unit.
Устройство-прототип (фиг. 1) содержит: три параллельные ветви обработки, первая из которых содержит перемножитель 1, а вторая и третья - последовательно соединенные перемножитель, фильтр и квадратор в каждой ветви обработки, при этом перемножитель и фильтр во второй и третьей ветвях обработки выполняют функцию корреляторов, т.е. первая ветвь обработки содержит последовательно соединенные перемножитель 2, фильтр низкой частоты 3, квадратор 4, вторая ветвь обработки содержит перемножитель 5, фильтр низкой частоты 6 и квадратор 7, сумматор 8, фильтр низкой частоты 9, генератор 10, управляемый напряжением, и генератор 11 псевдослучайной последовательности. The prototype device (Fig. 1) contains: three parallel processing branches, the first of which contains a
Заявляемое устройство слежения за временной задержкой сигнала (фиг. 2) содержит: три параллельные ветви обработки, каждая из которых содержит последовательно соединенные перемножитель, первый сумматор со сбросом, квадратор и второй сумматор со сбросом, при этом последовательно соединенные перемножитель, первый сумматор со сбросом, квадратор и второй сумматор со сбросом в каждой ветви обработки являются квадратурными корреляторами, т.е. первая ветвь обработки содержит последовательно соединенные перемножитель 1, первый сумматор со сбросом 11, квадратор 12 и второй сумматор со сбросом 13, причем последовательно соединенные перемножитель и первый сумматор со сбросом являются демодулятором, выход которого является информационным выходом устройства, вторая ветвь обработки содержит последовательно соединенные перемножитель 2, первый сумматор со сбросом 3, квадратор 4 и второй сумматор со сбросом 5, третья ветвь обработки содержит последовательно соединенные перемножитель 6, первый сумматор со сбросом 7, квадратор 8 и второй сумматор со сбросом 9; генератор псевдослучайной последовательности 10, блок задержки 14, блок коммутации 15 и блок управления 16, при этом первые входы перемножителей 1, 2, 6 соединены с выходами генератора псевдослучайных последовательностей 10, вход блока задержки 14 и первый вход блока коммутации 15 объединены и являются сигнальным входом устройства, первый, второй, третий и четвертый выходы блока задержки 14 подключены к входам блока коммутации 15, при этом четвертый выход блока коммутации 15 соединен со вторым входом перемножителя 1 в первой ветви обработки, вторые входы перемножителей 2 и 6 во второй и третьей ветвях обработки соединены соответственно с первым и вторым выходом блока коммутации 15, выходы вторых сумматоров со сбросом 5, 9 и 13 с каждой ветви обработки соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока управления 16, первый выход блока управления 16 соединен со вторыми входами вторых сумматоров со сбросом 5, 9, 13 в каждой ветви обработки, второй выход блока управления 16 подключен ко вторым входам первых сумматоров со сбросом 3, 7, 11 в каждой ветви обработки, третий выход блока управления 16 соединен со входом генератора псевдослучайных последовательностей 10, а четвертый выход блока управления 16 подключен к коммутатору 15. The inventive device for monitoring the time delay of the signal (Fig. 2) contains: three parallel processing branches, each of which contains a series-connected multiplier, a first adder with a reset, a quadrator and a second adder with a reset, while a series-connected multiplier, a first adder with a reset, the quadrator and the second adder with a reset in each processing branch are quadrature correlators, i.e. the first processing branch contains a series-connected multiplier 1, the first adder with a reset 11, the quadrator 12 and the second adder with a reset 13, and the series-connected multiplier and the first adder with a reset are a demodulator, the output of which is the information output of the device, the second branch of processing contains a series-connected multiplier 2, the first adder with reset 3, the quadrator 4 and the second adder with reset 5, the third processing branch contains a series-connected multiplier 6, p the first adder with reset 7, the quadrator 8 and the second adder with reset 9; a pseudo-random sequence generator 10, a delay unit 14, a switching unit 15 and a control unit 16, while the first inputs of the multipliers 1, 2, 6 are connected to the outputs of the pseudo-random sequence generator 10, the input of the delay unit 14 and the first input of the switching unit 15 are combined and are a signal input devices, the first, second, third and fourth outputs of the delay unit 14 are connected to the inputs of the switching unit 15, while the fourth output of the switching unit 15 is connected to the second input of the multiplier 1 in the first processing branch, the second odes of multipliers 2 and 6 in the second and third processing branches are connected respectively to the first and second output of the switching unit 15, the outputs of the second adders with reset 5, 9 and 13 from each processing branch are connected respectively to the first, second and third inputs of the control unit 16, the first the output of the control unit 16 is connected to the second inputs of the second adders with a reset 5, 9, 13 in each processing branch, the second output of the control unit 16 is connected to the second inputs of the first adders with a reset 3, 7, 11 in each processing branch, the third output of the control unit eniya 16 is connected to the input of pseudo-random sequences generator 10, and a fourth output of the control unit 16 is connected to the switch 15.
Блок задержки 14 (фиг. 3) содержит первый 17, второй 18, третий 19 и четвертый 20 элементы задержки. The delay unit 14 (Fig. 3) contains the first 17, second 18, third 19 and fourth 20 delay elements.
Заявляемый "Способ слежения за временной задержкой сигнала" реализуют, используя блок-схему устройств, изображенных на фиг. 2 и 3, следующим образом. The inventive “Method for monitoring the time delay of a signal” is implemented using the block diagram of the devices shown in FIG. 2 and 3, as follows.
Предварительно проводят начальный поиск временной задержки сигнала τo с точностью до половины чипа псевдослучайной последовательности, равного Δτ.
Входной широкополосный сигнал поступает на вход блока задержки 14 и первый вход блока коммутации 15.Preliminarily, an initial search for the time delay of the signal τ o is carried out with an accuracy of half the pseudo-random sequence chip equal to Δτ.
The input broadband signal is input to the delay unit 14 and the first input of the switching unit 15.
Величина апертуры временного дискриминатора в режиме слежения KΔτ на первом шаге при вхождении в синхронизм выбирается достаточно большой и определяется, исходя из ширины априорного интервала возможных значений временного положения. Блок задержки 14 (фиг. 3) в этом случае использует четыре элемента задержки 17, 18, 19 и 20. Апертура временного дискриминатора LKΔτ, на который осуществляется задержка сигнала в каждом элементе задержки, должна быть меньше величины шага перестройки генератора ПСП 10, так как в этом случае можно "перепрыгнуть" через точную временную позицию. В то же время, увеличение апертуры временного дискриминатора также нежелательно, так как это приводит к ухудшению оценки производной корреляционной функции сигнала. В режиме слежения используются два элемента задержки 18 и 19. Если требуемое временное разрешение системы слежения равно 1/8 Δτ, то при реализации устройства слежения за временной задержкой сигнала следует положить LK равным 1/8 (LK = 1/8). The value of the aperture of the time discriminator in the tracking mode KΔτ at the first step when entering synchronism is selected large enough and is determined based on the width of the a priori interval of the possible values of the time position. The delay unit 14 (Fig. 3) in this case uses four
Блок коммутации 15 осуществляет коммутацию выходных сигналов с блока задержки 14, как показано на фиг. 3. Выходные сигналы с блока коммутации 15 поступают на вторые входы перемножителей 2 и 6 соответственно второй и третьей ветвей обработки. А на второй вход перемножителя 1 первой ветви обработки поступает сигнал с четвертого выхода блока задержки 14. На первые входы перемножителей 1, 2 и 3 всех ветвей обработки поступает псевдослучайная последовательность с генератора ПСП 10, который формирует опорные сигналы, соответствующие временным позициям τo-K•Δτ, τo и τo+K•Δτ, где К - коэффициент, характеризующий апертуру временного дискриминатора (временной сдвиг в сторону опережения и отставания), Δτ - длительность чипа псевдослучайной последовательности, и формирует опорный сигнал, соответствующий временной задержке τo, при этом все опорные сигналы формируют при К, лежащем в интервале [0,25, 0,5].The switching unit 15 switches the output signals from the delay unit 14, as shown in FIG. 3. The output signals from the switching unit 15 are fed to the second inputs of the multipliers 2 and 6, respectively, of the second and third processing branches. And the second input of the
Вычисляют корреляцию входного и опорного сигналов, формируя таким образом оценку в момент времени, равный нулю, для выполнения этих операций используют первую ветвь обработки, в которой последовательно соединенные перемножитель 1, первый сумматор со сбросом 11, квадратор 12 и второй сумматор со сбросом 13 выполняют функцию квадратурного коррелятора. The correlation of the input and reference signals is calculated, thus forming an estimate at a time instant equal to zero, to perform these operations, use the first processing branch, in which the
Вычисляют корреляцию входного и опорного сигналов, формируя таким образом оценки корреляционной функции в момент времени K•Δτ (в сторону опережения), для выполнения этих операций используют вторую ветвь обработки, в которой последовательно соединенные перемножитель 2, первый сумматор со сбросом 3, квадратор 4 и второй сумматор со сбросом 5 выполняют функцию квадратурного коррелятора. The correlation of the input and reference signals is calculated, thus forming estimates of the correlation function at time moment K • Δτ (in the lead), to perform these operations, use the second processing branch, in which the multiplier 2 is connected in series, the first adder with reset 3, quadrator 4 and the second adder with reset 5 perform the function of a quadrature correlator.
Вычисляют корреляцию входного и опорного сигналов, формируя таким образом оценки корреляционной функции в момент времени -K•Δτ (в сторону отставания), для выполнения этих операций используют третью ветвь обработки, в которой последовательно соединенные перемножитель 6, первый сумматор со сбросом 7, квадратор 8 и второй сумматор со сбросом 9 выполняют функцию квадратурного коррелятора. The correlation of the input and reference signals is calculated, thus forming estimates of the correlation function at the moment of time -K • Δτ (in the lag direction), to perform these operations, use the third processing branch, in which the multiplier 6 is connected in series, the first adder with reset 7, quadrator 8 and the second adder with reset 9 perform the function of a quadrature correlator.
Выходные сигналы с каждой ветви обработки поступают на блок управления 16. После получения первой оценки блок управления 16 осуществляет интерполяцию и вычисление временной позиции, соответствующей максимальному значению восстановленной корреляционной функции, после чего по выходному сигналу с блока управления 16 генератор ПСП 10 формирует опорные сигналы, соответствующие моментам временит τ1, τ1-L•K•Δτ и τ1+L•K•Δτ, где L - коэффициент поправки апертуры временного дискриминатора, L меньше единицы (L < 1), т.е. выполняет первую коррекцию временной позиции.The output signals from each processing branch are sent to the control unit 16. After receiving the first estimate, the control unit 16 interpolates and calculates the time position corresponding to the maximum value of the restored correlation function, after which the output signal 10 generates reference signals from the control unit 16 at times τ 1 , τ 1 -L • K • Δτ and τ 1 + L • K • Δτ, where L is the correction coefficient of the aperture of the temporary discriminator, L is less than unity (L <1), i.e. Performs the first time position correction.
Параллельно по выходному сигналу с блока управления 16 блок коммутации 15 коммутирует выходные сигналы элементов линии задержки 17 и 20 в положения, противоположные показанным на фиг. 3, после этого их положение не меняется в течение всего времени демодуляции луча сигнала. In parallel with the output signal from the control unit 16, the switching unit 15 switches the output signals of the
Вычисляют корреляцию входного и опорных сигналов, формируя, таким образом, оценку корреляционной функции в моменты времени -L•K•Δτ, ноль L•K•Δτ.
Затем блок управления 16 переходит в режим слежения, сравнивает величины накопления, полученные в сумматорах 5, 9 и 13, определяет максимальное значение корреляционной функции и по результатам сравнения корректирует временную позицию следующим образом:
- если максимальное значение корреляционной функции (накопление в сумматоре со сбросом 9) окажется в момент времени -L•K•Δτ, то корректируют временную позицию τ1 в сторону запаздывания на величину -M•L•K•Δτ, где М меньше или равно единице (М ≤ 1) и является коэффициентом, характеризующим величину шага перестройки,
- если максимальное значение корреляционной функции (накопление в сумматоре со сбросом 5) окажется в момент времени L•K•Δτ, то корректируют временную позицию τ1 в сторону опережения на величину M•L•K•Δτ, где М меньше или равно единице (М ≤ 1) и является коэффициентом, характеризующим величину шага перестройки,
- если максимальное значение корреляционной функции (накопление в сумматоре 13) окажется в момент времени, равный нулю, то временную позицию τ1 не изменяют.The correlation of the input and reference signals is calculated, thus forming an estimate of the correlation function at time points -L • K • Δτ, zero L • K • Δτ.
Then, the control unit 16 switches to the tracking mode, compares the accumulation values obtained in the adders 5, 9 and 13, determines the maximum value of the correlation function and, based on the comparison results, corrects the time position as follows:
- if the maximum value of the correlation function (accumulation in the adder with a reset of 9) is at the moment of time -L • K • Δτ, then the temporary position τ 1 is adjusted to the delay side by the value -M • L • K • Δτ, where M is less than or equal to unit (M ≤ 1) and is a coefficient characterizing the magnitude of the adjustment step,
- if the maximum value of the correlation function (accumulation in the adder with a reset of 5) is at the moment of time L • K • Δτ, then the temporary position τ 1 is adjusted in the advance direction by the amount M • L • K • Δτ, where M is less than or equal to unity ( M ≤ 1) and is a coefficient characterizing the magnitude of the adjustment step,
- if the maximum value of the correlation function (accumulation in the adder 13) is at time zero, then the temporary position τ 1 do not change.
Блок задержек 14 (фиг. 3) работает следующим образом. Величина K•Δτ, на первом шаге при вхождении в синхронизм выбирается достаточно большой и определяется исходя из ширины априорного интервала возможных значений временного положения. При последующих шагах в режиме слежения значение апертуры временного дискриминатора K•Δτ, существенно меньше (например, LK•Δτ = 1/8Δτ) и может не меняться. Различное значение апертуры временного дискриминатора на первом и на последующих шагах обеспечивается, например, четырьмя линиями задержки, как показано на фиг. 3. На первом шаге задействованы все 4 линии задержки 17 - 20. Со второго шага блок коммутации 15 по управляющему сигналу с блока управления 16 производит отключение первой 17 и четвертой 20 линий задержки. The delay unit 14 (Fig. 3) operates as follows. The value of K • Δτ, at the first step, when entering synchronism, is selected large enough and is determined based on the width of the a priori interval of the possible values of the temporary position. In subsequent steps in the tracking mode, the aperture value of the temporary discriminator K • Δτ is much smaller (for example, LK • Δτ = 1 / 8Δτ) and may not change. The different aperture values of the time discriminator in the first and subsequent steps are provided, for example, by four delay lines, as shown in FIG. 3. At the first step, all 4 delay lines 17 - 20 are involved. From the second step, the switching unit 15, by the control signal from the control unit 16, switches off the first 17 and fourth 20 delay lines.
Блок управления 16 может быть реализован на процессоре и выполняет следующие операции: анализирует значения корреляционных функций, поступающих с каждой из трех ветвей обработки (после сумматоров со сбросом 5, 9, 13). В результате формирует корректирующий сигнал, поступающий на генератор ПСП 10. Корректирующий временной сдвиг на первом и на последующих шагах определяется по разным алгоритмам. На первом шаге по методу полиномиальной аппроксимации определяется положение максимального значения корреляционной функции в пределах всего априорного интервала. Корректирующий временной сдвиг τ1 здесь может принимать различные значения. На втором и последующих шагах блок управления 16 находит максимальное значение из трех поступающих с каждой ветви обработки величин корреляционной функции. Корректирующий временной сдвиг соответствует ветви с максимальным сигналом и может принимать значения -M•L•K•Δτ, ноль и M•L•K•Δτ.
Блок управления осуществляет коммутацию выходных сигналов с блока задержки 14 после первого шага.The control unit 16 can be implemented on the processor and performs the following operations: it analyzes the values of the correlation functions coming from each of the three processing branches (after adders with a reset of 5, 9, 13). As a result, it generates a correction signal supplied to the PSP generator 10. The correction time shift at the first and subsequent steps is determined by different algorithms. At the first step, the position of the maximum value of the correlation function within the entire a priori interval is determined by the method of polynomial approximation. The correction time shift τ 1 here can take on different values. In the second and subsequent steps, the control unit 16 finds the maximum value of the three correlation function values coming from each processing branch. The correcting time shift corresponds to the branch with the maximum signal and can take the values -M • L • K • Δτ, zero and M • L • K • Δτ.
The control unit switches the output signals from the delay unit 14 after the first step.
Кроме того, блок управления 16 посылает команды сброса на сумматоры 3, 5, 7, 9, 11 и 13 в соответствии с интервалами когерентного и некогерентного накопления при формировании корреляционной функции в каждой ветви обработки. In addition, the control unit 16 sends a reset command to the
Таким образом, заявляемые способ и устройство для его реализации, используя переменный шаг анализа и коррекции, позволяют существенно сократить время вхождения в синхронизм при сохранении высокой точности последующего временного слежения, а учет накопления в канале, связанном с демодулятором данных, позволит снизить дисперсию временной ошибки. Thus, the inventive method and device for its implementation, using a variable step of analysis and correction, can significantly reduce the time of entering the synchronism while maintaining high accuracy of the subsequent time tracking, and accounting for accumulation in the channel associated with the data demodulator will reduce the variance of the time error.
Предлагаемое изобретение позволило решить задачу по ускорению переходного процесса компенсации начальных расстроек по задержке, то есть сократить время вхождения в синхронизм, и повышению устойчивости системы при наличии обратной связи. The present invention allowed us to solve the problem of accelerating the transition process of compensating for the initial delays in the delay, that is, to reduce the time of synchronization, and to increase the stability of the system in the presence of feedback.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99113905A RU2157593C1 (en) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | Method for tracing signal delay and device which implements said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99113905A RU2157593C1 (en) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | Method for tracing signal delay and device which implements said method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2157593C1 true RU2157593C1 (en) | 2000-10-10 |
Family
ID=20221900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99113905A RU2157593C1 (en) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | Method for tracing signal delay and device which implements said method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2157593C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100401654C (en) * | 2003-02-04 | 2008-07-09 | Lg电子株式会社 | Fault protection radio link control and reset method for radio communication system |
| RU2486672C1 (en) * | 2012-02-17 | 2013-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Method of monitoring broadband signal delay and apparatus for realising said method |
| RU2548173C2 (en) * | 2013-04-25 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Кулон" | Command radio link digital modem |
| RU2667483C2 (en) * | 2016-11-28 | 2018-09-20 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of highly-precise monitoring wideband signal delay and apparatus for realising said method |
| RU2688920C1 (en) * | 2018-08-28 | 2019-05-23 | Общество с ограниченной ответственностью "КАСКАД" | Apparatus and method for radio communication based on simo-ofdm technology |
| RU2769381C1 (en) * | 2021-08-09 | 2022-03-30 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Signal synchronization method in multichannel radio receivers |
-
1999
- 1999-06-24 RU RU99113905A patent/RU2157593C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100401654C (en) * | 2003-02-04 | 2008-07-09 | Lg电子株式会社 | Fault protection radio link control and reset method for radio communication system |
| RU2486672C1 (en) * | 2012-02-17 | 2013-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Method of monitoring broadband signal delay and apparatus for realising said method |
| RU2548173C2 (en) * | 2013-04-25 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Кулон" | Command radio link digital modem |
| RU2667483C2 (en) * | 2016-11-28 | 2018-09-20 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of highly-precise monitoring wideband signal delay and apparatus for realising said method |
| RU2688920C1 (en) * | 2018-08-28 | 2019-05-23 | Общество с ограниченной ответственностью "КАСКАД" | Apparatus and method for radio communication based on simo-ofdm technology |
| RU2769381C1 (en) * | 2021-08-09 | 2022-03-30 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Signal synchronization method in multichannel radio receivers |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1075089B1 (en) | Correlation detector and communication apparatus | |
| US5898665A (en) | Coherent tracking apparatus and method for CDMA receiver | |
| US5428647A (en) | Method and apparatus for synchronizing a received signal in a digital radio communication system | |
| JP2943617B2 (en) | Direct spread spectrum communication equipment | |
| KR20010013556A (en) | Synchronizer and Method therefor and Communications System Incorporating Same | |
| AU4302699A (en) | Search window delay tracking in code division multiple access communication systems | |
| EA000728B1 (en) | Rake receiver architecture for a mobile demodulator used in a cdma communication system | |
| IL140080A (en) | Pilot strength measurement and multipath delay searcher for cdma receiver | |
| KR0150279B1 (en) | Delay-locked loop code tracking loop for receiver of a code spread communication system | |
| KR101005524B1 (en) | Simple and robust digital code tracking loop for wireless communication systems | |
| US6901106B1 (en) | Delay lock code tracking loop employing multiple timing references | |
| GB2367212A (en) | Correcting local oscillator frequency offset in a direct sequence spread spectreceiver | |
| JP3031350B2 (en) | Spread spectrum demodulator and method | |
| RU2157593C1 (en) | Method for tracing signal delay and device which implements said method | |
| WO2000048346A2 (en) | A non-coherent, non-data-aided pseudo-noise synchronization and carrier synchronization for qpsk or oqpsk modulated cdma system | |
| US7277509B2 (en) | Low complexity frequency-offset correction method | |
| KR100268361B1 (en) | Initial acquisition method of cdma fixed receiver system | |
| US7190940B2 (en) | Method and system for frequency offset estimation | |
| JP2000354077A (en) | Device and method for estimating frequency error | |
| WO2004105248A1 (en) | Programmable loop filter for code tracking loop system | |
| EP1128190B1 (en) | Wireless location handset apparatus | |
| JPH09232995A (en) | Communication equipment of spread spectrum system and synchronism acquiring method | |
| CA2473610C (en) | Improved time tracking loop | |
| JPH08163002A (en) | Spread spectrum communication receiver | |
| JP3683092B2 (en) | Synchronous tracking circuit for correlation processing for spread signals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180625 |