RU2535198C1 - Method and device for reference signal generation by computers in systems of frequency and phase synchronisation of broadband communication systems - Google Patents

Method and device for reference signal generation by computers in systems of frequency and phase synchronisation of broadband communication systems Download PDF

Info

Publication number
RU2535198C1
RU2535198C1 RU2013144562/07A RU2013144562A RU2535198C1 RU 2535198 C1 RU2535198 C1 RU 2535198C1 RU 2013144562/07 A RU2013144562/07 A RU 2013144562/07A RU 2013144562 A RU2013144562 A RU 2013144562A RU 2535198 C1 RU2535198 C1 RU 2535198C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
phase
signal
input
reference signal
Prior art date
Application number
RU2013144562/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Александрович Соловьев
Александр Иванович Сергиенко
Александр Сергеевич Ситников
Максим Анатольевич Тютюнников
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" filed Critical Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority to RU2013144562/07A priority Critical patent/RU2535198C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2535198C1 publication Critical patent/RU2535198C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: device contains control module, to which the low-pass filter's output of time-base ring is connected. Corresponding outputs of the filter are connected to control inputs of computer, correlator and time-base error ring low-pass filter. Phase and frequency error detectors are controllable. Their control inputs are connected to corresponding outputs of the control device. The phase error detector outputs are connected to summation unit inputs, and the output of time-base error ring low-pass filter is connected to the frequency error detector input. Quadrature outputs of noise-like signal track receiver are connected to the corresponding inputs of complex multiplier. Output of the latter is connected to correlator input via bus. The correlator output is connected to signal parameter error detector input.
EFFECT: generation and correction of reference signal for wide range of desynchronisation and signal/noise ratio values.
4 cl, 4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области широкополосных систем радиосвязи (ШСС) и может быть использовано, в частности, в мобильных и стационарных станциях систем связи с шумоподобными сигналами (ШПС) для формирования опорного сигнала и корректировки его параметров (частоты и фазы) в системе автоподстройки частоты (АПЧ) и в системе фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) вычислительными (программными) средствами.The present invention relates to the field of broadband radio communication systems (SHSS) and can be used, in particular, in mobile and stationary stations of communication systems with noise-like signals (SHPS) to form a reference signal and adjust its parameters (frequency and phase) in a frequency-locked loop ( AFC) and in a phase locked loop (PLL) computing (software) means.

Важным вопросом в процессе выполнения процедур поиска и синхронизации в широкополосных системах связи является выбор компромиссного способа реализации (исполнения) источников опорных сигналов на основе аппаратных или программных средств. В настоящее время приоритетным направлением является создание и расширение перечня универсальных средств обработки на основе программных принципов «умного» радио при одновременном сокращении доли узкоспециализированных аппаратных средств. Такой подход позволяет получить универсальные платформы, которые организуют обработку сигнала в соответствии с требуемыми алгоритмами в большей мере на основе перепрограммирования и обеспечивают уменьшение габаритов используемой аппаратуры и средств на ее разработку и производство.An important issue in the process of performing search and synchronization procedures in broadband communication systems is the choice of a compromise method for the implementation (execution) of reference signal sources based on hardware or software. Currently, the priority is the creation and expansion of the list of universal processing tools based on the software principles of smart radio, while reducing the share of highly specialized hardware. This approach allows us to obtain universal platforms that organize signal processing in accordance with the required algorithms to a greater extent based on reprogramming and provide a reduction in the dimensions of the equipment used and the means for its development and production.

Известны следующие основные методы генерации опорных сигналов в системах автоматического управления.The following basic methods for generating reference signals in automatic control systems are known.

Традиционный (классический) метод формирования опорного сигнала в системах автоматического управления заключается в непосредственном использовании аппаратных средств, таких как управляемые генераторы тактовой частоты, генераторы гармонического сигнала, управляемые напряжением (ГУН), и др. [Шахгильдян В.В., Ляховкин А.А. Системы фазовой автоподстройки частоты / В.В. Шахгильдян, А.А. Ляховкин. - М.: «Связь», 1972. - 447 с., Первачев С.В. Радиоавтоматика / С.В. Первачев. - М.: - «Радио и связь», 1982. - 296 с., Журавлев В.И. Поиск и синхронизация в широкополосных системах / В.И. Журавлев. - М.: - «Радио и связь», 1986. - 240 с., Жодзишский М.И. Цифровые системы фазовой синхронизации / М.И. Жодзишский, Сила-Новицкий С.Ю., Прасолов В.А. и др., под ред. М.И. Жодзишского. - М.: «Сов.Радио», 1980. - 208 с. и др.].The traditional (classical) method of forming the reference signal in automatic control systems consists in the direct use of hardware, such as controlled clock generators, voltage controlled harmonic generators (VCO), etc. [Shakhgildyan V.V., Lyakhovkin A.A. . Phase locked loop systems / V.V. Shahgildyan, A.A. Lyakhovkin. - M.: “Communication”, 1972. - 447 p., Pervachev S.V. Radio Automation / S.V. Pervachev. - M.: - “Radio and Communications”, 1982. - 296 p., Zhuravlev V.I. Search and synchronization in broadband systems / V.I. Zhuravlev. - M .: - “Radio and communications”, 1986. - 240 p., Zhodzishsky M.I. Digital phase synchronization systems / M.I. Zhodzishsky, Strength-Novitsky S.Yu., Prasolov V.A. et al., ed. M.I. Zhodzishsky. - M .: "Sov.Radio", 1980. - 208 p. and etc.].

Основными недостатками этого подхода являются достаточно ограниченная область управления параметрами и формой генерируемого сигнала, низкая скорость перестройки, временная и частотная нестабильность параметров, совокупность специфических особенностей применения.The main disadvantages of this approach are a rather limited area of control of the parameters and shape of the generated signal, low tuning speed, temporary and frequency instability of parameters, and a set of specific application features.

В различных областях электроники и цифровой обработки сигналов широко используется другой подход генерации опорных сигналов методом прямого цифрового синтеза (Direct Digital Synthesizer - DDS) [Блог Чиповода www.chipovod.ru,, Ридико Леонид Иванович wubblick@yahoo.com и др.].In different areas of electronics and digital signal processing, a different approach to generating reference signals by the direct digital synthesis method (Direct Digital Synthesizer - DDS) is widely used [Chipovod's blog www.chipovod.ru ,, Ridiko Leonid Ivanovich wubblick@yahoo.com et al.].

DDS генераторы позволяют формировать:DDS generators allow you to form:

- сигналы с большим диапазоном перестройки частоты (от нуля до сотен МГц) и малым шагом перестройки (сотые доли герца);- signals with a large frequency tuning range (from zero to hundreds of MHz) and a small tuning step (hundredths of a hertz);

- квадратурные сигналы и сигналы с произвольным сдвигом фазы;- quadrature signals and signals with an arbitrary phase shift;

- перестройку частоты выходных сигналов с большой скоростью переходных процессов;- tuning the frequency of the output signals with a high transient rate;

- периодические сигналы произвольной формы.- periodic signals of arbitrary shape.

Такие широкие возможности сделали привлекательными цифровые DDS синтезаторы сигналов для применения в самых различных приложениях, в том числе в системах автоматического управления. Для реализации генератора DDS можно использовать программируемую логику (ПЛИС, Field Programmable Gate Array (FPGA), например, типа Virtex-7) или микропроцессоры (например, 1892 ВМ3Т (Multicore), 1892 ВМ10Я (NVcom) и их перспективные версии).Such great opportunities have made digital DDS signal synthesizers attractive for use in a wide variety of applications, including automatic control systems. To implement the DDS generator, you can use programmable logic (FPGAs, Field Programmable Gate Array (FPGA), for example, such as Virtex-7) or microprocessors (for example, 1892 VM3T (Multicore), 1892 VM10Ya (NVcom) and their promising versions).

На примере получения в цифровом виде гармонического синусоидального сигнала с заданными параметрами основной принцип DDS синтезатора сигналов заключается в следующем. Предварительно формируют дискретные значения для N точек синусоиды с равномерным временным шагом, равным периоду дискретизации Δ=1/fT0, где fT0 - опорная системная тактовая частота. Далее сформированные дискретные значения синусоиды размещают по адресам в ячейки памяти таблицы. Для генерации выходного сигнала из ячеек памяти таблицы в нужной последовательности считывают дискретные значения синусоиды с помощью счетчика адресов с заданной опорной тактовой частотой.Using the example of digital reception of a harmonic sinusoidal signal with specified parameters, the basic principle of the DDS signal synthesizer is as follows. Preliminarily, discrete values are formed for N points of the sine wave with a uniform time step equal to the sampling period Δ = 1 / f T0 , where f T0 is the reference system clock frequency. Next, the generated discrete values of the sine wave are placed at the addresses in the memory cells of the table. To generate an output signal from the memory cells of the table, the discrete values of a sinusoid are read in the desired sequence using an address counter with a given reference clock frequency.

Такой метод работает качественно, если необходимая частота выходного сигнала меньше опорной тактовой частоты в N раз. Для генерации другой выходной частоты необходимо либо изменять шаг перебора адресов ячеек памяти таблицы, либо перестраивать опорную тактовую частоту и размерность таблицы, что технически выполнить довольно проблематично.This method works qualitatively if the required frequency of the output signal is N times less than the reference clock frequency. To generate another output frequency, you must either change the step of enumerating the addresses of the table memory cells, or rebuild the reference clock frequency and dimension of the table, which is technically quite problematic.

Известна полезная для упрощения реализации модификация процедуры генерации сигнала, которая предполагает следующие операции. Запись дискретных значений синусоиды в ячейки памяти таблицы и их считывание выполняют не через одинаковые промежутки времени, равные периоду дискретизации Δ=1/fT0, а через промежутки, соответствующие заданному значению изменения фазы выходного сигнала. Это позволяет за счет линейности фазы и периодичности выходного сигнала рационально реализовать данную процедуру формирования. В этом случае выходной сигнал можно восстановить, беря выборки из таблицы значений через промежутки, пропорциональные выходной частоте.A modification of the signal generation procedure, which is useful for simplifying the implementation, is known, which involves the following operations. The recording of discrete values of the sinusoid in the memory cells of the table and their reading are performed not at the same time intervals equal to the sampling period Δ = 1 / f T0 , but at intervals corresponding to the specified value of the phase change of the output signal. This allows due to the phase linearity and periodicity of the output signal to rationally implement this formation procedure. In this case, the output signal can be restored by taking samples from the table of values at intervals proportional to the output frequency.

Аналитическое представление выходного синусоидального сигнала имеет вид x(t)=Asin(ωt+φ0), где ω - циклическая частота, φ0 - начальная фаза, А - амплитуда. Тогда величина циклической частоты задает скорость изменения полной фазы φ=φt+φ0, и имеют место следующие соотношения:

Figure 00000001
Таким образом, существует связь между выходной частотой f и фазой сигнала Δφ.The analytical representation of the output sinusoidal signal has the form x (t) = Asin (ωt + φ 0 ), where ω is the cyclic frequency, φ 0 is the initial phase, and A is the amplitude. Then the magnitude of the cyclic frequency sets the rate of change of the total phase φ = φt + φ 0 , and the following relationships hold:
Figure 00000001
Thus, there is a relationship between the output frequency f and the phase of the signal Δφ.

Основные недостатки данного метода следующие.The main disadvantages of this method are as follows.

Невозможность независимой и качественной подстройки текущей частоты и фазы генерируемого опорного сигнала, так как минимальный шаг перестройки частоты непосредственно зависит от соотношения выходной и опорной тактовой частот. При приближении частоты выходного сигнала к опорной тактовой частоте шаг перестройки частоты и начальной фазы становится недопустимо грубым. Получение меньшего шага перестройки частоты и фазы за счет изменения опорной тактовой частоты - трудно решаемая задача.The impossibility of independent and high-quality adjustment of the current frequency and phase of the generated reference signal, since the minimum frequency tuning step directly depends on the ratio of the output and reference clock frequencies. When the frequency of the output signal approaches the reference clock frequency, the step of tuning the frequency and the initial phase becomes unacceptably coarse. Obtaining a smaller step of tuning the frequency and phase by changing the reference clock frequency is a difficult task.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому способу формирования (генерирования) и корректировки параметров опорного сигнала в системе автоподстройки частоты (АПЧ) и в системе фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) и устройству, его реализующему, являются способ и устройство, описанные в [Mohamed К. Nesami, Ph.D., K14CUA. RF Architektures and Digital Signal Processing Aspects of Digital Wireless Transceivers. © 2003. - 511 с., Mohamed_nezami@msn.com], которые приняты за прототип способа и устройства предлагаемого технического решения.The closest in technical essence to the proposed method for generating (generating) and adjusting the parameters of the reference signal in the automatic frequency control (AFC) system and phase locked loop (PLL) and the device that implements it are the method and device described in [Mohamed K. Nesami, Ph.D., K14CUA. RF Architektures and Digital Signal Processing Aspects of Digital Wireless Transceivers. © 2003. - 511 p., Mohamed_nezami@msn.com], which are taken as a prototype of the method and device of the proposed technical solution.

Способ генерации опорного сигнала и корректировки (подстройки) его параметров, предложенный в прототипе, заключается в том, что:A method of generating a reference signal and adjusting (tuning) its parameters, proposed in the prototype, is that:

- Непрерывный входной широкополосный сигнал на радиочастоте предварительно преобразуют в квадратурный комплексный дискретный широкополосный сигнал на промежуточной частоте, выполняют процедуру синхронизации по времени и выделяют в результате фазовой демодуляции ШПС дискретный гармонический комплексный сигнал на промежуточной частоте.- A continuous input broadband signal at a radio frequency is preliminarily converted into a quadrature complex discrete wideband signal at an intermediate frequency, a time synchronization procedure is performed, and a discrete harmonic complex signal at an intermediate frequency is extracted as a result of phase-shift modulation of the BWS.

- Путем сравнения параметров комплексного дискретного гармонического сигнала на промежуточной частоте с параметрами сформированного опорного дискретного сигнала вырабатывают оценку относительной расстройки (ошибки) фазы и частоты опорного сигнала.- By comparing the parameters of the complex discrete harmonic signal at an intermediate frequency with the parameters of the generated reference discrete signal, an estimate of the relative detuning (error) of the phase and frequency of the reference signal is generated.

- Выполняют корректировку соответствующих параметров опорного сигнала на величину полученных оценок расстройки (ошибки) фазы и частоты.- Correct the corresponding parameters of the reference signal by the value of the obtained detuning (error) phase and frequency estimates.

- Далее на каждом последующем шаге анализа выполняют процедуру сравнения параметров текущего входного комплексного дискретного гармонического сигнала на промежуточной частоте и текущего дискретного опорного сигнала, вырабатывают оценку относительной расстройки (ошибки) фазы и частоты и осуществляют корректировку текущих значений соответствующих параметров текущего опорного сигнала.- Next, at each subsequent step of the analysis, the procedure of comparing the parameters of the current input complex discrete harmonic signal at an intermediate frequency and the current discrete reference signal is performed, an estimate of the relative detuning (error) of the phase and frequency is generated, and the current values of the corresponding parameters of the current reference signal are adjusted.

Таким образом реализуют итерационную процедуру генерации опорного сигнала и корректировки (подстройки) его текущих параметров.Thus, an iterative procedure for generating a reference signal and adjusting (adjusting) its current parameters is implemented.

Описание способа-прототипа генерации опорного сигнала и корректировки (подстройки) его параметров в полной мере соответствует формальной математической модели, приведенной, например, на стр.94-98 в [Mohamed К. Nesami, Ph.D., K14CUA. RF Architektures and Digital Signal Processing Aspects of Digital Wireless Transceivers. © 2003.-511 с., Mohamed_nezami@msn.com].The description of the prototype method for generating the reference signal and adjusting (tuning) its parameters fully corresponds to the formal mathematical model given, for example, on pages 94-98 in [Mohamed K. Nesami, Ph.D., K14CUA. RF Architektures and Digital Signal Processing Aspects of Digital Wireless Transceivers. © 2003.-511 pp., Mohamed_nezami@msn.com].

Для реализации способа-прототипа может быть использовано устройство-прототип, общая структурная схема которого в части АПЧ (AFC - automatic frequency control) и ФАПЧ (phase lock loop - PLL) представлена на фиг.1, где обозначено:To implement the prototype method, a prototype device can be used, the general structural diagram of which in terms of the AFC (automatic frequency control) and phase lock loop (PLL) is shown in figure 1, where it is indicated:

1 - стандартный блок следящего приемника ШПС;1 - standard block servo receiver ShPS;

2 - интерполятор (коррелятор);2 - interpolator (correlator);

3 - комплексный перемножитель;3 - complex multiplier;

4 - детектор ошибок параметров сигнала;4 - error detector of signal parameters;

4.1 - управляемый детектор фазовой ошибки;4.1 - controlled phase error detector;

4.2 - управляемый детектор частотной ошибки;4.2 - controlled frequency error detector;

4.3 - детектор временной ошибки;4.3 - temporary error detector;

5 - численно управляемый осциллятор (вычислитель);5 - numerically controlled oscillator (calculator);

6 - сумматор фазовой и частотной ошибок;6 - adder phase and frequency errors;

7 - фильтр низких частот (ФНЧ) кольца фазовой ошибки;7 - low-pass filter (low-pass filter) of the phase error ring;

8 - ФНЧ кольца частотной ошибки;8 - low-pass filter ring frequency error;

9 - ФНЧ кольца ошибки временной задержки.9 - low-pass filter rings time delay errors.

Для наглядности структурную схему фиг.1 условно разделим на две обобщенные функциональные части: стандартный блок следящего приемника ШПС 1 и схему процедур временной, частотной и фазовой синхронизации ШПС. Стандартный блок следящего приемника ШПС 1 включает схему преобразования несущей радиочастоты входного широкополосного сигнала на промежуточную частоту (РЧ/ПЧ) и схемы преобразования сигнала из аналогового вида в квадратурное дискретное представление (А/Д, квадратор). Схема процедур временной, частотной и фазовой синхронизации ШПС состоит из интерполятора (коррелятора) 2, комплексного перемножителя 3, детектора ошибок параметров сигнала 4, фильтра низких частот (ФНЧ) кольца фазовой ошибки 7, ФНЧ кольца частотной ошибки 8, ФНЧ кольца ошибки временной задержки 9, сумматора фазовой и частотной ошибок 6 и численно управляемого осциллятора (вычислителя-генератора) 5. В качестве численно управляемого генератора гармонического сигнала (numerically controlled oscillator - NCO), формирующего в прототипе опорный сигнал, используют комплексный вычислитель

Figure 00000002
Причем детектор ошибок параметров сигнала 4 состоит из детекторов фазовой 4.1, частотной 4.2 и временной 4.3 ошибки.For clarity, the structural diagram of Fig. 1 is conventionally divided into two generalized functional parts: the standard block of the servo receiver of ШПС 1 and the scheme of procedures for temporary, frequency and phase synchronization of ШПС. The standard block of the ShPS 1 tracking receiver includes a circuit for converting the carrier radio frequency of the input broadband signal to an intermediate frequency (RF / IF) and a circuit for converting the signal from analog to quadrature discrete representation (A / D, quad). The diagram of the time, frequency, and phase synchronization procedures for a NPS consists of an interpolator (correlator) 2, a complex multiplier 3, an error detector for signal parameters 4, a low-pass filter (low-pass filter), a phase error ring 7, an low-pass filter, a frequency error ring 8, an low-pass filter, a time delay error ring 9 , adder of phase and frequency errors 6 and a numerically controlled oscillator (transmitter-generator) 5. As a numerically controlled harmonic signal generator (numerically controlled oscillator - NCO), which forms a reference signal in the prototype, use multiplexer
Figure 00000002
Moreover, the error detector of signal parameters 4 consists of phase 4.1, frequency 4.2, and temporal 4.3 error detectors.

На структурной схеме фиг.1 используются следующие обозначения: Sвх(t) - входной радиочастотный аналоговый ШПС, Re(Sвх(kTs)) и Im(Sвх(kTs)) - соответственно синфазная и квадратурная составляющие дискретного ШПС на промежуточной частоте,

Figure 00000003
- оценка текущей фазовой ошибки (расстройки),
Figure 00000004
- оценка текущей частотной ошибки (расстройки),
Figure 00000005
- оценка ошибки временной задержки, k - номер шага дискретизации, Ts - временной интервал дискретизации.The following notation is used in the structural diagram of FIG. 1: S in (t) is the input radio frequency analog ShPS, Re (S in (kT s )) and Im (S in (kT s )) are the in-phase and quadrature components of the discrete ShSS at the intermediate frequency
Figure 00000003
- assessment of the current phase error (detuning),
Figure 00000004
- assessment of the current frequency error (detuning),
Figure 00000005
is the estimate of the time delay error, k is the sampling step number, T s is the sampling time interval.

Вход стандартного блока следящего приемника ШПС 1 является первым входом устройства-прототипа входного аналогового широкополосного радиосигнала. Первый и второй квадратурные выходы блока 1 соединены с соответствующими первым и вторым квадратурными входами широкополосного дискретного сигнала на промежуточной частоте интерполятора (коррелятора) 2, на третий вход которого через ФНЧ кольца ошибки временной задержки 9 с третьего выхода детектора ошибок параметров сигнала 4 поступает широкополосный сигнал копии на промежуточной частоте с оцененной временной задержкой

Figure 00000005
. Выход интерполятора 2 комплексного гармонического сигнала на промежуточной частоте соединен с первым квадратурным входом комплексного перемножителя 3, второй квадратурный вход которого соединен с квадратурным выходом численно управляемого осциллятора (вычислителя) (NCO) 5, вход которого через сумматор 6 фазовой и частотной ошибок и через ФНЧ кольца фазовой ошибки 7 и ФНЧ кольца частотной ошибки 8 соединен с первым и вторым выходами сигналов фазовой и частотной ошибок детектора ошибок параметров сигнала 4. Выход комплексного перемножителя 3 соединен с квадратурным входом детектора ошибок параметров сигнала 4.The input of the standard block of the tracking receiver ШПС 1 is the first input of the device prototype of the input analog broadband radio signal. The first and second quadrature outputs of block 1 are connected to the corresponding first and second quadrature inputs of a broadband discrete signal at an intermediate frequency of an interpolator (correlator) 2, the third input of which through the low-pass filter of the time delay error 9 from the third output of the error parameter detector of signal 4 receives a broadband copy signal at intermediate frequency with estimated time delay
Figure 00000005
. The output of the complex harmonic signal interpolator 2 at an intermediate frequency is connected to the first quadrature input of the complex multiplier 3, the second quadrature input of which is connected to the quadrature output of a numerically controlled oscillator (computer) (NCO) 5, whose input is through the phase and frequency error adder 6 and through the low-pass filter phase error 7 and the low-pass filter of the frequency error ring 8 is connected to the first and second outputs of the phase and frequency error signals of the error detector of signal parameters 4. Output of the complex multiplier 3 connected to the quadrature input of the signal parameter error detector 4.

Работает устройство-прототип следующим образом.The prototype device works as follows.

На первый вход стандартного блока следящего приемника ШПС 1 поступает аналоговый широкополосный сигнал Sвх(t). В данном блоке несущую частоту входного широкополосного радиосигнала переносят на промежуточную частоту, выполняют дискретизацию сигнала и формируют квадратурные составляющие дискретного входного широкополосного сигнала. Далее с учетом оценки сформированной ошибки временной задержки

Figure 00000005
с третьего выхода детектора ошибок параметров сигнала 4 в интерполяторе (корреляторе) 2 реализуют процедуру временной синхронизации и снятие широкополосной модуляции (как правило, фазовой манипуляции). В результате формируют комплексный дискретный гармонический сигнал на промежуточной частоте. По результатам сравнения параметров комплексного дискретного гармонического сигнала на промежуточной частоте с параметрами сформированного опорного сигнала в цепях:At the first input of the standard block of the tracking receiver ShPS 1 receives an analog broadband signal S I (t). In this block, the carrier frequency of the input broadband radio signal is transferred to the intermediate frequency, the signal is sampled, and the quadrature components of the discrete input broadband signal are formed. Further, taking into account the estimates of the generated time delay error
Figure 00000005
from the third output of the error detector of signal parameters 4 in the interpolator (correlator) 2, the procedure of time synchronization and the removal of broadband modulation (usually phase shift keying) are implemented. As a result, a complex discrete harmonic signal is generated at an intermediate frequency. By comparing the parameters of the complex discrete harmonic signal at an intermediate frequency with the parameters of the generated reference signal in the circuits:

1. комплексный перемножитель 3, детектор ошибок параметров 4, ФНЧ кольца фазовой ошибки 7,1. complex multiplier 3, error detector parameters 4, low-pass filter phase error rings 7,

2. комплексный перемножитель 3, детектор ошибок параметров 4, ФНЧ кольца частотной ошибки 8,2. complex multiplier 3, error detector parameters 4, low-pass filter ring frequency error 8,

в сумматоре фазовой и частотной ошибок 6 по сигналу оценки ошибки фазы

Figure 00000003
и сигналу оценки ошибки частоты
Figure 00000004
вырабатывают суммарную оценку текущей относительной расстройки (ошибки) фазы и частоты опорного сигнала. Далее в соответствие с сигналом оценки суммарной текущей относительной расстройки на выходе численно управляемого осциллятора (вычислителя) (NCO) 5 формируют квадратурный опорный сигнал и осуществляют в нем адаптивное изменение текущих параметров.in the adder phase and frequency errors 6 on the signal evaluation phase error
Figure 00000003
and a frequency error estimation signal
Figure 00000004
generate a total estimate of the current relative detuning (error) of the phase and frequency of the reference signal. Then, in accordance with the evaluation signal of the total current relative detuning, a quadrature reference signal is generated at the output of the numerically controlled oscillator (computer) (NCO) 5 and an adaptive change of current parameters is carried out in it.

Данную процедуру корректировки (подстройки) параметров опорного сигнала в устройстве-прототипе выполняют периодически с временным дискретным шагом Tα.This procedure for adjusting (adjusting) the parameters of the reference signal in the prototype device is performed periodically with a temporary discrete step T α .

Задача, которую решает предлагаемое техническое решение, - формирование опорного сигнала и корректировка его параметров (частоты и фазы) вычислительными (программными) средствами, в том числе при значительной расстройке частоты и неопределенности начальной фазы.The task that the proposed technical solution solves is the formation of a reference signal and the adjustment of its parameters (frequency and phase) by computational (software) means, including with a significant detuning of the frequency and uncertainty of the initial phase.

Поставленная задача решается на основе универсального способа формирования опорного сигнала вычислительными средствами и оригинальной процедуры управления в процессе формирования опорного сигнала и корректировки его параметров, которые выполнены в едином изобретательском замысле и позволяют при реализации получить эквивалентный технический эффект.The problem is solved on the basis of a universal method of generating a reference signal by computational means and the original control procedure in the process of generating a reference signal and adjusting its parameters, which are made in a single inventive concept and allow the implementation to obtain an equivalent technical effect.

Согласно предлагаемому техническому решению способ формирования опорного сигнала и корректировки его параметров (частоты и фазы) вычислительными средствами в системе автоподстройки частоты и фазы заключается в том, что:According to the proposed technical solution, a method for generating a reference signal and adjusting its parameters (frequency and phase) by computing means in a frequency and phase automatic adjustment system consists in the following:

- Непрерывный входной широкополосный сигнал на радиочастоте предварительно преобразуют в квадратурный комплексный дискретный широкополосный сигнал на промежуточной частоте, выполняют процедуру синхронизации по времени и выделяют в результате фазовой демодуляции ШПС дискретный гармонический комплексный сигнал на промежуточной частоте.- A continuous input broadband signal at a radio frequency is preliminarily converted into a quadrature complex discrete wideband signal at an intermediate frequency, a time synchronization procedure is performed, and a discrete harmonic complex signal at an intermediate frequency is extracted as a result of phase-shift modulation of the BWS.

- В соответствии с сигналами управления выполняют пошаговую вычислительную процедуру формирования опорного сигнала и корректировку (подстройку) его частоты и фазы для этого:- In accordance with the control signals, a step-by-step computational procedure is performed for generating a reference signal and adjusting (tuning) its frequency and phase for this:

- Предварительно, используя вычислительную процедуру, формируют начальный дискретный опорный квадратурный (комплексный) гармонический сигнал с нулевой частотой и нулевой начальной фазой.- Previously, using the computational procedure, form the initial discrete reference quadrature (complex) harmonic signal with zero frequency and zero initial phase.

- В течение первого шага процедуры формирования опорного сигнала сравнивают параметры входного комплексного дискретного гармонического сигнала на промежуточной частоте с параметрами сформированного опорного квадратурного (комплексного) гармонического дискретного сигнала с нулевой частотой и нулевой начальной фазой.- During the first step of the reference signal generation procedure, the parameters of the input complex discrete harmonic signal at an intermediate frequency are compared with the parameters of the generated reference quadrature (complex) harmonic discrete signal with zero frequency and zero initial phase.

- В конце первого шага процедуры формирования опорного сигнала оценивают суммарный набег фазы и среднюю частоту входного дискретного гармонического комплексного сигнала на промежуточной частоте.- At the end of the first step of the reference signal generation procedure, the total phase incursion and the average frequency of the input discrete harmonic complex signal at the intermediate frequency are evaluated.

- Используя в качестве начальной фазы - оценку суммарного набега фазы и в качестве частоты - оценку средней частоты входного дискретного гармонического комплексного сигнала на промежуточной частоте, вычислительными средствами формируют опорный сигнал с данными параметрами. Вследствие этого в начале второго шага вычислительной процедуры формирования опорного сигнала создают квазисинхронный режим между входным и опорным сигналом.- Using as an initial phase an estimate of the total phase incursion and as a frequency an estimate of the average frequency of the input discrete harmonic complex signal at an intermediate frequency, a reference signal with these parameters is generated by computational means. As a result of this, at the beginning of the second step of the computational procedure for generating the reference signal, a quasi-synchronous mode is created between the input and reference signal.

- На втором шаге вычислительной процедуры оценивают относительную фазовую расстройку и ошибку оценки частоты входного дискретного гармонического комплексного сигнала на промежуточной частоте и опорного сигнала.- At the second step of the computational procedure, the relative phase mismatch and the error in estimating the frequency of the input discrete harmonic complex signal at the intermediate frequency and the reference signal are evaluated.

- Полученные на втором шаге оценки относительной фазовой расстройки и ошибки оценки частоты используют соответственно в качестве начальной фазы и поправки к оценке частоты первого шага при вычислении опорного сигнала для третьего шага.- Estimates of the relative phase detuning and frequency estimation errors obtained in the second step are used respectively as the initial phase and corrections to the frequency estimation of the first step in calculating the reference signal for the third step.

- Далее на третьем и на каждом последующем шаге вычислительной процедуры при формировании опорного сигнала процедура корректировки его параметров по начальной фазе и текущей частоте идентична и включает следующие операции:- Then, at the third and at each subsequent step of the computational procedure, when forming the reference signal, the procedure for adjusting its parameters for the initial phase and current frequency is identical and includes the following operations:

- В течение времени текущего шага вычислительной процедуры выполняют оценку набега фазы, которую используют в качестве начальной фазы опорного сигнала на последующем шаге.- During the time of the current step of the computational procedure, an estimation of the phase incursion is performed, which is used as the initial phase of the reference signal in the next step.

- Используя оценку набега фазы на текущем шаге и оценку набега фазы на предыдущем шаге, вычисляют оценку ошибки расстройки частоты на текущем шаге.- Using the estimate of the phase shift in the current step and the estimate of the phase shift in the previous step, calculate the error estimate of the frequency detuning in the current step.

- Полученную оценку ошибки расстройки частоты на текущем шаге используют для корректировки текущей частоты при вычислении опорного сигнала.- The obtained estimate of the frequency detuning error at the current step is used to adjust the current frequency when calculating the reference signal.

- Оценку текущего набега фазы и вычисленную оценку текущей частоты используют в качестве параметров для вычисления текущего опорного сигнала на последующем шаге.- An estimate of the current phase shift and a calculated estimate of the current frequency are used as parameters for calculating the current reference signal in the next step.

Таким образом, при последовательном пошаговом выполнении процедуры формирования и корректировки текущей частоты и начальной фазы в итоге формируют опорный сигнал, синхронный входному сигналу.Thus, in a sequential step-by-step execution of the procedure for generating and adjusting the current frequency and the initial phase, a reference signal, synchronous to the input signal, is formed as a result.

Способ формирования опорного сигнала и корректировки его параметров предлагаемого технического решения соответствует следующей формальной математической модели.The method of generating a reference signal and adjusting its parameters of the proposed technical solution corresponds to the following formal mathematical model.

Пусть на вход системы частотно-фазовой синхронизации приемника ШПС поступает широкополосный радиосигнал Sвх(t) с нестабильной несущей частотой и случайной начальной фазой, включающий, как правило, ортогональные информационную и пилот компоненту:Let the broadband radio signal S in (t) with an unstable carrier frequency and a random initial phase, including, as a rule, the orthogonal information and pilot components, be fed to the input of the frequency-phase synchronization system of the ШПС receiver:

Figure 00000006
Figure 00000006

Здесь АП(t), АИ(t) - амплитуда пилот и информационной составляющей, dП(t), dИ(t) - кодовые пилот и информационные последовательности, τ0 - истинное временное положение входного ШПС, ω0 - круговая несущая частота, Δω - нестабильность несущей частоты, φ0 - случайная начальная фаза, распределенная чаще всего по равномерному закону,

Figure 00000007
- аддитивный белый гауссовский шум.Here А П (t), А И (t) is the amplitude of the pilot and the information component, d П (t), d И (t) are the code pilots and information sequences, τ 0 is the true temporary position of the input BSS, ω 0 is circular carrier frequency, Δω - instability of the carrier frequency, φ 0 - random initial phase, distributed most often according to a uniform law,
Figure 00000007
- additive white Gaussian noise.

Следует отметить, что для выполнения процедуры частотно-фазовой синхронизации в ШСС в силу синхронности по времени, ортогональности и слабой коррелированности пилот и информационного сигнала автоподстройку частоты и фазы достаточно производить только по известному пилот сигналу. По причине случайности начальной фазы входного ШПС на начальном этапе в системах автоматического управления (синхронизации) необходимо обеспечить некогерентный режим, инвариантный к значению фазы, и реализовать квадратурную обработку сигнала. При этом предполагается, что предварительно реализована процедура поиска входного широкополосного пилот сигнала по времени. Чаще всего процедура поиска обеспечивает оценку истинного временного положения ШПС τ0 с точностью

Figure 00000008
то есть
Figure 00000009
где τu - длительность элементарного символа (чипа) псевдослучайной последовательности (ПСП),
Figure 00000010
- оценка временного положения ШПС.It should be noted that, in order to perform the frequency-phase synchronization procedure in the HSS, due to time synchronization, orthogonality and weak correlation of the pilot and the information signal, it is sufficient to automatically adjust the frequency and phase only by the known pilot signal. Due to the randomness of the initial phase of the input SHPS at the initial stage in automatic control (synchronization) systems, it is necessary to ensure an incoherent mode that is invariant to the phase value and to implement quadrature signal processing. It is assumed that the preliminary search procedure for the input broadband pilot signal by time is preliminarily implemented. Most often, the search procedure provides an estimate of the true temporal position of the SHPS τ 0 with accuracy
Figure 00000008
i.e
Figure 00000009
where τ u - the duration of the elementary symbol (chip) of the pseudo-random sequence (PSP),
Figure 00000010
- assessment of the temporary situation of the ShPS.

Известно, что процедура синхронизации качественнее реализуется для сигналов, дискретизированных по времени. Поэтому после выполнения операции дискретизации, формирования квадратур и переноса их на промежуточную частоту комплексное представление пилот составляющей входного широкополосного сигнала на промежуточной частоте имеет вид:It is known that the synchronization procedure is better implemented for signals discretized in time. Therefore, after performing the discretization, quadrature formation and transferring them to the intermediate frequency, the complex representation of the pilot component of the input broadband signal at the intermediate frequency has the form:

Figure 00000011
Figure 00000011

а выходной вычисляемый опорный комплексный дискретный сигнал можно представить как:and the output calculated reference complex discrete signal can be represented as:

Figure 00000012
Figure 00000012

где

Figure 00000013
и
Figure 00000014
- оценки текущей частоты и начальной фазы входного широкополосного сигнала на промежуточной частоте, AOC(iΔt) - амплитуда опорного сигнала, АГ(iΔt) - амплитуда гетеродина, φГ - фаза гетеродина, i - номер текущей временной позиции, Δt - шаг временного дискрета.Where
Figure 00000013
and
Figure 00000014
- estimates of the current frequency and the initial phase of the input broadband signal at an intermediate frequency, A OC (iΔt) is the amplitude of the reference signal, A G (iΔt) is the amplitude of the local oscillator, φ G is the phase of the local oscillator, i is the number of the current time position, Δt is the time step discrete.

В данном случае предполагается, что перенос на промежуточную частоту выполняется с помощью гетеродина. Далее в результате фазовой демодуляции пилот составляющей входного широкополосного сигнала формируют комплексное представление входного дискретного гармонического сигнала системы частотно-фазовой синхронизации на промежуточной частоте:In this case, it is assumed that the transfer to the intermediate frequency is performed using a local oscillator. Further, as a result of phase demodulation, the pilot component of the input broadband signal forms a complex representation of the input discrete harmonic signal of the frequency-phase synchronization system at an intermediate frequency:

Figure 00000015
Figure 00000015

где A2(iΔt)=AП(iΔt)АГ(iΔt)dП(iΔt-τ0),

Figure 00000016
- сигнал генератора ПСП пилот составляющей на временной позиции
Figure 00000017
полученной в результате предварительно реализованной процедуры поиска и синхронизации входного широкополосного пилот сигнала по времени. Данный входной дискретный комплексный гармонический сигнал используют для реализации процедуры формирования опорного сигнала.where A 2 (iΔt) = A P (iΔt) A G (iΔt) d P (iΔt-τ 0 ),
Figure 00000016
- signal generator PSP pilot component at a temporary position
Figure 00000017
obtained as a result of a preliminary implemented procedure for searching and synchronizing the input broadband pilot signal in time. This input discrete complex harmonic signal is used to implement the procedure for generating a reference signal.

Предлагаемый способ формирования опорного сигнала и корректировки его параметров заключается в выполнении следующей многошаговой вычислительной процедуры, которая на каждом шаге формирует оценку относительной фазовой и частотной расстройки входного и опорного сигналов и реализует соответствующую корректировку параметров опорного сигнала.The proposed method for generating a reference signal and adjusting its parameters consists in performing the following multi-step computational procedure, which at each step generates an estimate of the relative phase and frequency detuning of the input and reference signals and implements the corresponding adjustment of the parameters of the reference signal.

На первом шаге процедуры формирования опорного сигнала оценивают суммарную относительную фазовую расстройку входного гармонического сигнала на промежуточной частоте (4) и опорного сигнала с учетом нестабильности частоты Δω и случайности начальной фазы φ0. При этом в качестве опорного сигнала используют квадратурный (комплексный) сигнал (3) с нулевой частотой и нулевой начальной фазой. Такой подход (учет таких начальных условий) позволяет в конце первого шага оценить суммарный набег фазы

Figure 00000018
и среднюю частоту нестабильности входного ШПС
Figure 00000019
где Tα - время анализа, которое согласно теоретическим и экспериментальным оценкам должно быть Tα≤Т/2. Здесь Т - период сигнала с частотой биений Δf=Δω/2π, равной частоте нестабильности Δω, то есть Т=1/Δf.At the first step of the reference signal generation procedure, the total relative phase detuning of the input harmonic signal at the intermediate frequency (4) and the reference signal is estimated taking into account the frequency instability Δω and the randomness of the initial phase φ 0 . In this case, a quadrature (complex) signal (3) with zero frequency and zero initial phase is used as a reference signal. Such an approach (taking into account such initial conditions) allows us to estimate the total phase incursion at the end of the first step
Figure 00000018
and the average frequency of instability of the input SHPS
Figure 00000019
where T α is the analysis time, which according to theoretical and experimental estimates should be T α ≤Т / 2. Here T is the signal period with the beat frequency Δf = Δω / 2π equal to the instability frequency Δω, i.e., T = 1 / Δf.

Используя для формирования (вычисления) опорного сигнала (3) в качестве начальной фазы оценку суммарного набега фазы

Figure 00000020
полученную на первом шаге, и в качестве текущей частоты оценку средней частоты нестабильности входного сигнала
Figure 00000021
в начале второго шага подстройки создают квазисинхронный режим. Узкополосный входной сигнал и опорный сигнал в этой точке синхронны по фазе. При этом текущая частота опорного сигнала на втором шаге подстройки равна оценке средней частоты нестабильности входного узкополосного гармонического сигнала.Using for the formation (calculation) of the reference signal (3) as an initial phase, the estimate of the total phase incursion
Figure 00000020
obtained at the first step, and as the current frequency, an estimate of the average frequency of instability of the input signal
Figure 00000021
at the beginning of the second tuning step, a quasi-synchronous mode is created. The narrowband input signal and the reference signal at this point are synchronous in phase. In this case, the current frequency of the reference signal at the second tuning step is equal to the estimate of the average frequency of instability of the input narrow-band harmonic signal.

Необходимость учета поправки начальной фазы

Figure 00000022
возникает в случае использования в системе в качестве фильтра сумматора.The need to take into account the correction of the initial phase
Figure 00000022
occurs when used in the system as an adder filter.

Далее в течение второго шага процедуры формирования опорного сигнала относительная фазовая расстройка узкополосного входного гармонического сигнала и опорного сигнала пропорциональна ошибке оценки промежуточной частоты

Figure 00000023
Further, during the second step of the reference signal generation procedure, the relative phase mismatch of the narrow-band harmonic input signal and the reference signal is proportional to the error in estimating the intermediate frequency
Figure 00000023

Третий и последующие шаги формирования и корректировки параметров опорного сигнала по частоте и фазе идентичны и включают следующие операции. По окончании, например, i-го шага выполняют оценку текущего набега фазы

Figure 00000024
которую применяют в качестве начальной фазы опорного сигнала на следующем (i+1)-м шаге. Используя оценку фазы i-го шага
Figure 00000025
и оценку фазы на предыдущем (i-1)-м шаге
Figure 00000026
вычисляют оценку ошибки расстройки частоты входного сигнала и опорного сигнала i-го текущего шага
Figure 00000027
Полученную оценку используют для вычисления текущей частоты опорного сигнала на следующем (i+1)-м шаге
Figure 00000028
The third and subsequent steps of generating and adjusting the parameters of the reference signal in frequency and phase are identical and include the following operations. At the end of, for example, the ith step, the current phase incursion is estimated
Figure 00000024
which is used as the initial phase of the reference signal in the next (i + 1) -th step. Using the estimate of the phase of the i-th step
Figure 00000025
and phase estimation at the previous (i-1) th step
Figure 00000026
calculate the error estimate of the detuning frequency of the input signal and the reference signal of the i-th current step
Figure 00000027
The resulting estimate is used to calculate the current frequency of the reference signal in the next (i + 1) -th step
Figure 00000028

Таким образом, при последовательном пошаговом выполнении процедуры корректировки текущей частоты и начальной фазы в итоге формируют опорный сигнал, синхронный входному сигналу.Thus, in a sequential step-by-step procedure for adjusting the current frequency and the initial phase, a reference signal is formed as a result, synchronous to the input signal.

Необходимо отметить, что в предлагаемом способе в качестве фильтра при оценке относительной фазовой расстройки дискретных сигналов чаще всего используют сумматор. При этом, например, выполняют последовательное суммирование отсчетов регулярного гармонического сигнала на интервале анализа Tα. Такой подход дает возможность представить среднюю оценку набега фазы дискретного комплексного гармонического сигнала в аналитическом виде.It should be noted that in the proposed method, an adder is most often used as a filter in assessing the relative phase detuning of discrete signals. In this case, for example, sequential summation of the samples of the regular harmonic signal on the analysis interval T α is performed. This approach makes it possible to present an average estimate of the phase incursion of a discrete complex harmonic signal in an analytical form.

Для регулярного аргумента квадратурные компоненты гармонического сигнала на выходе сумматора [Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы / Г.Б. Двайт. - М.: Наука, 1978. - 228 с., С.82., Прудников А.П., Брычков Ю.А., Маричев О.И. Интегралы и ряды. В 3 т. Т.1 Элементарные функции / А.П. Прудников, Ю.А Брычков, О.И. Маричев. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 632 с., С.515]] имеют вид:For a regular argument, the quadrature components of the harmonic signal at the output of the adder [Dvayt GB Tables of integrals and other mathematical formulas / G.B. Dwight. - M .: Nauka, 1978.- 228 p., P. 82., Prudnikov A.P., Brychkov Yu.A., Marichev O.I. Integrals and series. In 3 vols. T.1 Elementary functions / A.P. Prudnikov, Yu.A. Brychkov, O.I. Marichev. - M .: FIZMATLIT, 2002. - 632 p., S.515]] have the form:

Figure 00000029
Figure 00000029

Здесь α=φ0 - начальная фаза, х=ε·Δt=Δφ - фазовый набег в течение интервала временного дискрета Δt, ε - текущая частотная расстройка. Тогда оценка фазового набега

Figure 00000030
в течение интервала анализа Tα=(N-1)Δt с использованием функционального преобразователя
Figure 00000031
имеет видHere α = φ 0 is the initial phase, x = ε · Δt = Δφ is the phase incursion during the time interval Δt, and ε is the current frequency detuning. Then the estimate of the phase incursion
Figure 00000030
during the analysis interval T α = (N-1) Δt using a functional converter
Figure 00000031
has the form

Figure 00000032
Figure 00000032

а оценка относительной ошибки частоты входного сигнала и опорного сигналаand the estimate of the relative error of the frequency of the input signal and the reference signal

Figure 00000033
Figure 00000033

Из выражения (7) следует, что при данном алгоритме оценка ошибки частоты входного сигнала со случайной начальной фазой вдвое меньше истинного значения. Вследствие этого для создания корректных квазикогерентных начальных условий обработки на втором шаге процедуры частотно-фазовой синхронизации важно ввести необходимую поправку оценки при назначении начальной фазы опорного сигнала. В качестве поправки начальной фазы на втором шаге подстройки используют набег

Figure 00000034
It follows from expression (7) that with this algorithm, the estimate of the frequency error of the input signal with a random initial phase is half that of the true value. As a result of this, in order to create the correct quasicoherent initial processing conditions at the second step of the frequency-phase synchronization procedure, it is important to introduce the necessary estimation correction when assigning the initial phase of the reference signal. As a correction of the initial phase, the raid is used at the second tuning step
Figure 00000034

Набег фазы при использовании квадратурной обработки чаще всего оценивают с использованием функционального преобразователя

Figure 00000031
и вычисляют по главному значению аргумента с учетом периодичности функции arctg(x)=arctg(x±kπ), k=0, 1, 2 …The phase incursion using quadrature processing is most often evaluated using a functional converter
Figure 00000031
and calculated by the principal value of the argument, taking into account the periodicity of the function arctg (x) = arctg (x ± kπ), k = 0, 1, 2 ...

Существует много способов формирования опорного гармонического сигнала (3). Основными требованиями к этим способам являются, во-первых, достаточная точность представления и, во-вторых, минимальные аппаратурные и программные (вычислительные) затраты.There are many ways to generate a reference harmonic signal (3). The main requirements for these methods are, firstly, sufficient accuracy of the presentation and, secondly, the minimum hardware and software (computing) costs.

При формировании опорного сигнала вычислительными средствами существует большое количество разнообразных методов получения элементарных функций [Байков В.Д., Смолов В.Б. Аппаратурная реализация элементарных функций в ЦВМ / В.Д. Байков В.Б. Смолов. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1975. - 96 с., Теслер Г.С. Обобщенные адаптивные аппроксимации функций / Г.С. Теслер // Математические машины и системы. - 1998. - №2], в том числе гармонического сигнала. Из них в цифровой технике нашли применение: методы разложения в ряд по ортогональным многочленам, методы аппроксимации с помощью наилучшего приближения, методы представления в виде цепных дробей, методы рациональных приближений, методы итерации, табличные методы, специализированные методы CORDIC [Jack E. Voider. The CORDIC Trigonometric Computing Technique / Reprinted, with permission, from IRE Trans. Electron. Comput. EC-W. 8, 1959, p.330-334] и другие.In the formation of the reference signal by computational means, there are a large number of diverse methods for obtaining elementary functions [Baykov VD, Smolov VB Hardware implementation of elementary functions in a digital computer / V.D. Baykov V.B. Smolov. - L .: Publishing house Leningrad. University, 1975 .-- 96 p., Tesler G.S. Generalized adaptive approximations of functions / G.S. Tesler // Mathematical Machines and Systems. - 1998. - No. 2], including the harmonic signal. Of these, in digital technology, they have found application: series expansion methods for orthogonal polynomials, approximation methods using the best approximation, fractional representation methods, rational approximation methods, iteration methods, tabular methods, specialized CORDIC methods [Jack E. Voider. The CORDIC Trigonometric Computing Technique / Reprinted, with permission, from IRE Trans. Electron Comput. EC-W. 8, 1959, p. 330-334] and others.

Чаще всего [Байков В.Д., Смолов В.Б. Аппаратурная реализация элементарных функций в ЦВМ / В.Д. Байков В.Б. Смолов. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1975. - 96 с.] используют представление гармонического сигнала в виде степенного ряда Тейлора [Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы / Г.Б. Двайт. - М.: Наука, 1978. - 228 с., с.79]:Most often [Baykov VD, Smolov VB Hardware implementation of elementary functions in a digital computer / V.D. Baykov V.B. Smolov. - L .: Publishing house Leningrad. Univ., 1975. - 96 p.] use the representation of a harmonic signal in the form of a Taylor power series [Dvayt GB Tables of integrals and other mathematical formulas / G.B. Dwight. - M .: Nauka, 1978. - 228 p., P.79]:

Figure 00000035
Figure 00000035

Как правило, для упрощения реализации ряд ограничивают конечным числом членов (отсчетов сигнала), обеспечивающих требуемую точность представления. Для одинаковой точности представления объем вычислительных затрат (степень полинома) в значительной мере зависит от свойств используемой функции и интервала представления.As a rule, to simplify the implementation, a number is limited to a finite number of terms (signal samples) providing the required accuracy of representation. For the same presentation accuracy, the amount of computational cost (degree of polynomial) depends to a large extent on the properties of the function used and the presentation interval.

В соответствии с выполненной сравнительной оценкой для одинаковой (удовлетворительной) точности представления функций sin(x) и cos(x) на интервале периода удобнее использовать их разложения в ряд Тейлора на интервале х1∈[-π, π]. В этом случае на интервале х1∈[-π, π] достаточно учитывать полином 9-й степени. В то же время для представления этих функций на интервале х∈[0,2π] требуется полином 17-й степени. Это связано с центральной симметрией функции sin(x) и зеркальной симметрией функции cos(x) относительно начала координат на интервале х1∈[-π, π]. С другой стороны, выбор интервала изменения аргумента x1∈[-π, π] с учетом периодичности функций sin(x) и cos(x) позволяет значительно сократить вычислительные затраты и увеличить возможности процессора.In accordance with the performed comparative assessment, for the same (satisfactory) accuracy of the representation of the functions sin (x) and cos (x) in the period interval, it is more convenient to use their Taylor series expansion in the interval x1∈ [-π, π]. In this case, on the interval x1∈ [-π, π] it suffices to take into account a polynomial of the 9th degree. At the same time, a polynomial of degree 17 is required to represent these functions on the interval x∈ [0,2π]. This is due to the central symmetry of the function sin (x) and the mirror symmetry of the function cos (x) with respect to the origin on the interval x1∈ [-π, π]. On the other hand, the choice of the interval of variation of the argument x1∈ [-π, π], taking into account the periodicity of the functions sin (x) and cos (x), can significantly reduce computational costs and increase processor capabilities.

Связь переменных х и x1 из интервалов представления х1∈[-π, π] и х∈[0,2π] функций sin(x) и cos(x) при учете периодичности имеет вид: x1=х, если 0≤x≤π, и х1=(x-2π), если π<x≤2π.The relationship of the variables x and x1 from the presentation intervals x1∈ [-π, π] and x∈ [0.2π] of the functions sin (x) and cos (x), taking into account the periodicity, has the form: x1 = x if 0≤x≤π , and x1 = (x-2π) if π <x≤2π.

Для осуществления предлагаемого способа в устройство формирования опорного сигнала вычислительными средствами в системах частотной и фазовой синхронизации широкополосных систем связи, содержащее стандартный блок следящего приемника широкополосного сигнала (ШПС), включающий схему преобразования несущей радиочастоты входного широкополосного сигнала на промежуточную частоту; схему преобразования сигнала из аналогового вида в квадратурное дискретное представление, а также систему временной, частотной и фазовой синхронизации ШПС, включающую коррелятор, комплексный перемножитель, детектор ошибок параметров сигнала, состоящий из детекторов фазовой, частотной и временной ошибки, причем выход детектора фазовой ошибки соединен с входом фильтра низких частот (ФНЧ) кольца фазовой ошибки, а выход детектора временной ошибки соединен с входом ФНЧ кольца ошибки временной задержки, кроме того, последовательно соединенные сумматор фазовой и частотной ошибок и численно управляемый вычислитель, выход которого соединен шиной с соответствующим входом комплексного перемножителя, вход стандартного блока следящего приемника ШПС является входом устройства, согласно изобретению, введено устройство управления, соответствующие выходы которого соединены с управляющими входами вычислителя, коррелятора, ФНЧ кольца фазовой ошибки, кроме того, выход ФНЧ кольца временной ошибки подключен к соответствующему входу устройства управления, при этом детекторы фазовой и частотной ошибки выполнены управляемыми, их управляющие входы подсоединены к соответствующим выходам устройства управления; выходы управляемого детектора частотной ошибки соединены с соответствующими входами сумматора; выход ФНЧ кольца фазовой ошибки подключен к входу управляемого детектора частотной ошибки; квадратурные выходы стандартного блока следящего приемника ШПС соединены с соответствующими входами комплексного перемножителя, выход которого соединен шиной с входом коррелятора, выход которого соединен шиной с соответствующим входом детектора ошибок параметров сигнала.To implement the proposed method in a device for generating a reference signal by computational means in frequency and phase synchronization systems of broadband communication systems, comprising a standard unit for a tracking receiver of a broadband signal (WPS), including a circuit for converting the carrier frequency of the input broadband signal to an intermediate frequency; a circuit for converting a signal from an analog form to a quadrature discrete representation, as well as a time, frequency, and phase synchronization system of an ACL including a correlator, a complex multiplier, a signal parameter error detector, consisting of phase, frequency, and time error detectors, and the output of the phase error detector is connected to the input of the low-pass filter (LPF) of the phase error ring, and the output of the time error detector is connected to the input of the LPF of the time delay error ring, in addition, it is connected in series a phase and frequency error combiner and a numerically controlled computer, the output of which is connected by a bus to the corresponding input of the complex multiplier, the input of the standard block of the WPS tracking receiver is the device input, according to the invention, a control device is introduced, the corresponding outputs of which are connected to the control inputs of the calculator, correlator, low-pass filter phase error rings, in addition, the output of the low-pass filter of the temporary error ring is connected to the corresponding input of the control device, while phase detectors and the frequency error is made controllable, their control inputs are connected to the corresponding outputs of the control device; the outputs of the controlled frequency error detector are connected to the corresponding inputs of the adder; the LPF output of the phase error ring is connected to the input of a controlled frequency error detector; the quadrature outputs of the standard block of the WPS tracking receiver are connected to the corresponding inputs of the complex multiplier, the output of which is connected by a bus to the input of the correlator, the output of which is connected by a bus to the corresponding input of the signal parameter error detector.

Общая структурная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2, где обозначено:The general structural diagram of the proposed device is presented in figure 2, where it is indicated:

1 - стандартный блок следящего приемника ШПС;1 - standard block servo receiver ShPS;

2 - коррелятор (интерполятор);2 - correlator (interpolator);

3 - комплексный перемножитель;3 - complex multiplier;

4 - детектор ошибок параметров сигнала;4 - error detector of signal parameters;

4.1 - управляемый детектор фазовой ошибки;4.1 - controlled phase error detector;

4.2 - управляемый детектор частотной ошибки;4.2 - controlled frequency error detector;

4.3 - детектор временной ошибки;4.3 - temporary error detector;

5 - численно управляемый вычислитель (осциллятор);5 - a numerically controlled calculator (oscillator);

6 - сумматор фазовой и частотной ошибок;6 - adder phase and frequency errors;

7 - управляемый фильтр низких частот (ФНЧ) кольца фазовой ошибки;7 - controlled low-pass filter (low-pass filter) of the phase error ring;

9 - ФНЧ кольца ошибки временной задержки;9 - low-pass filter rings of the delay time delay;

10 - устройство управления.10 - control device.

Устройство для реализации технического решения заявляемого способа содержит: стандартный блок следящего приемника ШПС 1, включающий схему преобразования несущей радиочастоты входного широкополосного сигнала на промежуточную частоту (РЧ/ПЧ) и схемы преобразования сигнала из аналогового вида в квадратурное дискретное представление (А/Д, квадратор), и схему временной, частотной и фазовой синхронизации ШПС, состоящей из последовательно соединенных комплексного перемножителя 3, коррелятора (интерполятора) 2, детектора ошибок параметров сигнала 4, состоящего из управляемых детекторов фазовой 4.1, частотной 4.2 ошибки и детектора временной ошибки 4.3, выход которого через кольцо ФНЧ 9 соединен с соответствующим входом устройства управления 10, соответствующие выходы которого соединены с управляющими входами коррелятора 2, управляемых детекторов фазовой 4.1 и частотной 4.2 ошибки, а также с входом управляемого ФНЧ кольца 7, выход которого соединен с соответствующим входом управляемого детектора частотной ошибки 4.2. Выход управляемого детектора фазовой ошибки 4.1 подключен к другому входу управляемого ФНЧ кольца 7. Выход детектора временной ошибки 4.3 подключен к входу ФНЧ кольца ошибки временной задержки 9, выход которого соединен с соответствующим входом устройства управления 10. Кроме того, выходы управляемого детектора частотной ошибки 4.2 соединены с соответствующими входами сумматора фазовой и частотной ошибок 6, выход которого соединен с входом вычислителя 5, управляемый вход которого соединен с соответствующим выходом устройства управления 10, выход вычислителя 5 соединен шиной с соответствующим входом перемножителя 3. Квадратурные выходы стандартного блока следящего приемника ШПС 1 подсоединены к соответствующим входам перемножителя 3. Вход стандартного блока следящего приемника ШПС 1 является входом устройства. Причем соединения перемножителя 3 с коррелятором 2 и коррелятора 2 с детектором ошибок параметров сигнала 4 выполнены шиной.A device for implementing the technical solution of the proposed method includes: a standard block of a tracking receiver ШПС 1, including a circuit for converting the carrier frequency of the input broadband signal to an intermediate frequency (RF / IF) and a circuit for converting the signal from analog to quadrature discrete representation (A / D, quad) , and a scheme of time, frequency, and phase synchronization of a NPS, consisting of a series-connected complex multiplier 3, a correlator (interpolator) 2, an error detector of the si parameters 4, consisting of phase 4.1 controlled detectors, frequency 4.2 error and 4.3 temporary error detector, the output of which through the low-pass filter ring 9 is connected to the corresponding input of the control device 10, the corresponding outputs of which are connected to the control inputs of the correlator 2, phase 4.1 and frequency 4.2 controlled detectors errors, as well as with the input of the controlled low-pass filter ring 7, the output of which is connected to the corresponding input of the controlled frequency error detector 4.2. The output of the controlled phase error detector 4.1 is connected to another input of the controlled low-pass filter ring 7. The output of the temporal error detector 4.3 is connected to the input of the low-pass filter of the time delay error 9, the output of which is connected to the corresponding input of the control device 10. In addition, the outputs of the controlled frequency error detector 4.2 are connected with the corresponding inputs of the adder phase and frequency errors 6, the output of which is connected to the input of the calculator 5, the controlled input of which is connected to the corresponding output of the control device 10, you the stroke of the calculator 5 is connected by a bus to the corresponding input of the multiplier 3. The quadrature outputs of the standard block of the servo receiver of ШПС 1 are connected to the corresponding inputs of the multiplier 3. The input of the standard block of the servo receiver of ШПС 1 is the input of the device. Moreover, the connection of the multiplier 3 with the correlator 2 and the correlator 2 with the detector of the error parameters of the signal 4 is made by a bus.

В качестве численно управляемого вычислителя 5 гармонического сигнала, формирующего в заявляемом устройстве опорный сигнал, используется вычислитель, выполненный, например, на базе ПЛИС или DSP, реализующий процедуру представления сигнала в виде разложения в степенной ряд Тейлора.As a numerically controlled calculator 5 of the harmonic signal forming the reference signal in the inventive device, a calculator is used, made, for example, on the basis of FPGA or DSP, which implements the procedure for representing the signal in the form of expansion in a Taylor power series.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.The proposed device operates as follows.

Описание работы предлагаемого устройства достаточно полно рассмотрено ранее при анализе общей математической модели предложенного технического решения в части формирования опорного сигнала и корректировки его параметров. Последовательность операций работы заявляемого устройства в полной мере соответствует алгоритму выполнения предложенного способа. При этом следует учесть, что изменение порядка осуществления последовательных линейных операций в предложенном устройстве не приводит к изменению конечного результата обработки.The description of the operation of the proposed device is quite fully considered earlier when analyzing the general mathematical model of the proposed technical solution in terms of the formation of the reference signal and adjusting its parameters. The sequence of operations of the claimed device is fully consistent with the algorithm of the proposed method. It should be noted that changing the order of sequential linear operations in the proposed device does not lead to a change in the final processing result.

Пошаговая вычислительная процедура, которая реализована в предлагаемом устройстве, может быть использована при значительных величинах относительной частотной и фазовой расстройки. Она эффективна как на начальном этапе (в режиме захвата частоты), так и при последующем режиме слежения. В отличие от прототипа предлагаемая процедура обладает более высокой помехоустойчивостью, т.к. дополнительно используют управление процедурой генерации опорного сигнала и корректировки его параметров.Step-by-step computational procedure, which is implemented in the proposed device, can be used with significant values of the relative frequency and phase detuning. It is effective both at the initial stage (in the frequency capture mode) and in the subsequent tracking mode. Unlike the prototype, the proposed procedure has a higher noise immunity, because additionally use control of the procedure for generating the reference signal and adjusting its parameters.

Представленное решение проблемы автоподстройки частоты сочетает в себе способность точной подстройки частоты при умеренных аппаратных затратах на его реализацию. Вариант реализации предлагаемого устройства позволяет универсальными вычислительными средствами проводить с заданной точностью подстройку частоты опорного сигнала даже при достаточно низком входном отношении сигнал-шум.The presented solution to the problem of frequency auto-tuning combines the ability to fine-tune the frequency with moderate hardware costs for its implementation. An implementation option of the proposed device allows universal computing tools to carry out with a given accuracy the frequency adjustment of the reference signal even with a sufficiently low input signal-to-noise ratio.

В качестве иллюстрации для предложенной системы частотно-фазовой синхронизации на фиг.3 и фиг.4 представлены временные эпюры (диаграммы) сигналов вычислительной процедуры формирования опорного сигнала, полученные в результате компьютерного моделирования. Опорный сигнал получен методом разложения в степенной ряд Тейлора. На фиг.3 представлены диаграммы при отсутствии шумов во входном сигнале и на фиг.4 - для отношения сигнал-шум на входе, равном 5 дБ. Здесь на первом и на втором графике сверху каждой фигуры представлены эпюры сигналов синусной и косинусной составляющих входного сигнала на промежуточной частоте, на третьем и на четвертом графике показана последовательная процедура формирования соответствующих квадратурных составляющих опорного сигнала системы. На последнем графике фиг.3 и фиг.4 представлены переходные процессы подстройки ошибки фазы квадратурных составляющих выходного опорного сигнала.As an illustration for the proposed frequency-phase synchronization system, Figures 3 and 4 show time plots (diagrams) of the signals of the computational procedure for generating the reference signal obtained as a result of computer simulation. The reference signal was obtained by the method of expansion in a Taylor power series. Figure 3 presents diagrams in the absence of noise in the input signal and figure 4 - for the signal-to-noise ratio at the input, equal to 5 dB. Here, on the first and second graph, on top of each figure, the diagrams of the signals of the sine and cosine components of the input signal at an intermediate frequency are presented, the third and fourth graph show a sequential procedure for generating the corresponding quadrature components of the reference signal of the system. The final graph of FIG. 3 and FIG. 4 shows transients of phase error adjustment of the quadrature components of the output reference signal.

Сравнение заявляемых объектов с известными техническими решениями в данной области техники не позволило выявить совокупность заявляемых признаков, и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критериям «новизна», «существенные отличия» и «изобретательский уровень».Comparison of the claimed objects with known technical solutions in this technical field did not allow to reveal the totality of the claimed features, and therefore they provide the claimed technical solution with the criteria of “novelty”, “significant differences” and “inventive step”.

Графические материалы, используемые при описании изобретенияGraphic materials used in the description of the invention

Фиг.1 - общая структурная схема устройства-прототипа.Figure 1 is a General structural diagram of a prototype device.

Фиг.2 - общая структурная схема заявляемого устройства.Figure 2 is a General structural diagram of the inventive device.

Фиг.3 - эпюры сигналов вычислительной процедуры формирования опорного сигнала в отсутствии шумов на входе системы частотно-фазовой подстройки.Figure 3 - plot signals of the computational procedure for the formation of a reference signal in the absence of noise at the input of the frequency-phase adjustment system.

Фиг.4 - эпюры сигналов вычислительной процедуры формирования опорного сигнала для отношения сигнал-шум на входе системы частотно-фазовой подстройки, равном 5 Дб.Figure 4 - plot signals of the computational procedure for the formation of the reference signal for the signal-to-noise ratio at the input of the frequency-phase adjustment system, equal to 5 dB.

Claims (4)

1. Способ формирования опорного сигнала вычислительными средствами в системах частотной и фазовой синхронизации широкополосных систем связи, заключающийся в том, что непрерывный входной широкополосный сигнал на радиочастоте предварительно преобразуют в квадратурный комплексный дискретный широкополосный сигнал на промежуточной частоте, выполняют процедуру синхронизации по времени и выделяют в результате фазовой демодуляции ШПС дискретный гармонический комплексный сигнал на промежуточной частоте, в соответствии с сигналами управления выполняют пошаговую вычислительную процедуру формирования опорного сигнала и корректировку (подстройку) его частоты и фазы, для этого: предварительно, используя вычислительную процедуру, формируют начальный дискретный опорный квадратурный (комплексный) гармонический сигнал с нулевой частотой и нулевой начальной фазой, в течение первого шага процедуры формирования опорного сигнала сравнивают параметры входного комплексного дискретного гармонического сигнала на промежуточной частоте с параметрами сформированного опорного квадратурного (комплексного) гармонического дискретного сигнала с нулевой частотой и нулевой начальной фазой, в конце первого шага процедуры формирования опорного сигнала оценивают суммарный набег фазы и среднюю частоту входного дискретного гармонического комплексного сигнала на промежуточной частоте, используя в качестве начальной фазы - оценку суммарного набега фазы и в качестве частоты - оценку средней частоты входного дискретного гармонического комплексного сигнала на промежуточной частоте, вычислительными средствами формируют опорный сигнал с данными параметрами и вследствие этого в начале второго шага вычислительной процедуры формирования опорного сигнала создают квазисинхронный режим между входным и опорным сигналом, на втором шаге вычислительной процедуры оценивают относительную фазовую расстройку и ошибку оценки частоты входного дискретного гармонического комплексного сигнала на промежуточной частоте и опорного сигнала, полученные на втором шаге оценки относительной фазовой расстройки и ошибки оценки частоты используют соответственно в качестве начальной фазы и поправки к оценке частоты первого шага при вычислении опорного сигнала для третьего шага, далее на третьем и на каждом последующем шаге вычислительной процедуры при формировании опорного сигнала процедура корректировки его параметров по начальной фазе и текущей частоте идентична и включает следующие операции: в течение времени текущего шага вычислительной процедуры выполняют оценку набега фазы, которую используют в качестве начальной фазы опорного сигнала на последующем шаге, используя оценку набега фазы на текущем шаге и оценку набега фазы на предыдущем шаге, вычисляют оценку ошибки расстройки частоты на текущем шаге, полученную оценку ошибки расстройки частоты на текущем шаге используют для корректировки текущей частоты при вычислении опорного сигнала, оценку текущего набега фазы и вычисленную оценку текущей частоты используют в качестве параметров для вычисления текущего опорного сигнала на последующем шаге.1. A method of generating a reference signal by computational means in frequency and phase synchronization systems of broadband communication systems, namely, that a continuous input broadband signal at a radio frequency is preliminarily converted into a quadrature complex discrete wideband signal at an intermediate frequency, a time synchronization procedure is performed, and the result is isolated phase demodulation of the NPS discrete harmonic complex signal at an intermediate frequency, in accordance with the control signals They perform a step-by-step computational procedure for generating a reference signal and adjusting (adjusting) its frequency and phase, for this: first, using a computational procedure, an initial discrete reference quadrature (complex) harmonic signal with zero frequency and zero initial phase is formed during the first step of the procedure generating a reference signal compares the parameters of the input complex discrete harmonic signal at an intermediate frequency with the parameters of the generated reference qua total (complex) harmonic discrete signal with zero frequency and zero initial phase, at the end of the first step of the reference signal generation procedure, the total phase incursion and the average frequency of the input discrete harmonic complex signal at an intermediate frequency are estimated, using the total phase incursion estimate as the initial phase and as a frequency, an estimate of the average frequency of the input discrete harmonic complex signal at an intermediate frequency; a signal with these parameters and, as a result, at the beginning of the second step of the computational procedure for generating the reference signal, a quasi-synchronous mode is created between the input and reference signal; at the second step of the computational procedure, the relative phase mismatch and the error in estimating the frequency of the input discrete harmonic complex signal at the intermediate frequency and the reference signal are evaluated obtained at the second step of the estimation of the relative phase mismatch and errors of the frequency estimate are used respectively phase and corrections to the estimation of the frequency of the first step in calculating the reference signal for the third step, then in the third and at each subsequent step of the computational procedure when generating the reference signal, the procedure for adjusting its parameters for the initial phase and current frequency is identical and includes the following operations: during the time the current step of the computational procedure, carry out an estimation of the phase incursion, which is used as the initial phase of the reference signal in the next step, using the estimation of the phase incursion in the current step e and the phase shift estimate in the previous step, calculate the frequency mismatch error estimate in the current step, the obtained frequency mismatch error estimate in the current step is used to adjust the current frequency when calculating the reference signal, the current phase shift estimate and the calculated current frequency estimate are used as parameters for calculating the current reference signal in the next step. 2. Устройство формирования опорного сигнала вычислительными средствами в системах частотной и фазовой синхронизации широкополосных систем связи, содержащее стандартный блок следящего приемника широкополосного сигнала (ШПС), включающий схему преобразования несущей радиочастоты входного широкополосного сигнала на промежуточную частоту; схему преобразования сигнала из аналогового вида в квадратурное дискретное представление, а также систему временной, частотной и фазовой синхронизации ШПС, включающую коррелятор, комплексный перемножитель, детектор ошибок параметров сигнала, состоящий из детекторов фазовой, частотной и временной ошибки, причем выход детектора фазовой ошибки соединен с входом фильтра низких частот (ФНЧ) кольца фазовой ошибки, а выход детектора временной ошибки соединен с входом ФНЧ кольца ошибки временной задержки, кроме того, последовательно соединенные сумматор фазовой и частотной ошибок и численно управляемый вычислитель, выход которого соединен шиной с соответствующим входом комплексного перемножителя, вход стандартного блока следящего приемника ШПС является входом устройства, отличающееся тем, что введено устройство управления, соответствующие выходы которого соединены с управляющими входами вычислителя, коррелятора, ФНЧ кольца фазовой ошибки, кроме того, выход ФНЧ кольца временной ошибки подключен к соответствующему входу устройства управления, при этом детекторы фазовой и частотной ошибки выполнены управляемыми, их управляющие входы подсоединены к соответствующим выходам устройства управления; выходы управляемого детектора частотной ошибки соединены с соответствующими входами сумматора; выход ФНЧ кольца фазовой ошибки подключен к входу детектора частотной ошибки; квадратурные выходы стандартного блока следящего приемника ШПС соединены с соответствующими входами комплексного перемножителя, выход которого соединен шиной с входом коррелятора, выход которого соединен шиной с соответствующим входом детектора ошибок параметров сигнала.2. A device for generating a reference signal by computing means in frequency and phase synchronization systems of broadband communication systems, comprising a standard block of a tracking receiver of a broadband signal (WPS), including a circuit for converting the carrier frequency of the input broadband signal to an intermediate frequency; a circuit for converting a signal from an analog form to a quadrature discrete representation, as well as a time, frequency, and phase synchronization system of an ACL, including a correlator, a complex multiplier, a signal parameter error detector, consisting of phase, frequency, and time error detectors, the phase error detector output being connected to the input of the low-pass filter (LPF) of the phase error ring, and the output of the time error detector is connected to the input of the LPF of the time delay error ring, in addition, it is connected in series phase and frequency error combiner and a numerically controlled computer, the output of which is connected by a bus to the corresponding input of the complex multiplier, the input of the standard block of the WPS tracking receiver is the device input, characterized in that a control device is introduced, the corresponding outputs of which are connected to the control inputs of the calculator, correlator, The low-pass filter of the phase error ring, in addition, the output of the low-pass filter of the temporary error ring is connected to the corresponding input of the control device, while the phase detectors frequency error made controllable, its control inputs connected to respective outputs of the control device; the outputs of the controlled frequency error detector are connected to the corresponding inputs of the adder; the LPF output of the phase error ring is connected to the input of the frequency error detector; the quadrature outputs of the standard block of the WPS tracking receiver are connected to the corresponding inputs of the complex multiplier, the output of which is connected by a bus to the input of the correlator, the output of which is connected by a bus to the corresponding input of the signal parameter error detector. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что численно управляемый вычислитель выполнен на ПЛИС или DSP, реализующих процедуру, которая использует разложение в ряд Тейлора.3. The device according to claim 2, characterized in that the numerically controlled computer is made on an FPGA or DSP that implements a procedure that uses Taylor expansion. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что устройство управления выполнено на ПЛИС или DSP, реализующих многошаговую вычислительную процедуру управления при формировании опорного сигнала и корректировки его параметров. 4. The device according to claim 2, characterized in that the control device is made on an FPGA or DSP that implements a multi-step computational control procedure when generating a reference signal and adjusting its parameters.
RU2013144562/07A 2013-10-03 2013-10-03 Method and device for reference signal generation by computers in systems of frequency and phase synchronisation of broadband communication systems RU2535198C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013144562/07A RU2535198C1 (en) 2013-10-03 2013-10-03 Method and device for reference signal generation by computers in systems of frequency and phase synchronisation of broadband communication systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013144562/07A RU2535198C1 (en) 2013-10-03 2013-10-03 Method and device for reference signal generation by computers in systems of frequency and phase synchronisation of broadband communication systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2535198C1 true RU2535198C1 (en) 2014-12-10

Family

ID=53285851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013144562/07A RU2535198C1 (en) 2013-10-03 2013-10-03 Method and device for reference signal generation by computers in systems of frequency and phase synchronisation of broadband communication systems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2535198C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2741066C1 (en) * 2020-05-12 2021-01-22 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Compensation device in frequency detuning receiver, which occurs in transmitter and receiver during transmission-reception of phase-code manipulated signals

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2286015C1 (en) * 2005-05-30 2006-10-20 Закрытое акционерное общество "Кодофон" Method for automatic adjustment of frequency of supporting signal of receiving station, method for estimating mismatch of frequency of beam signals relatively to frequency of supporting signal, device for automatic adjustment of frequency of supporting signal of receiving station
RU2431919C1 (en) * 2010-09-15 2011-10-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) Correlation receiver of noise-like signals
US8094767B1 (en) * 2005-12-12 2012-01-10 Exalt Communications Inc. Method and apparatus for timing and/or frequency synchronization in an RF receiver
RU2450446C1 (en) * 2011-01-19 2012-05-10 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ Device to synchronise receiving devices by carrier and clock frequencies in systems with code division of channels under high instability of frequencies in communication channel

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2286015C1 (en) * 2005-05-30 2006-10-20 Закрытое акционерное общество "Кодофон" Method for automatic adjustment of frequency of supporting signal of receiving station, method for estimating mismatch of frequency of beam signals relatively to frequency of supporting signal, device for automatic adjustment of frequency of supporting signal of receiving station
US8094767B1 (en) * 2005-12-12 2012-01-10 Exalt Communications Inc. Method and apparatus for timing and/or frequency synchronization in an RF receiver
RU2431919C1 (en) * 2010-09-15 2011-10-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) Correlation receiver of noise-like signals
RU2450446C1 (en) * 2011-01-19 2012-05-10 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ Device to synchronise receiving devices by carrier and clock frequencies in systems with code division of channels under high instability of frequencies in communication channel

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MOHAMED К. NESAMI RF Architektures and Digital Signal Processing Aspects of Digital Wireless Transceivers.  2003, p.2-16.fig.2-14. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2741066C1 (en) * 2020-05-12 2021-01-22 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Compensation device in frequency detuning receiver, which occurs in transmitter and receiver during transmission-reception of phase-code manipulated signals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Best et al. Simulation of analog Costas loop circuits
CN111245593B (en) Time synchronization method and device based on Kalman filtering
RU2431919C1 (en) Correlation receiver of noise-like signals
CN103217577A (en) Digital phase meter and method for measuring high-frequency signal phase change
RU2535198C1 (en) Method and device for reference signal generation by computers in systems of frequency and phase synchronisation of broadband communication systems
Hwang et al. A 400-MHz processor for the conversion of rectangular to polar coordinates in 0.25-μm CMOS
CN109743075B (en) Three-ring linkage non-homologous spread spectrum code tracking loop synchronization device and method
CN112014864A (en) High dynamic satellite tracking method based on steepest ascent method
Perišić et al. Time recursive frequency locked loop for the tracking applications
Kuznetsov et al. Nonlinear analysis of the Costas loop and phase-locked loop with squarer
Bondariev et al. Measurement of the phase-transfer function of the software phase-locked loop
Jiang et al. Spectral reconstruction of signals from periodic nonuniform subsampling based on a Nyquist folding scheme
JP2006217601A (en) Method for acquiring positioning signal of geographic localization system, receiver for geographic localization system and computer data carrier comprising program instruction for carrying out the method
RU2691380C1 (en) Device for high-accuracy signal frequency estimation in broadband communication systems
Thombre et al. Local oscillator phase noise effects on phase angle component of GNSS code correlation
Mandal et al. FPGA implementation of pipelined CORDIC for digital demodulation in FMCW radar
Hou et al. A new rapid and accurate synchronization scheme based on PMF-FFT for high dynamic GPS receiver
Vijay et al. Implementation of Low Complexity Signal Tracking Loop of a GPS Receiver Using CORDIC Algorithm
Sarkar et al. Nonlinear dynamics of a class of digital tan-lock loops with non-ideal phase detector
Xu et al. Efficient range estimation in beat radio interferometry
Mandal et al. Implementation of coordinate rotation algorithm for Digital Phase Locked Loop system in in-phase and quadrature channel signal processing
Best et al. Nonlinear analysis of phase-locked loop-based circuits
Deng et al. A novel Doppler frequency measurement method based on the closed-loop signal correlation for deep space exploration
Ahmed Phase and Frequency
Kumar et al. Role of chaos in spread spectrum communication