RU2691380C1 - Устройство высокоточной оценки несущей частоты сигнала в широкополосных системах связи - Google Patents

Устройство высокоточной оценки несущей частоты сигнала в широкополосных системах связи Download PDF

Info

Publication number
RU2691380C1
RU2691380C1 RU2018124619A RU2018124619A RU2691380C1 RU 2691380 C1 RU2691380 C1 RU 2691380C1 RU 2018124619 A RU2018124619 A RU 2018124619A RU 2018124619 A RU2018124619 A RU 2018124619A RU 2691380 C1 RU2691380 C1 RU 2691380C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
input
signal
inputs
node
Prior art date
Application number
RU2018124619A
Other languages
English (en)
Inventor
Юрий Александрович Соловьёв
Александр Иванович Сергиенко
Александр Сергеевич Ситников
Максим Анатольевич Тютюнников
Original Assignee
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 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" filed Critical Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority to RU2018124619A priority Critical patent/RU2691380C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2691380C1 publication Critical patent/RU2691380C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/02—Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области радиотехники, в частности, к устройствам частотной синхронизации широкополосного сигнала (ШПС) в системах радиосвязи и сотовых системах связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access – CDMA). Технический результат – ускорение переходного процесса в режим частотной синхронизации, получение точности оценки и компенсации возможного рассогласования между несущей частотой принимаемого ШПС и частотой опорного сигнала, близкой к оптимальной, обеспечение инвариантности к нестационарному характеру входного процесса и уменьшение аппаратных и программных затрат. В устройстве обеспечена модифицированная процедура оценки частотного рассогласования входного ШПС и опорного сигнала с использованием интерполяционного алгоритма высокоточной оценки частоты и операция адаптивного выбора оптимальных параметров режима синхронизации с учетом свойств канала распространения. Для этого в блок оценки частоты введены последовательно соединенные узел ранжирования и выбора уровня решающей функции и узел высокоточной оценки частоты, выход которого является выходом устройства и соединен с соответствующим входом блока управления , один из входов которого является входом внешнего сигнала мониторинга оценки параметров канала связи. 4 ил.

Description

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к устройствам частотной синхронизации широкополосного сигнала (ШПС) в системах радиосвязи и сотовых системах связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access – CDMA).
Известно, что прием и обработку широкополосного сигнала (ШПС) в любой цифровой системе связи невозможно осуществить без выполнения процедур оценки временного положения и несущей частоты входного сигнала. При этом качество выделяемой информации напрямую зависит от точности оценки временного положения и несущей частоты ШПС и степени их близости к истинному значению. Величина возможного рассогласования между несущей частотой принимаемого ШПС и частотой опорного сигнала
Figure 00000001
 непосредственно зависит от нестабильности частоты опорных генераторов приемника и передатчика и от свойств канала распространения, например, от динамики изменения временной задержки и несущей частоты сигнала мобильного абонента из-за эффекта Доплера. Поэтому для качественного приема информации необходимо наряду с высокоточной оценкой временного положения ШПС одновременно выполнять высокоточную (прецизионную) оценку частоты рассогласования входного сигнала
Figure 00000001
 в целях дальнейшей корректировки частоты опорного генератора приемника и обеспечения режима когерентного приема. На практике в системах цифровой радиосвязи оценку частоты рассогласования входного широкополосного радиосигнала и коррекцию (подстройку) частоты опорного генератора приемника обычно выполняют по известному пилот сигналу или по сигналу преамбулы. Оценивание несущей частоты принимаемого ШПС осуществляют обычно после завершения процедуры временной синхронизации. Используя выделенную опорную псевдослучайную последовательность (ПСП), выполняют процедуру фазовой демодуляции известного входного широкополосного пилот радиосигнала или сигнала преамбулы. В результате получают гармонический сигнал на несущей частоте широкополосного радиосигнала, который используют в качестве входного сигнала для устройства оценки несущей частоты принимаемого ШПС.
Вопросам анализа и реализации устройств частотной синхронизации на практике достаточно большое внимание уделяется в работах [1–14].
Наиболее часто используемыми являются фазовые методы определения частоты. Принципиальные различия между всеми существующими фазовыми методами определения частоты состоят в реализации операции преобразования постоянного сдвига фазы в измеряемый параметр, однозначно связанный с существующим сдвигом частоты.
Одним из наиболее простых способов оценки постоянного сдвига фазы сложного фазоманипулированного сигнала является выделение фазового сдвига между двумя последовательно принятыми комплексными символами и последующее их усреднение [5]. Эту операцию можно реализовать как перемножение комплексного отсчета принятого сигнала с комплексно-сопряженным предыдущим с последующей фильтрацией полученной комбинационной составляющей.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому устройству высокоточной оценки несущей частоты сигнала в широкополосных системах связи является устройство по первому варианту реализации, описанное в патенте [8], принятый за прототип.
Устройство-прототип предназначено для решения задачи автоподстройки частоты с высокой точностью оценки в большом априорном интервале возможных рассогласований частоты, низком отношении сигнал/шум и малых программных и аппаратных затратах при реализации данного способа на практике. В устройстве-прототипе используют принцип многоканального приемника [3], состоящего из
Figure 00000002
 параллельных частотных каналов. Для оценки частоты рассогласования входного и опорного сигнала в каждом из каналов выполняют последовательную итерационную процедуру с применением аппарата комплексной математики и квазиоптимального алгоритма, основанного на оптимальных решающих функциях.
Для удобства анализа и наглядности рассмотрения заявляемого технического решения выполним укрупнение схемы устройства-прототипа. Укрупненная схема устройства-прототипа представлена на фиг. 1, где введены следующие обозначения:
1 – генератор опорного сигнала;
Figure 00000003
 – комплексный перемножитель;
Figure 00000004
 – блок формирования обобщенной оценки корреляции;
4 – блок управления (БУ);
5 – блок оценки частоты.
Устройство-прототип содержит генератор опорного сигнала 1,
Figure 00000005
 параллельных частотных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных комплексного перемножителя
Figure 00000006
 и блока формирования обобщенной оценки корреляции
Figure 00000007
Figure 00000008
 всех
Figure 00000009
 гипотез оценки частоты, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом блока оценки частоты 5, выход которого является выходом устройства-прототипа и соединен с соответствующим входом блока управления 4. При этом первый управляющий выход блока управления 4 соединен с входом генератора опорного сигнала 1 и первым управляющим входом блока оценки частоты 5. Второй и четвертый управляющие выходы блока управления 4 подключены к соответствующим входам блока оценки частоты 5. Кроме того, второй и третий управляющие выходы блока управления 4 соединены с соответствующими входами блоков формирования обобщенной оценки корреляции 3. Выходы генератора опорного сигнала подключены к соответствующим входам перемножителей
Figure 00000006
Figure 00000008
, другие входы которых объединены и являются входом устройства.
Следует отметить, что укрупненная блок-схема устройства-прототипа определения частоты согласно описанию [8] является одинаковой по предложенным первому и второму вариантам реализации устройства-прототипа. Различие выполнения вариантов заключается только в структуре блока оценки частоты 5. Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство-прототип по первому варианту реализации. Укрупненная структурная схема блока оценки частоты 5 устройства-прототипа по первому варианту реализации приведена на фиг. 2, где введены следующие обозначения:
7 – генератор отсчетов опорной сигнальной функции;
8– узел определения зоны сканирования;
5.1 – узел формирования решающей функции (РФ);
10 – узел формирования оценки частоты;
11 – узел выбора максимума.
Блок оценки частоты 5 устройства-прототипа содержит две ветви. Первая ветвь состоит из последовательно соединенных узла определения зоны сканирования 8 и генератора отсчетов опорной сигнальной функции 7. Вторая ветвь состоит из последовательно соединенных узла формирования решающей функции 5.1 и узла выбора максимума 11. Выход каждой из ветвей соединен с соответствующим входом узла формирования оценки частоты 10, выход которого является выходом блока оценки частоты 5, который соединен с соответствующим входом блока управления 4 (фиг. 1). При этом выходы первого, второго и четвертого управляющих сигналов блока управления 4 соединены с соответствующими входами генератора отсчетов опорной сигнальной функции 7. Кроме того, первые входы узла определения зоны сканирования 8 и узла формирования решающей функции (РФ) 5.1 одновременно соединены с выходами блока формирования обобщенной оценки корреляции
Figure 00000007
Figure 00000008
 соответственно.
В блоке оценки частоты 5 по первому варианту реализации формируют опорную сигнальную функцию, вид которой априори известен и определяют частоту, равную координате центра опорной сигнальной функции, по максимальному приближению опорной сигнальной функции к обобщенным оценкам корреляции всех
Figure 00000009
 гипотез оценки частоты.
Устройство-прототип работает следующим образом.
Предварительно по результатам корреляционной обработки [15] выполняют демодуляцию известного широкополосного пилот радиосигнала или сигнала преамбулы, которые, как правило, являются синхронными с входным информационным ШПС. В результате получают входной гармонический сигнал устройства-прототипа с несущей частотой входного широкополосного радиосигнала. Используя этот сигнал, в устройстве-прототипе выполняют процедуру обработки в соответствии со способом для оценки частотного рассогласования входного широкополосного радиосигнала и опорного сигнала и коррекцию (подстройку) частоты опорного сигнала генератора 1. При этом генератор опорного сигнала 1 формирует комплексные отсчеты гетеродина гармонического опорного сигнала для всех
Figure 00000002
 параллельных частотных каналов (гипотез). Оценку частоты осуществляют путем последовательной пошаговой процедуры за
Figure 00000010
 итераций по результатам параллельного многоканального приема входного гармонического сигнала на интервале неопределенности частоты в каждом из частотных каналов.
Вначале каждой из Q итераций с блока управления 4 при помощи 4-х управляющих сигналов (УС) устанавливают во все управляемые блоки устройства определения (оценки) частоты необходимые параметры, соответствующие номеру текущей итерации:
- по управляющему сигналу 1 с блока управления 4 в генераторе опорного сигнала 1 и в блоке оценки частоты 5 устанавливают канальные центральные частоты
Figure 00000011
 соответствующих гипотез
Figure 00000012
 - х частотных подынтервалов, где
Figure 00000013
;
- по управляющему сигналу 2 с блока управления 4 в блоках формирования обобщенной оценки корреляции
Figure 00000004
 и в блоке оценки частоты 5 устанавливают текущий интервал времени когерентного накопления
Figure 00000014
;
- по управляющему сигналу 3 с блока управления 4 в блоках формирования обобщенной оценки корреляции
Figure 00000004
 устанавливают текущий интервал времени некогерентного накопления оценок корреляции;
- по управляющему сигналу 4 с блока управления 4 в блоке оценки частоты 5 устанавливают требуемую точность оценки частоты.
Отсчеты принятого гармонического сигнала, полученного в результате демодуляции известного входного широкополосного пилот сигнала или преамбулы ШПС, поступают на
Figure 00000015
 комплексных перемножителей
Figure 00000016
Figure 00000017
, в которых каждый отсчет умножается на комплексные отсчеты генератора опорного сигнала
Figure 00000018
, где
Figure 00000019
 – центральная частота
Figure 00000020
-го подынтервала, соответствующая
Figure 00000021
- й гипотезе,
Figure 00000022
 - текущее время. В результате на выходе каждого перемножителя формируется соответствующий принятый сигнал, сдвинутый по частоте на величину
Figure 00000023
, где
Figure 00000024
 - рассогласование между несущей частотой принимаемого полезного ШПС и центральной частотой
Figure 00000020
-го подынтервала опорного генератора.
В блоках формирования обобщенной оценки корреляции
Figure 00000025
, где
Figure 00000013
 путем когерентной и некогерентной обработки (накопления) сдвинутых по частоте сигналов, формируют
Figure 00000026
 обобщенных оценок корреляции
Figure 00000027
 для каждой из
Figure 00000028
 гипотез (частотного подынтервала).
Далее блок оценки частоты 5, используя полученные значениям обобщенных оценок корреляции
Figure 00000027
, производит оценку частоты в соответствии со следующим алгоритмом.
Узел определения зоны сканирования 8 по полученным значениям обобщенных оценок корреляции
Figure 00000027
 выбирает номера граничных частот диапазона анализа и определяет их номера, которые передаются в генератор отсчетов опорной сигнальной функции 7, где формируют значения соответствующих им частот
Figure 00000029
 и
Figure 00000030
. Затем в генераторе 7 выполняют формирование отсчетов опорной сигнальной функции (в данном случае вида
Figure 00000031
), где аргумент функции
Figure 00000032
 изменяется в диапазоне от
Figure 00000029
 до
Figure 00000030
с дискретностью, заданной управляющим сигналом 4 из блока управления 4.
Отсчеты опорной сигнальной функции с выхода генератора 7 и обобщенные оценки корреляции
Figure 00000027
,
Figure 00000017
 с блоков формирования обобщенной оценки корреляции
Figure 00000025
, где
Figure 00000013
 поступают на соответствующие входы узла формирования решающей функции 5.1, на выходе которого формируют решающую функцию оценки частоты, отсчеты которой передаются в узел выбора максимума 7 для нахождения максимального значения.
По полученным отсчетам опорной сигнальной функции, информации о диапазоне и дискретности изменения переменной
Figure 00000032
 из генератора отсчетов опорной сигнальной функции 7, максимуму решающей функции оценки частоты с выхода узла формирования решающей функции 5.1 в узле формирования оценки частоты 10 принимают решение о значении частоты и выдают ее оценку на выход блока оценки частоты 5, который является выходом устройства-прототипа.
Полученная оценка частоты передается в блок управления 4 для ее использования при формировании центральных частот подынтервалов
Figure 00000033
 (
Figure 00000013
) на следующей итерации.
Далее в установившемся режиме выполняют непрерывную процедуру слежения в устройстве-прототипе, осуществляя идентичные циклы (итерации) оценки частоты. Для организации режима слежения при помощи рассмотренной структуры повторяют самый точный (последний) шаг оценки частоты.
Недостатками устройства-прототипа являются: ограниченная точность оценки частотной расстройки между входным широкополосным радиосигналом и сигналом опорного генератора из-за прямой зависимости ошибки оценки частоты от шага сетки между соседними частотными каналами многоканального приемника, длительный переходный процесс коррекции (компенсации) частотной расстройки сигнала опорного генератора, отсутствие адаптивного режима обработки входного ШПС, инвариантного к внешним, в том числе и нестационарным условиям передачи.
Задача заявляемого устройства – повышение точности оценки и компенсации частотной расстройки между входным ШПС и сигналом опорного генератора, уменьшение времени переходного процесса режима компенсации частотной расстройки, организация адаптивного режима обработки входного ШПС, обеспечивающего инвариантность к нестационарному характеру входного процесса, уменьшение аппаратных и программных затрат при практической реализации данного способа.
Для решения поставленной задачи в устройство, содержащее n одинаковых параллельных каналов приема сигнала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных перемножителя и блока формирования обобщенной оценки корреляции, выходы которых соединены с соответствующими входами блока оценки частоты; первые входы перемножителей параллельных каналов приема объединены и являются информационным входом устройства, вторые входы перемножителей соединены с соответствующими выходами генератора опорного сигнала, управляющий вход которого соединен с соответствующими управляющим входом блока оценки частоты и выходом блока управления, другие выходы которого соединены с соответствующими входами блока оценки частоты и n блоков формирования обобщенной оценки корреляции, при этом блок оценки частоты содержит узел формирования решающей функции, входы которого подсоединены к выходам соответствующих блоков формирования обобщенной оценки корреляции, согласно изобретению, в блок оценки частоты введены последовательно соединенные узел ранжирования и выбора уровня решающей функции и узел высокоточной оценки частоты, выход которого является выходом устройства и соединен с соответствующим входом блока управления, один из входов которого является входом внешнего сигнала мониторинга оценки параметров канала связи, кроме того, n выходов узла формирования решающей функции соединены с соответствующими входами узла ранжирования и выбора уровня решающей функции, причем управляющие входы узла высокоточной оценки частоты и узла формирования решающей функции подключены к соответствующим выходам блока управления.
Предлагается следующее устройство высокоточной оценки несущей частоты сигнала в широкополосных системах связи, укрупненная блок-схема которого представлена на фиг. 3, где введены следующие обозначения:
1 – генератор опорного сигнала;
Figure 00000003
 – комплексный перемножитель;
Figure 00000004
 – блок формирования обобщенной оценки корреляции;
4 – блок управления (БУ);
5 – блок оценки частоты.
Предлагаемое устройство высокоточной оценки несущей частоты сигнала в широкополосных системах связи содержит: генератор опорного сигнала 1,
Figure 00000005
 параллельных частотных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных комплексного перемножителя
Figure 00000006
 и блока формирования обобщенной оценки корреляции
Figure 00000007
Figure 00000008
 всех
Figure 00000009
 гипотез оценки частоты, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом блока оценки частоты 5, выход которого является выходом устройства и соединен с первым входом блока управления 4, другой вход которого является входом внешнего сигнала мониторинга оценки параметров канала связи. При этом первый управляющий выход блока управления 4 соединен с входом генератора опорного сигнала 1 и первым управляющим входом блока оценки частоты 5. Второй и четвертый управляющие выходы блока управления 4 подключены к соответствующим входам блока оценки частоты 5. Кроме того, второй и третий управляющие выходы блока управления 4 соединены с соответствующими входами блоков формирования обобщенной оценки корреляции 3. Выходы генератора опорного сигнала подключены к соответствующим входам комплексных перемножителей
Figure 00000006
Figure 00000008
, другие входы, которые объединены и являются входом устройства.
Укрупненная структурная схема блока оценки частоты 5 предлагаемого устройства высокоточной оценки несущей частоты сигнала в широкополосных системах приведена на фиг. 4, где введены следующие обозначения:
5.1 – узел формирования решающей функции;
5.2 – узел высокоточной оценки частоты;
5.3 – узел ранжирования и выбора уровня решающей функции.
Блок оценки частоты 5 предлагаемого устройства высокоточной оценки несущей частоты сигнала в широкополосных системах связи состоит из последовательно соединенных узла формирования решающей функции 5.1, узла ранжирования и выбора уровня решающей функции 5.3 и узла высокоточной оценки частоты 5.2, выход которого является выходом блока оценки частоты 5 и соединен с первым входом блока управления 4 (фиг. 3). При этом первые входы узла формирования решающей функции 5.1 соединены с выходами блоков формирования обобщенной оценки корреляции
Figure 00000007
Figure 00000008
 соответственно. Кроме того, второй и третий входы узла формирования решающей функции 5.1 и второй вход узла высокоточной оценки частоты 5.2 являются управляющими и соединены с соответствующими выходами блока управления 4.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Предварительно по результатам корреляционной обработки [15] известного широкополосного пилот радиосигнала или сигнала преамбулы выполняют его демодуляцию. В результате получают гармонический сигнал с несущей частотой входного широкополосного радиосигнала и оценку (или результаты внешнего мониторинга) величины интервала частотной корреляции и интервала стационарности входного ШПС. По результатам оценки интервала частотной корреляции входного ШПС и интервала стационарности в блоке управления 4 формируют сигналы управления и ширину частотных подынтервалов априорного интервала анализа, обеспечивающих близкую к оптимальной точность оценки частотного рассогласования. В данном случае ширина каждого частотного подынтервала должна быть не более 1/3 интервала частотной корреляции входного ШПС [1].
Далее, используя полученный гармонический сигнал, выполняют оценку и коррекцию частотного рассогласования входного широкополосного радиосигнала. При этом в соответствии с сигналом управления с блока управления 4 генератор опорного сигнала 1 формирует комплексные отсчеты гетеродина гармонического опорного сигнала для всех
Figure 00000002
 параллельных частотных каналов (гипотез) и их ширину, обеспечивающую оптимальную точность оценки частотного рассогласования.
Оценку частоты осуществляют путем последовательной пошаговой процедуры за
Figure 00000010
 итераций по результатам параллельного многоканального приема входного гармонического сигнала на интервале неопределенности частоты в каждом из частотных каналов.
Вначале каждой из Q итераций с блока управления 4 при помощи 4-х управляющих сигналов устанавливают во все управляемые блоки заявляемого устройства высокоточной оценки частоты необходимые параметры, соответствующие номеру текущей итерации:
- по управляющему сигналу 1 с блока управления 4 в генераторе опорного сигнала 1 и в блоке оценки частоты 5 устанавливают канальные центральные частоты
Figure 00000011
 соответствующих гипотез
Figure 00000012
 - х частотных подынтервалов и требуемую (оптимальную) ширину каждого частотного интервала анализа, где
Figure 00000013
;
- по управляющему сигналу 2 с блока управления 4 в блоках формирования обобщенной оценки корреляции
Figure 00000004
 и в блоке оценки частоты 5 устанавливают текущий интервал времени когерентного накопления
Figure 00000014
;
- по управляющему сигналу 3 с блока управления 4 в блоках формирования обобщенной оценки корреляции
Figure 00000004
 устанавливают текущий интервал времени некогерентного накопления оценок корреляции;
- по управляющему сигналу 4 с блока управления 4 в блоке оценки частоты 5 и в генераторе опорного сигнала 1 устанавливают требуемую точность оценки частоты.
Отсчеты принятого гармонического сигнала, полученного в результате демодуляции известного входного широкополосного пилот сигнала или преамбулы ШПС, поступают на
Figure 00000015
 комплексных перемножителей
Figure 00000016
Figure 00000017
, в которых каждый отсчет умножается на комплексные отсчеты генератора опорного сигнала
Figure 00000018
, где
Figure 00000019
 – центральная частота
Figure 00000020
-го подынтервала, соответствующая
Figure 00000021
- й гипотезе,
Figure 00000022
 - текущее время. В результате на выходе каждого перемножителя формируется соответствующий принятый сигнал, сдвинутый по частоте на величину
Figure 00000023
, где
Figure 00000024
 - рассогласование между несущей частотой принимаемого полезного ШПС и центральной частотой
Figure 00000020
-го подынтервала опорного генератора.
В блоках формирования обобщенной оценки корреляции
Figure 00000025
, где
Figure 00000013
 путем когерентной и некогерентной обработки (накопления) сдвинутых по частоте сигналов, формируют
Figure 00000026
 обобщенных оценок корреляции
Figure 00000027
 для каждой из
Figure 00000028
 гипотез (частотного подынтервала).
Далее в блоке оценки частоты 5 (фиг. 4), используя полученные значения обобщенных оценок корреляции
Figure 00000027
,
Figure 00000017
 в соответствии с управляющими сигналами с блока управления 4, выполняют процедуру оценки частоты. Для этого выполняют следующую последовательность операций.
В узле формирования решающей функции 5.1 по полученным значениям обобщенных оценок корреляции
Figure 00000027
, где
Figure 00000013
 и в соответствии с первым и вторым управляющим сигналом с блока управления 4 формируют
Figure 00000034
 значений решающей функции текущей итерации, которые соответствуют логарифму максимизированного функционала отношения правдоподобия при оценке частотного сдвига для центральных частот
Figure 00000035
 всех анализируемых частотных подынтервалов [1].
Отсчеты решающей функции, полученные на выходе узла формирования решающей функции 5.1, используют в узле ранжирования и выбора уровня решающей функции 5.3 для выбора и запоминания значений центральной частоты
Figure 00000036
 и значения решающей функции подынтервала с максимальным значением и двух значений решающей функции соседних частотных каналов с центральными частотами
Figure 00000037
 и
Figure 00000038
 соответственно. Процедуру выполняют путем сравнения значений решающей функции для всех
Figure 00000039
 значений и запоминания выбранных значений в регистрах памяти Данные значения с регистров памяти поступают на вход узла высокоточной оценки частоты 5.2, в котором, используя квадратичную интерполяцию, и с учетом оценки интервала частотной корреляции по управляющему сигналу с блока управления 4 выполняют оценку частотного сдвига
Figure 00000040
, которую определяют в соответствии с выражением [1]
Figure 00000041
где
Figure 00000042
 значение решающей функции для частоты
Figure 00000043
.
Полученная оценка частотного сдвига
Figure 00000040
 передается в блок управления 4 для ее использования при формировании частот
Figure 00000033
, где
Figure 00000013
 на следующей итерации.
Далее в установившемся режиме в предлагаемом устройстве выполняют непрерывную процедуру слежения, осуществляя идентичные циклы (итерации) оценки частоты. Для организации режима слежения повторяют самый точный (последний) шаг оценки частоты.
Таким образом, для выполнения оценки частоты входного широкополосного радиосигнала в предлагаемом устройстве выполняют последовательную пошаговую процедуру из
Figure 00000010
 итераций в каждом из
Figure 00000044
 частотных каналов на текущем интервале неопределенности частоты. При этом решение об оценке частоты входного ШПС выносится по результату последней
Figure 00000010
 - ой итерации для полученных обобщенных оценок корреляции
Figure 00000027
, применяя интерполяционный алгоритм высокоточной оценки частоты [1, 11].
Следует отметить, что оценку несущей частоты входного ШПС в условиях многолучевого канала передачи при наличии фединга целесообразно осуществлять с учетом выбора оптимальных параметров, например, в соответствии с алгоритмом, представленным в [16].
Сравнение заявляемого устройства высокоточной оценки несущей частоты сигнала в широкополосных системах связи с другими известными решениями в данной области техники не позволило выявить признаки, заявленные в отличительной части формулы изобретения, следовательно, предлагаемое изобретение отвечает критериям изобретения: "новизна", "техническое решение задачи", "существенные отличия" и обладает неочевидностью.
Известно, что в современных радиотехнических системах часто используют цифровые сигналы. Вследствие этого, в узлах заявляемого устройства целесообразно применять дискретные и цифровые сигналы. Для обработки таких сигналов наряду с аппаратными часто используют программные и вычислительные средства [17]. Это позволяет для реализации предлагаемого устройства высокоточной оценки частоты применять высокопроизводительные специализированные цифровые сигнальные процессоры (digital signal processor (DSP)) и быстродействующие программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС, Field Programmable Gate Array (FPGA)), например, типов 1892ВМ3Т (Multicore), 1892ВМ10Я (NVcom), FPGA Virtex-7 и их перспективные версии. Существует достаточно широкий перечень публикаций, посвященных данному вопросу, например, [18, 19, 20].
Литература.
1. Каюков И.В. Сравнительный анализ различных методов оценки частоты сигнала / И.В. Каюков, В.Б. Манелис // Изв. вузов. Радиоэлектроника. – 2006. – № 7. – С. 42-55.
2. Куликов Е.И. Оценка параметров сигналов на фоне помех / Е.И. Куликов, А.П. Трифонов. – М.: Сов. радио, 1978. – 296 с. С. 86, 182.
3. Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов / В.И. Тихонов. – М.: Радио и связь, 1983. – 320 с.
4. Первачев С.В. Радиоавтоматика / С.В. Первачев. – М. : – Радио и связь, 1982. – 296 с.
5. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь / Дж. Спилкер. – М.: Связь, 1978 г. – С. 387-404.
6. Радиотехнические системы/ Ю.П. Гришин, В.П. Ипатов, Ю.М. Казаринов и др.; под ред. Ю.М. Казаринова. – М.: Высш. шк., 1990. – 496 с.
7. Luise M. Carrier frequency recovery in all-digital modems for burst-mode transmissions / M. Luise, R. Reggiannini // IEEE Trans. on Com. – Feb./Mar./Apr., 1995. –Vol. 43. – № 2/3/4. – P. 1169-1178.
8. Патент РФ. 2157050 RU, МПК7 H04B7/00 Способ определения частоты и устройство для его реализации (варианты) / А.В. Гармонов, Д.Е. Меняйлов, В.Б. Манелис. – 29.07.1999. – Опубл. 27.09.2000 // Бюллетень изобретений. – 2000. – № 27.
9. Патент РФ. 2168267 RU, МПК7 H03L7/06, H03J7/00 Способ автоподстройки частоты и устройство для его реализации (варианты) / А.В. Гармонов, В.Б. Манелис, Д.Е. Меняйлов и др. – 02.06.1999. – Опубл. 27.05.2001 // Бюллетень изобретений. – 2001. – № 15.
10. Патент РФ. 2286015 RU, МПК7 H04B7/00, H03J7/00, H04L27/30 Способ автоподстройки частоты опорного сигнала приемной станции, способ оценивания расстройки частоты сигналов лучей относительно частоты опорного сигнала, устройство автоподстройки частоты опорного сигнала приемной станции // А.В. Гармонов, В.Б. Манелис, А.И. Сергиенко и др. – 30.05.2005. – Опубл. 20.10.2006 // Бюллетень изобретений. – 2006. – № 29.
11. Каюков И.В. Интерполяционный алгоритм оценки частоты сигнала / И.В. Каюков, В.Б. Манелис // Радиолокация, навигация, связь: доклады XII Междунар. науч.-техн. конф. – Воронеж, 2006. – Т. 2. – С. 1015-1021.
12. Каюков И.В. Анализ фазоразностного алгоритма оценки частоты сигнала / И.В. Каюков, В.Б. Манелис // Радиолокация, навигация, связь: доклады XII Междунар. науч.-техн. конф. – Воронеж, 2006. – Т. 2. – С. 1009-1014.
13. Манелис В.Б. Алгоритм оценки частотного сдвига радиосигнала, использующий ЛЧМ опорный сигнал / В.Б. Манелис, А.И. Сергиенко // Изв. вузов. Радиоэлектроника. – 2007. – № 4. – С. 59-67.
14. Шахтарин Б.И. Анализ систем синхронизации при наличии помех. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Горячая линия – Телеком, 2016. – 360 с.
15. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами / Л.Е. Варакин. – М.: Радио и связь, 1985. – 384 с.
16. Манелис В.Б. Оптимальная длительность когерентного накопления в задаче оценки частоты сигнала / В.Б. Манелис // Изв. вузов. Радиоэлектроника. – 2003. – № 6. – С. 45-50.
17. Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. Цифровая обработка сигналов: процессоры, алгоритмы, средства проектирования / М.С. Куприянов, Б.Д. Матюшкин. – Спб.: Политехника, 1999. – 592 с.
18. Максфилл К. Проектирование на ПЛИС. Курс молодого бойца / К. Максфилл. – М.: Издательский дом «Додэка XXI», 2007. – 408 c.
19. Бродин В.Б., Калинин А.В. Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой логики / В.Б. Бродин, А.В. Калинин. – М.:Издательство ЭКОМ, 2002. – 400 с.
20. Грушвицкий Р.И., Мурсаев А.Х., Угрюмов Е.П. Проектирование систем на микросхемах программируемой логики / Р.И. Грушвицкий., А.Х. Мурсаев., Е.П. Угрюмов. – СПб.: БХВ-Петербург, 2002. – 608 с.

Claims (2)


  2. Устройство высокоточной оценки несущей частоты сигнала в широкополосных системах связи, содержащее
    Figure 00000045
     одинаковых параллельных каналов приема сигнала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных перемножителя и блока формирования обобщенной оценки корреляции, выходы которых соединены с соответствующими входами блока оценки частоты; первые входы перемножителей параллельных каналов приема объединены и являются информационным входом устройства, вторые входы перемножителей соединены с соответствующими выходами генератора опорного сигнала, управляющий вход которого соединен с соответствующим управляющим входом блока оценки частоты и выходом блока управления, другие выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами блока оценки частоты и
    Figure 00000046
     блоков формирования обобщенной оценки корреляции, при этом блок оценки частоты содержит узел формирования решающей функции, входы которого подсоединены к выходам соответствующих блоков формирования обобщенной оценки корреляции, отличающееся тем, что в блок оценки частоты введены последовательно соединенные узел ранжирования и выбора уровня решающей функции и узел высокоточной оценки частоты, выход которого является выходом устройства и соединен с соответствующим входом блока управления, один из входов которого является входом внешнего сигнала мониторинга оценки параметров канала связи, кроме того,
    Figure 00000047
     выходов узла формирования решающей функции соединены с соответствующими входами узла ранжирования и выбора уровня решающей функции, причем управляющие входы узла высокоточной оценки частоты и узла формирования решающей функции подключены к соответствующим выходам блока управления.
RU2018124619A 2018-07-05 2018-07-05 Устройство высокоточной оценки несущей частоты сигнала в широкополосных системах связи RU2691380C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018124619A RU2691380C1 (ru) 2018-07-05 2018-07-05 Устройство высокоточной оценки несущей частоты сигнала в широкополосных системах связи

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018124619A RU2691380C1 (ru) 2018-07-05 2018-07-05 Устройство высокоточной оценки несущей частоты сигнала в широкополосных системах связи

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2691380C1 true RU2691380C1 (ru) 2019-06-13

Family

ID=66947519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018124619A RU2691380C1 (ru) 2018-07-05 2018-07-05 Устройство высокоточной оценки несущей частоты сигнала в широкополосных системах связи

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2691380C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU193322U1 (ru) * 2019-09-02 2019-10-24 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Устройство высокоточной оценки несущей частоты широкополосного сигнала

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5289506A (en) * 1990-02-05 1994-02-22 Sharp Kabushiki Kaisha Automatic frequency control circuit
RU2157050C1 (ru) * 1999-07-29 2000-09-27 Гармонов Александр Васильевич Способ определения частоты и устройство для его реализации (варианты)
RU2168267C2 (ru) * 1999-06-02 2001-05-27 Корпорация Самсунг Электроникс Способ автоподстройки частоты и устройство для его реализации (варианты)
US7139339B2 (en) * 2002-04-02 2006-11-21 Broadcom Corporation Iterative data-aided carrier frequency offset estimation for code division multiple access systems
RU2451408C2 (ru) * 2010-01-22 2012-05-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ Устройство синхронизации несущей и опорной частот в канале связи со значительными частотными нестабильностями и ограничениями на энергетику

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5289506A (en) * 1990-02-05 1994-02-22 Sharp Kabushiki Kaisha Automatic frequency control circuit
RU2168267C2 (ru) * 1999-06-02 2001-05-27 Корпорация Самсунг Электроникс Способ автоподстройки частоты и устройство для его реализации (варианты)
RU2157050C1 (ru) * 1999-07-29 2000-09-27 Гармонов Александр Васильевич Способ определения частоты и устройство для его реализации (варианты)
US7139339B2 (en) * 2002-04-02 2006-11-21 Broadcom Corporation Iterative data-aided carrier frequency offset estimation for code division multiple access systems
RU2451408C2 (ru) * 2010-01-22 2012-05-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ Устройство синхронизации несущей и опорной частот в канале связи со значительными частотными нестабильностями и ограничениями на энергетику

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU193322U1 (ru) * 2019-09-02 2019-10-24 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Устройство высокоточной оценки несущей частоты широкополосного сигнала

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10928495B2 (en) Method for distance determination
US7042930B2 (en) Spread spectrum bit boundary correlation search acquisition system
Nam et al. Least-squares-based iterative multipath super-resolution technique
CN104253774A (zh) 一种高动态环境下多普勒频偏估计系统和方法
US10018731B2 (en) Processor for a radio receiver
JP2018529107A (ja) 飛行時間検出のシステム及び方法
CN108566353B (zh) 一种不断修正的载波同步装置及方法
Tamazin et al. Robust fine acquisition algorithm for GPS receiver with limited resources
RU2582877C1 (ru) Адаптивный компенсатор фазы пассивных помех
RU157108U1 (ru) Устройство компенсации фазы пассивных помех
RU2691380C1 (ru) Устройство высокоточной оценки несущей частоты сигнала в широкополосных системах связи
CN104735713A (zh) 一种适应于宽带无线定位系统中的精确信号传播时延估计方法及实现装置
EP3751303B1 (en) System and method for distance and velocity estimation in phase-based ranging
TWI653841B (zh) 載波頻偏估計裝置及載波頻偏估計方法
Ahamed et al. Fast acquisition of GPS signal using Radix-2 and Radix-4 FFT algorithms
CN108027442A (zh) 具有定点西格玛罗滤波器的卫星导航接收机
CN107621643B (zh) 一种适用于导航信号质量评估的相关域参数精确解算方法
CN117607920A (zh) 一种otfs高精度多普勒频率估计方法、装置和设备
RU2691972C1 (ru) Способ высокоточной оценки несущей частоты сигнала в широкополосных системах связи
CN103259638B (zh) 一种异地本振一致性误差下的基带时差估计方法
CN107181708B (zh) 频率估计方法及定位接收机
RU193322U1 (ru) Устройство высокоточной оценки несущей частоты широкополосного сигнала
Graff et al. Ziv-Zakai-Optimal OFDM Resource Allocation for Time-of-Arrival Estimation
RU2286015C1 (ru) Способ автоподстройки частоты опорного сигнала приемной станции, способ оценивания расстройки частоты сигналов лучей относительно частоты опорного сигнала, устройство автоподстройки частоты опорного сигнала приемной станции
Gorgadze et al. Accelerated Evaluation of Spread Spectrum Signals Synchronization Parameters