RU2691972C1

RU2691972C1 - Method for high-accuracy signal frequency estimation in broadband communication systems

Info

Publication number: RU2691972C1
Application number: RU2018124495A
Authority: RU
Inventors: Юрий Александрович Соловьёв; Александр Иванович Сергиенко; Александр Сергеевич Ситников; Максим Анатольевич Тютюнников; Владимир Борисович Манелис
Original assignee: Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority date: 2018-07-04
Filing date: 2018-07-04
Publication date: 2019-06-19

Abstract

FIELD: radio equipment.SUBSTANCE: invention relates to radio engineering, in particular to methods and devices for frequency synchronization of broadband signal (BBS) in radio communication systems and cellular systems of communication with code division multiple access (CDMA). Method for high-accuracy signal frequency estimation in broadband communication systems includes a two-stage modified procedure for estimating frequency mismatch of input noise and a reference signal using an interpolation algorithm for high-frequency frequency estimation and an operation for adaptive selection of optimum parameters of the synchronization mode taking into account propagation channel properties.EFFECT: acceleration of transient process to frequency synchronization mode, obtaining accuracy of evaluation and compensation of possible mismatch between carrier frequency of received BBS and frequency of reference signal close to optimal, providing invariance to non-stationary nature of input process and reduction of hardware and software costs.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники, в частности, к способам и устройствам частотной синхронизации широкополосного сигнала (ШПС) в системах радиосвязи и сотовых системах связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access – CDMA).The invention relates to the field of radio engineering, in particular, to methods and devices for frequency synchronization of a broadband signal (PSS) in radio communication systems and cellular communication systems for multiple access code division multiple access (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

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

в целях дальнейшей корректировки частоты опорного генератора приемника и обеспечения режима когерентного приема. При этом априорный интервал возможных рассогласований частоты заранее известен и составляет

. 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 выполняют, как правило, после завершения процедуры временной синхронизации. Далее, используя выделенную синхронную опорную псевдослучайную последовательность (ПСП), выполняют процедуру фазовой демодуляции входного широкополосного радиосигнала. В результате получают гармонический сигнал на несущей частоте. Затем, осуществляя пошаговую оценку величины частотного рассогласования между входным гармоническим сигналом и опорным сигналом, выполняют собственно процедуру частотной (фазовой) синхронизации. Эту процедуру можно реализовать различными методами, отличающимися как по помехоустойчивости, так и по сложности реализации. Сравнительный анализ различных методов оценки частоты сигнала выполнен в [1, 2]. Были рассмотрены следующие основные методы оценки частоты сигнала:It is known that the reception and processing of a broadband signal (PSS) in any digital communication system cannot be done without performing the procedures for estimating the temporal position and carrier frequency of the input signal. At the same time, the quality of the information extracted directly depends on the accuracy of estimating the temporary position and carrier frequency of the PSS and the degree of their proximity to the true value. The magnitude of the possible mismatch between the carrier frequency of the received PSS and the frequency of the reference signal

directly depends on the frequency instability of the reference oscillators of the receiver and transmitter and on the properties of the propagation channel, for example, on the dynamics of changes in the time delay and carrier frequency of the mobile subscriber signal due to the Doppler effect. Therefore, for high-quality reception of information, it is necessary, along with a highly accurate estimate of the temporal position of the PSS, to simultaneously perform a high-precision (precision) estimate of the error rate of the input signal

in order to further adjust the frequency of the reference oscillator of the receiver and provide coherent reception mode. In this case, the prior interval of possible frequency mismatches is known in advance and amounts to

. In practice, in digital radio communication systems, the estimation of the mismatch frequency of the input wideband radio signal and the correction (tuning) of the frequency of the receiver's reference oscillator are usually performed using a known pilot signal or a preamble signal. Evaluation of the carrier frequency of the received PSS is performed, as a rule, after the completion of the time synchronization procedure. Next, using a dedicated synchronous reference pseudo-random sequence (PRS), perform the procedure of phase demodulation of the input broadband radio signal. The result is a harmonic signal at the carrier frequency. Then, making a step-by-step assessment of the magnitude of the frequency mismatch between the input harmonic signal and the reference signal, the actual frequency (phase) synchronization procedure is performed. This procedure can be implemented by various methods, which differ in both noise immunity and complexity of implementation. A comparative analysis of various methods for estimating the frequency of a signal was performed in [1, 2]. The following main methods for estimating the signal frequency were considered:

- Метод функционала отношения правдоподобия (ФОП). Для выбранных условий данный метод (алгоритм) является оптимальным. Однако для его реализации необходимо формировать решающую функцию во всех точках интервала анализа, что практически невозможно. - The method of the likelihood ratio functional (FOP). For the selected conditions, this method (algorithm) is optimal. However, for its implementation it is necessary to form a crucial function at all points of the analysis interval, which is practically impossible.

- Метод отношения правдоподобия (ОП). Для использования данного метода достаточно формировать решающую функцию для дискретных значений анализируемого процесса, что приводит к многоканальной структуре при его реализации. - Method of likelihood ratio (OD). To use this method, it is sufficient to form a decisive function for the discrete values of the analyzed process, which leads to a multichannel structure during its implementation.

- Параболический интерполяционный метод. Данный метод из дискретных значений анализируемого процесса путем параболической интерполяции формирует непрерывную решающую функцию, используя которую реализуют процедуру оценки частоты.- Parabolic interpolation method. This method of discrete values of the analyzed process by parabolic interpolation forms a continuous crucial function, using which implement the procedure for estimating the frequency.

- Фазоразностный метод, который позволяет сформировать оценку частотного сдвига в явном виде и является наиболее простым с точки зрения вычислительной сложности.- Phase-difference method, which allows to form an estimate of the frequency shift in an explicit form and is the simplest from the point of view of computational complexity.

- Квазиоптимальный алгоритм оценки частоты, который в качестве опорного сигнала использует сигнал с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Этот алгоритм формирует решающую функцию для различных значений частотного сдвига в последовательном режиме и не является многоканальным. Он достаточно прост в реализации и, поэтому, находит успешное применение в системах начальной частотной синхронизации, для которых отсутствуют жесткие требования на время вхождения в синхронизм. - A quasi-optimal frequency estimation algorithm that uses a linear frequency modulated (chirp) signal as a reference signal. This algorithm forms a crucial function for various values of the frequency shift in the sequential mode and is not multi-channel. It is quite simple to implement and, therefore, finds successful application in systems of initial frequency synchronization, for which there are no stringent requirements for the time of entry into synchronism.

Полученные в [1] результаты сравнительного анализа позволяют обоснованно выбрать алгоритм оценки в зависимости от требований к точности и сложности реализации алгоритма. Например, если приоритетным требованием является уменьшение сложности реализации и имеется возможность использования интервала анализа достаточной длительности, целесообразно использовать фазоразностный алгоритм. Если необходимо максимально сократить время оценки частотного сдвига и обеспечить требуемую помехоустойчивость, целесообразно использовать интерполяционный алгоритм, точность которого близка к потенциально достижимой при минимально возможных затратах на реализацию. The results of a comparative analysis obtained in [1] make it possible to reasonably choose an evaluation algorithm depending on the requirements for accuracy and complexity of the implementation of the algorithm. For example, if the priority requirement is to reduce the complexity of implementation and it is possible to use an analysis interval of sufficient duration, it is advisable to use a phase difference algorithm. If it is necessary to minimize the time required for estimating the frequency shift and to ensure the required noise immunity, it is advisable to use an interpolation algorithm, the accuracy of which is close to the potentially achievable at the lowest possible implementation costs.

Как отмечено ранее, оптимальный алгоритм оценки частоты радиосигнала на основе ФОП предполагает формирование непрерывной решающей функции оцениваемого частотного сдвига. Очевидно, что практическая реализация данного оптимального алгоритма затруднительна. Одним из возможных квазиоптимальных подходов является многоканальный прием [2, 3], при котором приемник вырабатывает логарифм функционала отношения правдоподобия наблюдаемого сигнала не для всех, а только для некоторого числа дискретных значений частотного сдвига. Статистические характеристики оценки частоты в этом случае зависят не только от энергетических параметров полезного сигнала и шума, но и от специфического параметра многоканального приемника – частотного расстояния между соседними каналами. Точность оценки частотного сдвига при многоканальном приеме существенно ограничена этим параметром. Вместе с тем проигрыш в помехоустойчивости оптимальному алгоритму растет с увеличением отношения сигнал/шум. В этой связи представляется актуальным разработка простых в реализации квазиоптимальных алгоритмов оценки частотного сдвига, характеристики которых были бы близки к потенциально достижимым.As noted earlier, the optimal algorithm for estimating the frequency of a radio signal based on the FOP involves the formation of a continuous decision function of the estimated frequency shift. Obviously, the practical implementation of this optimal algorithm is difficult. One of the possible quasi-optimal approaches is multi-channel reception [2, 3], in which the receiver generates the logarithm of the likelihood ratio functional of the observed signal not for everyone, but only for a certain number of discrete values of the frequency shift. The statistical characteristics of the frequency estimate in this case depend not only on the energy parameters of the useful signal and noise, but also on the specific parameter of the multichannel receiver - the frequency distance between adjacent channels. The accuracy of the frequency shift estimate for multichannel reception is significantly limited by this parameter. At the same time, the loss in noise immunity to the optimal algorithm increases with an increase in the signal-to-noise ratio. In this regard, it seems relevant to develop easy-to-implement quasi-optimal frequency shift estimation algorithms, whose characteristics would be close to potentially achievable.

Наиболее часто на практике используют частотные методы автоподстройки частоты (АПЧ) и системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). При этом в системах автоматического управления (САУ) традиционно принято различать три фундаментальных принципа управления [4, 5]. Это принцип разомкнутого управления, принцип компенсации и принцип обратной связи. Одновременно при практической реализации системы слежения возникает ряд дополнительных проблем, решение которых связано с поиском компромисса между сложностью технической реализации, точностью и динамическими характеристиками режима слежения. Кроме того, система слежения за частотным рассогласованием (сдвигом) является, как правило, системой автоматического управления с обратной связью. Поэтому одновременно возникает необходимость решать проблему устойчивости.Frequently, frequency frequency auto-tuning (AFC) and phase-locked loop (PLL) systems are used in practice. Moreover, in automatic control systems (ACS), it is customary to distinguish three fundamental principles of control [4, 5]. This is the principle of open control, the principle of compensation and the principle of feedback. At the same time, in the practical implementation of the tracking system, a number of additional problems arise, the solution of which is connected with the search for a compromise between the complexity of the technical implementation, accuracy and dynamic characteristics of the tracking mode. In addition, the tracking system for the frequency mismatch (shift) is, as a rule, an automatic control system with feedback. Therefore, at the same time there is a need to solve the problem of stability.

Вопросам частотной синхронизации уделяется достаточно большое внимание в работах [6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15].The issues of frequency synchronization are given quite a lot of attention in [6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15].

Наиболее близким аналогом по технической сущности (прототипом) к предлагаемому является способ по патенту [9], принятый за прототип.The closest analogue to the technical nature (prototype) of the proposed method is according to the patent [9], adopted for the prototype.

Способ-прототип предназначен 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. The prototype method is designed to solve the problem of frequency auto-tuning with high accuracy estimates in a large prior interval of possible frequency mismatches, low signal-to-noise ratio and small software and hardware costs when implementing this method in practice.

В способе-прототипе используют принцип многоканального приемника, состоящего из

параллельных частотных каналов, в каждом из которых для оценки частоты рассогласования входного и опорного сигнала выполняют последовательную итерационную процедуру с применением аппарата комплексной математики и квазиоптимального алгоритма, основанного на оптимальных решающих функциях. In the method prototype use the principle of a multi-channel receiver consisting of

parallel frequency channels, each of which, for estimating the error rate of the input and reference signal, performs a sequential iterative procedure using a complex mathematics apparatus and a quasi-optimal algorithm based on optimal decision functions.

Способ-прототип оценки (автоподстройки) частоты входного широкополосного сигнала заключается в следующем:The prototype method of estimating (auto-tuning) the frequency of the input wideband signal is as follows:

- предварительно выполняют демодуляцию входного ШПС, в результате чего формируют гармонический сигнал с неизвестной несущей частотой из априорного интервала возможных рассогласований несущей частоты

;- pre-perform demodulation of the input PSS, as a result of which they form a harmonic signal with an unknown carrier frequency from the a priori interval of possible carrier frequency mismatches

;

- назначают

гипотез о значении частоты, для чего заданный априорный интервал возможных рассогласований частоты

делят на

частотных подынтервалов с частотной полосой

каждый; - prescribe

hypotheses about the value of the frequency, for which a given a priori interval of possible frequency mismatches

divide by

frequency subintervals with frequency band

each;

- при этом каждой

- ой гипотезе соответствует

- й частотный подынтервал с частотой

, равной центральной частоте данного частотного подынтервала, где

;- with each

- oh hypothesis matches

- th frequency subinterval with frequency

equal to the center frequency of this frequency subinterval, where

;

- устанавливают начальное время когерентного накопления

в каждом из

частотном подынтервале;- set the initial time of coherent accumulation

in each of

frequency subinterval;

- за время начального когерентного накопления

для каждого подынтервала вычисляют оценку корреляции входного и соответствующего опорного сигнала и получают

начальных оценок корреляции назначенных гипотез; - during the initial coherent accumulation

for each subinterval, the correlation estimate of the input and corresponding reference signal is calculated and

initial estimates of the correlation of assigned hypotheses;

- последовательно за

итераций осуществляют оценку расстройки частоты, при этом на каждой текущей итерации:- consistently for

iterations assess the frequency offset, with each current iteration:

- определяют время когерентного накопления

как меньшее из двух величин, одна из которых равна величине, обратно пропорциональной интервалу неопределенности частоты на данной итерации, а другая равна интервалу стационарности канала;- determine the time of coherent accumulation

as the smaller of two quantities, one of which is equal to the value inversely proportional to the frequency uncertainty interval at a given iteration, and the other is equal to the stationarity interval of the channel;

- уменьшают интервал неопределенности частоты до интервала неопределенности частоты для следующей итерации;- reduce the frequency uncertainty interval to the frequency uncertainty interval for the next iteration;

- на последней

-ой итерации интервал неопределенности частоты уменьшают до требуемого значения;- on the last

-th iteration of the frequency uncertainty interval is reduced to the desired value;

- для каждой гипотезы вычисляют

некогерентных оценок корреляции, выполняемых на непересекающихся временных интервалах длительностью когерентного накопления

текущих итераций, где

определяется величиной интервала неопределенности значений частоты на следующей итерации;- for each hypothesis is calculated

non-coherent correlation estimates performed on non-overlapping time intervals of coherent accumulation duration

current iterations where

determined by the magnitude of the frequency uncertainty interval at the next iteration;

-

вычисленных некогерентных оценок корреляции используют для формирования обобщенной оценки корреляции

для каждой из

гипотез, где

;-

the calculated incoherent correlation estimates are used to form a generalized correlation estimate.

for each of

hypotheses where

;

- формируют опорную сигнальную функцию;- form the reference signal function;

- определяют координату центра опорной сигнальной функции, по максимальному приближению опорной сигнальной функции к обобщенным оценкам корреляции всех

гипотез;- determine the coordinate of the center of the reference signal function, according to the maximum approximation of the reference signal function to the generalized estimates of the correlation of all

hypotheses;

- определяют оценку частоты входного широкополосного сигнала, равную координате центра опорной сигнальной функции, максимально приближенной к функции обобщенных оценок корреляции всех

гипотез.- determine the estimated frequency of the input wideband signal, equal to the coordinate of the center of the reference signal function, as close as possible to the function of generalized correlation estimates of all

hypotheses.

Недостатками способа прототипа являются: ограниченная точность многоканального приемника оценки частотной расстройки между входным широкополосным радиосигналом и сигналом опорного генератора, 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. The disadvantages of the prototype method are: limited accuracy of a multichannel receiver estimating the frequency detuning between the input wideband radio signal and the reference generator signal, the long transient correction process (compensation) of the frequency detuning signal of the reference oscillator, the lack of adaptive processing of the input PSS invariant to external, including non-stationary conditions transfer.

Задача заявляемого способа – 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 предлагаемого способа.The objective of the proposed method is to improve the accuracy of estimating and compensating for frequency detuning between the input PSS and the reference oscillator signal, reducing the time of the transition process of the frequency detuning compensation mode, organizing an adaptive processing mode for the input PSS providing invariance to the non-stationary nature of the input process, reducing hardware and software costs during implementation of the proposed method.

Для решения поставленной задачи, в способе высокоточной оценки несущей частоты сигнала в широкополосных системах связи, включающем два этапа: на первом этапе осуществляют начальную оценку рассогласования между частотой принимаемого ШПС и частотой опорного сигнала на известном априорном интервале рассогласования частоты

, при этом: предварительно выполняют демодуляцию входного ШПС, в результате чего формируют гармонический сигнал с неизвестной несущей частотой из априорного интервала возможных рассогласований несущей частоты

; назначают

делят на

каждый, количество которых достаточно для получения оптимальной оценки рассогласования между частотой принимаемого ШПС и частотой опорного сигнала; при этом каждой

- ой гипотезе соответствует

- й частотный подынтервал с частотой

; устанавливают начальное время когерентного накопления

в каждом из

частотном подынтервале; за время начального когерентного накопления

оценок корреляции назначенных гипотез; последовательно за

итераций осуществляют оценку расстройки частоты, при этом на каждой текущей итерации: определяют время когерентного накопления

как меньшее из двух величин, одна из которых равна величине, обратно пропорциональной интервалу неопределенности частоты на данной итерации, а другая равна интервалу стационарности канала; уменьшают интервал неопределенности частоты до интервала неопределенности частоты для следующей итерации; на последней

-й итерации интервал неопределенности частоты уменьшают до требуемого значения, для каждой гипотезы вычисляют

текущих итераций, где

определяется величиной интервала неопределенности частоты на следующей итерации;

вычисленных некогерентных оценок корреляции используют для формирования решающей функции для каждой из

гипотез, где,

, согласно изобретению, оценка частоты входного широкополосного сигнала выполняется следующим образом:To solve this problem, in the method of high-precision estimation of the carrier frequency of a signal in broadband communication systems, including two stages: at the first stage, an initial estimate of the mismatch between the frequency of the received PSS and the frequency of the reference signal is performed at a known a priori frequency error interval

, at the same time: pre-demodulation of the input PSS is performed, as a result of which a harmonic signal is formed with an unknown carrier frequency from the prior interval of possible carrier frequency mismatches

; prescribe

divide by

frequency subintervals with frequency band

each, the number of which is sufficient to obtain an optimal estimate of the mismatch between the frequency of the received PSS and the frequency of the reference signal; with each

- oh hypothesis matches

- th frequency subinterval with frequency

equal to the center frequency of this frequency subinterval, where

; establish the initial time of coherent accumulation

in each of

frequency subinterval; during initial coherent accumulation

estimates of the correlation of assigned hypotheses; consistently behind

iterations evaluate the frequency detuning, while at each current iteration: determine the time of coherent accumulation

as the smaller of two quantities, one of which is equal to the value inversely proportional to the frequency uncertainty interval at a given iteration, and the other is equal to the stationarity interval of the channel; reduce the frequency uncertainty interval to the frequency uncertainty interval for the next iteration; at last

iteration iteration, the frequency uncertainty interval is reduced to the required value; for each hypothesis,

current iterations where

determined by the value of the frequency uncertainty interval at the next iteration;

the calculated incoherent correlation estimates are used to form a crucial function for each of

hypotheses where

According to the invention, the frequency estimation of the input wideband signal is performed as follows:

- из сформированной решающей функции для всех

гипотез определяют максимальное значение и среднюю частоту соответствующего частотного подынтервала;- from the formed decision function for all

hypotheses determine the maximum value and the average frequency of the corresponding frequency subinterval;

- дополнительно определяют значения двух решающих функций, расположенных симметрично относительно максимальной решающей функции и средние частоты соответствующих частотных подынтервалов;- additionally determine the values of two crucial functions located symmetrically with respect to the maximum decision function and the average frequencies of the corresponding frequency subintervals;

- по найденному значению максимума решающей функции и его частотному положению и двум соседним значениям решающей функции и их частотным положениям, применяя процедуру квадратичной интерполяции, формируют непрерывную обобщенную оценку частотной корреляции;- using the quadratic interpolation procedure, form a continuous generalized estimate of the frequency correlation using the found maximum value of the decision function and its frequency position and two adjacent values of the decision function and their frequency positions;

- определяют частотную позицию

, соответствующую максимальному значению сформированной непрерывной обобщенной оценки частотной корреляции и, таким образом, получают уточненную оценку начального частотного рассогласования входного широкополосного радиосигнала и опорного сигнала; - determine the frequency position

corresponding to the maximum value of the formed continuous generalized estimate of the frequency correlation and, thus, obtain a refined estimate of the initial frequency discrepancy of the input wideband radio signal and the reference signal;

на втором этапе, в течение всего времени приема сигнала на каждом текущем шаге процедуры частотной синхронизации (анализа):at the second stage, during the whole time of signal reception at each current step of the frequency synchronization procedure (analysis):

- - предварительно оценивают интервал частотной корреляции исследуемого сигнала;- - preliminary estimate the frequency correlation interval of the signal under study;

- - в долях интервала частотной корреляции исследуемого сигнала назначают необходимый шаг сетки частоты опорного сигнала (частотную полосу отдельного подынтервала анализа

) для получения оптимальной оценки частотного рассогласования входного широкополосного радиосигнала и опорного сигнала при использовании интерполяционного алгоритма высокоточной оценки частоты; - - in fractions of the frequency correlation interval of the signal under investigation, the necessary grid step of the frequency of the reference signal is assigned (the frequency band of the individual analysis subinterval

) to obtain an optimal estimate of the frequency mismatch of the input wideband radio signal and the reference signal using the interpolation algorithm of high-precision frequency estimation;

- - с учетом рабочего интервала стационарности и интервала частотной корреляции входного процесса формируют симметричный текущий частотный интервал неопределенности (анализа) с центром в точке уточненной оценки частотного рассогласования входного широкополосного радиосигнала и опорного сигнала, в котором: - - taking into account the working interval of stationarity and the interval of the frequency correlation of the input process, a symmetrical current frequency interval of uncertainty (analysis) is formed with the center at the point of the refined estimate of the frequency mismatch of the input wideband radio signal and the reference signal, in which:

- - во всех частотных позициях сетки частоты опорного сигнала формируют опорные сигналы и расставляют их симметрично относительно позиции уточненной оценки частотного рассогласования входного широкополосного радиосигнала и опорного сигнала; - - in all frequency positions of the grid, the frequencies of the reference signal form reference signals and arrange them symmetrically relative to the position of the updated estimate of the frequency error of the input wideband radio signal and the reference signal;

- - вычисляют оценку обобщенной частотной корреляции входного ШПС и опорного сигнала в сформированных частотных позициях; - - calculate the estimate of the generalized frequency correlation of the input PSS and the reference signal in the generated frequency positions;

- - определяют значение максимума обобщенной оценки частотной корреляции входного ШПС и опорного сигнала и соответствующее ему значение частоты;- - determine the maximum value of the generalized estimate of the frequency correlation of the input PSS and the reference signal and the corresponding frequency value;

- - дополнительно запоминают значения двух соседних обобщенных оценок частотной корреляции входного ШПС и опорного сигнала, расположенные симметрично справа и слева относительно частотного положения максимальной решающей функции и входного ШПС и опорного сигнала;- - additionally remember the values of two adjacent generalized estimates of the frequency correlation of the input PSS and the reference signal, located symmetrically to the right and left relative to the frequency position of the maximum decision function and the input PSS and the reference signal;

- -по найденному значению максимума обобщенной оценки частотной корреляции входного ШПС и опорного сигнала, его частотному положению и двум соседним значениям решающей функции и их частотным положениям, применяя процедуру квадратичной интерполяции, формируют непрерывную решающую функцию входного ШПС и опорного сигнала; - - according to the found maximum value of the generalized estimate of the frequency correlation of the input PSS and the reference signal, its frequency position and two adjacent values of the decision function and their frequency positions, using the quadratic interpolation procedure, form a continuous decision function of the input PSS and reference signal;

- - выполняя интерполяционный алгоритм высокоточной оценки частоты сигнала, определяют уточненную оценку частотного рассогласования между частотой принимаемого ШПС и частотой опорного сигнала; - - performing the interpolation algorithm of a high-precision estimate of the signal frequency, determine the refined estimate of the frequency error between the frequency of the received PSS and the frequency of the reference signal;

- полученную на текущем шаге анализа уточненную оценку частотного рассогласования входного ШПС используют для коррекции частотного положения опорного сигнала на следующем шаге анализа путем замены частотной позиции опорного сигнала текущего шага на полученную уточненную оценку частотной позиции; - the updated estimate of the frequency deviation of the input PSS obtained at the current analysis step is used to correct the frequency position of the reference signal in the next analysis step by replacing the frequency position of the reference signal of the current step with the resulting updated frequency position estimate;

- относительно полученной уточненной оценки частотной позиции формируют следующий симметричный частотный интервал неопределенности (анализа) и осуществляют все операции, выполненные на предыдущем шаге анализа второго этапа. - with respect to the obtained refined estimate of the frequency position, the next symmetric frequency interval of uncertainty (analysis) is formed and all operations performed in the previous step of the analysis of the second stage are carried out.

Заявляемый способ высокоточной оценки несущей частоты сигнала в широкополосных системах связи выполняют за два этапа. На первом этапе осуществляют начальную оценку рассогласования между частотой принимаемого ШПС и частотой опорного сигнала на известном априорном интервале рассогласования частоты

, при этом: The inventive method of high-precision estimation of the carrier frequency of the signal in broadband communication systems is performed in two stages. At the first stage, an initial estimate of the mismatch between the frequency of the received PSS and the frequency of the reference signal is carried out at a known prior interval of the frequency mismatch

, wherein:

- - предварительно выполняют демодуляцию входного ШПС, в результате чего формируют гармонический сигнал с неизвестной несущей частотой из априорного интервала возможных рассогласований несущей частоты

;- - pre-perform demodulation of the input PSS, as a result of which they form a harmonic signal with an unknown carrier frequency from the a priori interval of possible carrier frequency mismatches

;

- - назначают

делят на

каждый, количество которых достаточно для получения оптимальной оценки рассогласования между частотой принимаемого ШПС и частотой опорного сигнала;- - prescribe

divide by

frequency subintervals with frequency band

each, the number of which is sufficient to obtain an optimal estimate of the mismatch between the frequency of the received PSS and the frequency of the reference signal;

- при этом каждой

- ой гипотезе соответствует

- й частотный подынтервал с частотой

;- with each

- oh hypothesis matches

- th frequency subinterval with frequency

equal to the center frequency of this frequency subinterval, where

;

- - устанавливают начальное время когерентного накопления

в каждом из

частотном подынтервале;- - set the initial time of coherent accumulation

in each of

frequency subinterval;

- - за время начального когерентного накопления

оценок корреляции назначенных гипотез; - - during initial coherent accumulation

estimates of the correlation of assigned hypotheses;

- - последовательно за

итераций осуществляют оценку расстройки частоты, при этом на каждой текущей итерации:- - consecutively

iterations assess the frequency offset, with each current iteration:

- - определяют время когерентного накопления

как меньшее из двух величин, одна из которых равна величине, обратно пропорциональной интервалу неопределенности частоты на данной итерации, а другая равна интервалу стационарности канала; - - determine the time of coherent accumulation

- - уменьшают интервал неопределенности частоты до интервала неопределенности частоты для следующей итерации;- - reduce the frequency uncertainty interval to the frequency uncertainty interval for the next iteration;

- - на последней

-й итерации интервал неопределенности частоты уменьшают до требуемого значения; - - on the last

- - для каждой гипотезы вычисляют

текущих итераций, где

определяется величиной интервала неопределенности частоты на следующей итерации;- - for each hypothesis is calculated

current iterations where

- -

(решающей функции) для каждой из

гипотез, где

;- -

(decisive function) for each of

hypotheses where

;

- из сформированных обобщенных оценок корреляции

(решающей функции), где

определяют максимальное значение и среднюю частоту соответствующего частотного подынтервала;- from the generated generalized correlation estimates

(decisive function), where

determine the maximum value and average frequency of the corresponding frequency subinterval;

- дополнительно определяют значения двух соседних с максимальной обобщенных оценок корреляции

и средние частоты соответствующих частотных подынтервалов;- additionally determine the values of two adjacent maximum generalized correlation estimates

and the average frequencies of the corresponding frequency subintervals;

- по найденному значению максимума обобщенной оценки корреляции

и его частотному положению и двум соседним значениям обобщенных оценок корреляции

и их частотным положениям, применяя процедуру квадратичной интерполяции, формируют непрерывную обобщенную оценку частотной корреляции;- by the found value of the maximum of the generalized correlation estimate

and its frequency position and two adjacent values of generalized correlation estimates

and their frequency positions, applying the quadratic interpolation procedure, form a continuous generalized estimate of the frequency correlation;

- определяют частотную позицию

- - предварительно оценивают интервал частотной корреляции исследуемого сигнала (процесса); - - preliminary estimate the frequency correlation interval of the investigated signal (process);

) для получения оптимальной оценки частотного рассогласования входного широкополосного радиосигнала и опорного сигнала при использовании интерполяционного алгоритма высокоточной оценки частоты [12];- - in fractions of the frequency correlation interval of the signal under investigation, the necessary grid step of the frequency of the reference signal is assigned (the frequency band of the individual analysis subinterval

) to obtain an optimal estimate of the frequency mismatch of the input wideband radio signal and the reference signal using the interpolation algorithm of high-precision frequency estimation [12];

- - дополнительно запоминают значения двух соседних обобщенных оценок частотной корреляции входного ШПС и опорного сигнала, расположенные симметрично справа и слева относительно частотного положения максимальной обобщенной оценки частотной корреляции входного ШПС и опорного сигнала;- - additionally memorize the values of two adjacent generalized estimates of the frequency correlation of the input PSS and the reference signal, located symmetrically to the right and left relative to the frequency position of the maximum generalized estimate of the frequency correlation of the input PSS and the reference signal;

- -по найденному значению максимума обобщенной оценки частотной корреляции входного ШПС и опорного сигнала, его частотному положению и двум соседним значениям обобщенной оценки частотной корреляции и их частотным положениям, применяя процедуру квадратичной интерполяции, формируют непрерывную обобщенную оценку частотной корреляции входного ШПС и опорного сигнала; - - according to the found maximum value of the generalized estimate of the frequency correlation of the input PSS and the reference signal, its frequency position and two adjacent values of the generalized estimate of the frequency correlation and their frequency positions, using a quadratic interpolation procedure, form a continuous generalized estimate of the frequency correlation of the input PSS and the reference signal;

- - выполняя интерполяционный алгоритм высокоточной оценки частоты сигнала [1, 12], определяют уточненную оценку частотного рассогласования между частотой принимаемого ШПС и частотой опорного сигнала; - - performing the interpolation algorithm of a high-precision estimate of the signal frequency [1, 12], determine the updated estimate of the frequency error between the frequency of the received PSS and the frequency of the reference signal;

- - относительно полученной уточненной оценки частотной позиции формируют следующий симметричный частотный интервал неопределенности (анализа) и осуществляют все операции, выполненные на предыдущем шаге анализа второго этапа.- - with respect to the obtained updated estimate of the frequency position, the next symmetric frequency interval of uncertainty (analysis) is formed and all operations performed in the previous step of the analysis of the second stage are performed.

Для реализации предлагаемого способа высокоточной оценки несущей частоты ШПС может быть использовано устройство [3, 9], обобщенная структурная схема которого представлена на фиг. 1, где обозначено: To implement the proposed method of highly accurate estimation of the carrier frequency of the PSS, a device [3, 9] can be used, a generalized block diagram of which is presented in FIG. 1, where indicated:

1 – генератор опорного сигнала;1 - reference signal generator;

– комплексный перемножитель;

- complex multiplier;

– блок формирования решающей функции (РФ);

- block of formation of the decisive function (RF);

4 – блок управления (БУ);4 - control unit (CU);

5 – блок оценки частоты.5 - frequency estimation unit.

Устройство содержит генератор опорного сигнала 1,

параллельных частотных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных комплексного перемножителя

и блока формирования решающей функции

, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом блока оценки частоты 5, выход которого является выходом устройства 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 входы которого подключены к соответствующим выходам блока управления 4. Кроме того, второй и третий управляющие выходы блока управления 4 соединены с соответствующими входами блоков управления 3. Выходы генератора опорного сигнала подключены к соответствующим входам перемножителей 2, другие входы которых объединены и являются входом устройства. The device contains a reference signal generator 1,

parallel frequency channels, each of which consists of a series-connected complex multiplier

and block the formation of a crucial function

The output of each of which is connected to the corresponding input of the frequency estimator 5, the output of which is the output of the device and connected to the corresponding input of the control unit 4. The first control output of the control unit 4 is connected to the input of the reference signal generator 1 and the first control input of the frequency estimator 5, the second and fourth control inputs of which are connected to the corresponding outputs of the control unit 4. In addition, the second and third control outputs of the control unit 4 are connected to the corresponding inputs b 3. shackles control reference signal generator outputs connected to respective inputs of the multipliers 2, the other inputs of which are combined and input device.

Работает устройство, реализующее предлагаемый способ следующим образом.A device that implements the proposed method as follows.

Предварительно по результатам корреляционной обработки [16] выполняют демодуляцию известного входного широкополосного пилот радиосигнала или сигнала преамбулы. В результате получают входной гармонический сигнал устройства с частотой входного широкополосного радиосигнала. Используя этот сигнал, выполняют процедуру обработки в соответствии с предлагаемым способом для оценки частотного рассогласования входного широкополосного радиосигнала и опорного сигнала и коррекцию (подстройку) частоты опорного сигнала генератора 1. Генератор опорного сигнала 1 формирует комплексные отсчеты гетеродина гармонического опорного сигнала для всех

гипотез. Previously, according to the results of correlation processing [16], demodulation of a known input wideband pilot signal or a preamble signal is performed. The result is a harmonic input signal of the device with the frequency of the input broadband radio signal. Using this signal, the processing procedure is performed in accordance with the proposed method for estimating the frequency mismatch of the input wideband radio signal and the reference signal and correcting (adjusting) the frequency of the reference signal of the generator 1. The reference signal generator 1 generates complex heterodyne reference oscillations for all

hypotheses.

Оценку частоты осуществляют путем последовательной пошаговой процедуры за

итераций по результатам параллельного многоканального приема входного гармонического сигнала на интервале неопределенности частоты в каждом из частотных каналов.The frequency is estimated by a sequential step-by-step procedure for

iterations of the results of parallel multi-channel reception of the input harmonic signal in the frequency uncertainty interval in each of the frequency channels.

Вначале каждой из

итераций с учетом предварительно заданных или оцененных интервала частотной корреляции входного ШПС и интервала стационарности канала с блока управления 4 при помощи 4-х управляющих сигналов устанавливают во все управляемые блоки устройства высокоточной оценки частоты необходимые параметры, соответствующие номеру текущей итерации:At the beginning of each of

iterations, taking into account the preset or estimated interval of the frequency correlation of the input PSS and the stationarity interval of the channel from the control unit 4, using 4 control signals set the necessary parameters corresponding to the current iteration number to all controlled blocks of the high-precision frequency estimation device:

- по управляющему сигналу 1 с блока управления 4 в генераторе опорного сигнала 1 и в блоке оценки частоты 5 устанавливают канальные центральные частоты

соответствующих гипотез

- х частотных подынтервалов, где

; - on the control signal 1 from the control unit 4 in the reference signal generator 1 and in the frequency estimation unit 5, channel center frequencies are established

relevant hypotheses

- x frequency subintervals, where

;

- по управляющему сигналу 2 с блока управления 4 в блоках формирования РФ

и в блоке оценки частоты 5 устанавливают текущий интервал времени когерентного накопления

;- on control signal 2 from control unit 4 in RF formation blocks

and in the frequency estimator 5 set the current coherent accumulation time interval

;

- по управляющему сигналу 3 с блока управления 4 в блоках формирования РФ

устанавливают текущий интервал времени некогерентного накопления оценок корреляции;- on the control signal 3 from the control unit 4 in the RF formation blocks

set the current time interval of incoherent accumulation of correlation estimates;

- по управляющему сигналу 4 с блока управления 4 в блоке оценки частоты 5 устанавливают требуемую точность оценки частоты.- the control signal 4 with the control unit 4 in the frequency estimation unit 5 sets the required accuracy of the frequency estimation.

Отсчеты принятого гармонического сигнала, полученного в результате демодуляции известного входного широкополосного пилот сигнала или преамбулы ШПС, поступают на

комплексных перемножителей

, в которых каждый отсчет умножается на комплексные отсчеты генератора опорного сигнала

, где

– центральная частота

-го подынтервала, соответствующая

- й гипотезе,

- текущее время. В результате на выходе каждого перемножителя формируется соответствующий принятый сигнал, сдвинутый по частоте на величину

, где

- рассогласование между несущей частотой принимаемого полезного сигнала (ШПС) и центральной частотой

-го подынтервала опорного генератора. The samples of the received harmonic signal obtained as a result of the demodulation of a known input broadband pilot signal or the PSS preamble are sent to

complex multipliers

in which each sample is multiplied by the complex samples of the reference signal generator

where

- center frequency

th subinterval corresponding to

th hypothesis

- current time. As a result, the output of each multiplier generates a corresponding received signal, shifted in frequency by the value

where

- the mismatch between the carrier frequency of the received useful signal (PSS) and the center frequency

th subinterval reference generator.

В блоках формирования РФ

, где

путем когерентной и некогерентной обработки (накопления), формируют

обобщенных оценок корреляции

для каждой из

гипотез. In the formation of the Russian Federation

where

by coherent and incoherent processing (accumulation), form

generalized correlation estimates

for each of

hypotheses.

По полученным обобщенным оценкам корреляции

, заданному в БУ 4 варианту обработки и заданной решающей функции в блоке оценки частоты 5 выполняют оценку частоты входного сигнала на текущей итерации, применяя интерполяционный алгоритм высокоточной оценки частоты [9].Based on generalized correlation estimates obtained

, the processing option specified in the CU 4 and the given decisive function in the frequency estimation block 5 estimate the frequency of the input signal at the current iteration using the interpolation algorithm of high-precision frequency estimation [9].

Полученная оценка частоты входного сигнала на текущей итерации передается в блок управления 4 для ее использования при формировании центральных частот подынтервалов

на следующей итерации. The obtained estimate of the frequency of the input signal at the current iteration is transmitted to the control unit 4 for use in the formation of the central frequencies of the subintervals

at the next iteration.

Таким образом, для выполнения оценки частоты входного широкополосного радиосигнала в устройстве выполняют последовательную пошаговую процедуру из

итераций в каждом из

частотных каналов на текущем интервале неопределенности частоты. При этом решение об оценке частоты входного ШПС выносится по результату последней

- ой итерации для полученных обобщенных оценок корреляции

, применяя интерполяционный алгоритм высокоточной оценки частоты [9].Thus, to perform an estimate of the frequency of the input wideband radio signal in the device, perform a sequential step-by-step procedure from

iterations in each of

frequency channels in the current frequency uncertainty interval. The decision on the evaluation of the frequency of the input PSS is made according to the result of the last

- oh iteration for generalized correlation estimates obtained

by applying the interpolation algorithm of high-precision frequency estimation [9].

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 [17]. It should be noted that the assessment of the carrier frequency of the input PSS in the conditions of a multipath transmission channel in the presence of fading should be carried out taking into account the choice of optimal parameters, for example, according to the algorithm presented in [17].

Сравнение заявляемого способа 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.Comparison of the proposed method of high-precision assessment of the carrier frequency of a signal in broadband communication systems with other known solutions in this field of technology did not reveal the characteristics stated in the distinctive part of the claims, therefore, the invention meets the criteria of the invention: "novelty", "technical solution of the problem", "significant differences" and has non-obviousness.

Литература.Literature.

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. 1. Kayukov I.V. Comparative analysis of various methods for estimating the signal frequency / I.V. Kayukov, V.B. Manelis // Izv. universities. Radio electronics. - 2006. - № 7. - p. 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, 182.2 Kulikov E.I. Evaluation of signal parameters against interference / E.I. Kulikov, A.P. Trifonov. - M .: Owls. Radio, 1978. - 296 p. Pp. 86, 182.

3 Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов / В.И. Тихонов. – М.: Радио и связь, 1983. – 320 с.3 Tikhonov V.I. Optimum reception of signals / V.I. Tikhonov. - M .: Radio and communication, 1983. - 320 p.

4 Первачев С.В. Радиоавтоматика / С.В. Первачев. – М. : – Радио и связь, 1982. – 296 с.; 4 Pervachev S.V. Radioautomatics / S.V. Pervachev. - M.: - Radio and communication, 1982. - 296 p .;

5 Другов М.И. Оптимизация переходного процесса в системе слежения за задержкой широкополосного сигнала / М.И. Другов, А.И. Сергиенко // Техника средств связи. Сер. ТРС. – 2012. – Вып. 4. – С. 70–76.5 Drugov M.I. Optimization of the transition process in the tracking system for the delay of the broadband signal / MI Drugov, A.I. Sergienko // Communication equipment. Ser. TRS. - 2012. - Vol. 4. - pp. 70–76.

6. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь / Дж. Спилкер. – М.: Связь, 1978 г. – С. 387-404. 6. Spilker J. Digital satellite communications / J. Spilker. - M .: Communication, 1978 - p. 387-404.

7. 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. Radio engineering systems / Yu.P. Grishin, V.P. Ipatov, Yu.M. Kazarinov and others; by ed. Yu.M. Kazarinov. - M .: Higher. school, 1990. - 496 p.

8. 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. Luise M. Carrier frequency mode / M. Luise, R. Reggiannini // IEEE Trans. on Com. - Feb./Mar./Apr., 1995. –Vol. 43. - № 2/3/4. - P. 1169-1178.

9. 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. RF patent. 2157050 RU, MPK7 H04B7 / 00 Method of determining the frequency and device for its implementation (options) / A.V. Harmonov, D.E. Menyylov, V.B. Manelis. - 07/29/1999. - Publ. 09.27.2000 // Bulletin of inventions. - 2000. - № 27.

10. 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. Patent of the Russian Federation. 2168267 RU, MPK7 H03L7 / 06, H03J7 / 00 Method of automatic frequency control and device for its implementation (options) / A.V. Garmonov, V.B. Manelis, D.E. Menyaylov et al. - 02.06.1999. - Publ. 27.05.2001 // Bulletin of inventions. - 2001. - № 15.

11. 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. Patent of the Russian Federation. 2286015 RU, MPK7 H04B7 / 00, H03J7 / 00, H04L27 / 30. Method of auto-tuning the frequency of the reference signal of a receiving station, method of estimating the detuning of the frequency of the beam signals relative to the frequency of the reference signal, device of auto-tuning the frequency of the reference signal of the receiving station // А.V. Garmonov, V.B. Manelis, A.I. Sergienko et al. - 30.05.2005. - Publ. 10.20.2006 // Bulletin of inventions. - 2006. - № 29.

12. 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. Kayukov I.V. Interpolation algorithm for estimating the signal frequency / I.V. Kayukov, V.B. Manelis // Radiolocation, navigation, communication: reports of the XII International. scientific and technical conf. - Voronezh, 2006. - T. 2. - p. 1015-1021.

13. 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. Kayukov I.V. Analysis of the phase difference algorithm for estimating the signal frequency / I.V. Kayukov, V.B. Manelis // Radiolocation, navigation, communication: reports of the XII International. scientific and technical conf. - Voronezh, 2006. - T. 2. - p. 1009-1014.

14. 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. Manelis V.B. Algorithm for estimating the frequency shift of a radio signal using the chirp reference signal / VB Manelis, A.I. Sergienko // Izv. universities. Radio electronics. - 2007. - № 4. - p. 59-67.

15. Шахтарин Б.И. Анализ систем синхронизации при наличии помех. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Горячая линия – Телеком, 2016. – 360 с.15. Shakhtarin B.I. Analysis of synchronization systems in the presence of interference. - 2nd ed. reclaiming and add. - M .: Hotline - Telecom, 2016. - 360 p.

16. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами / Л.Е. Варакин. – М.: Радио и связь, 1985. – 384 с.16. Varakin L.E. Communication systems with noise-like signals / L.E. Varakin. - M .: Radio and communication, 1985. - 384 p.

17. Манелис В.Б. Оптимальная длительность когерентного накопления в задаче оценки частоты сигнала / В.Б. Манелис // Изв. вузов. Радиоэлектроника. – 2003. – № 6. – С. 45-50.17. Manelis V.B. The optimal duration of coherent accumulation in the problem of signal frequency evaluation / VB Manelis // Izv. universities. Radio electronics. - 2003. - № 6. - p. 45-50.

Claims

A method for highly accurate estimation of a carrier frequency of a signal in broadband communication systems, comprising two steps:

in the first stage, an initial estimate of the mismatch between the frequency of the received PSS and the frequency of the reference signal is carried out at a known prior interval of the frequency mismatch

, wherein:

- pre-perform demodulation of the input PSS, as a result of which they form a harmonic signal with an unknown carrier frequency from the a priori interval of possible carrier frequency mismatches

;

- prescribe

divide by

frequency subintervals with frequency band

- with each

th hypothesis matches

frequency subinterval with frequency

equal to the center frequency of this frequency subinterval, where

;

- set the initial time of coherent accumulation

in each of

frequency subintervals;

- during the initial coherent accumulation

estimates of the correlation of assigned hypotheses;

- consistently for

iterations assess the frequency offset, with each current iteration:

- determine the time of coherent accumulation

- reduce the frequency uncertainty interval to the frequency uncertainty interval for the next iteration;

- on the last

- for each hypothesis is calculated

current iterations where

-

hypotheses where

,

characterized in that

- evaluation of the frequency of the input broadband signal is as follows:

- from the formed decision function for all

- additionally determine the values and frequency positions of two decision functions, located symmetrically with respect to the maximum decision function, and the average frequencies of the corresponding frequency subintervals;

- using the quadratic interpolation procedure, form a continuous generalized estimate of the frequency correlation using the found maximum value of the decision function and its frequency position and two adjacent values of the decision function and their frequency positions;

- determine the frequency position

at the second stage during the whole time of signal reception at each current step of the frequency synchronization procedure (analysis):

- preliminary estimate the frequency correlation interval of the signal under study;

- in fractions of the frequency correlation interval of the signal under investigation, the necessary grid step of the frequency of the reference signal is assigned (the frequency band of the individual analysis subinterval

- taking into account the working stationarity interval and the frequency correlation interval of the input process, a symmetrical current frequency interval of uncertainty (analysis) is formed with the center at the point of the refined estimate of the frequency mismatch of the input wideband radio signal and the reference signal, in which:

- in all frequency positions of the grid, the frequencies of the reference signal form the reference signals and arrange them symmetrically relative to the position of the updated estimate of the frequency difference of the input wideband radio signal and the reference signal;

- calculate the estimate of the generalized frequency correlation of the input PSS and the reference signal in the generated frequency positions;

- determine the maximum value of the generalized estimate of the frequency correlation of the input PSS and the reference signal and the corresponding frequency value;

- additionally memorize the values and frequency positions of two adjacent generalized estimates of the frequency correlation of the input PSS and the reference signal, located symmetrically to the right and left relative to the frequency position of the maximum decision function and the input PSS and the reference signal;

- found the maximum value of the generalized estimate of the frequency correlation of the input PSS and the reference signal, its frequency position and two adjacent values of the decision function and their frequency positions, using the quadratic interpolation procedure, form a continuous decision function of the input PSS and reference signal;

- performing the interpolation algorithm of a high-precision estimate of the signal frequency, determine the refined estimate of the frequency difference between the frequency of the received PSS and the frequency of the reference signal;

- the updated estimate of the frequency deviation of the input PSS obtained at the current analysis step is used to correct the frequency position of the reference signal in the next analysis step by replacing the frequency position of the reference signal of the current step with the resulting updated frequency position estimate;

- with respect to the obtained refined estimate of the frequency position, the next symmetric frequency interval of uncertainty (analysis) is formed and all operations performed in the previous step of the analysis of the second stage are carried out.