RU2696976C1 - Способ фазовой синхронизации спутникового сигнала с ГММС-модуляцией - Google Patents
Способ фазовой синхронизации спутникового сигнала с ГММС-модуляцией Download PDFInfo
- Publication number
- RU2696976C1 RU2696976C1 RU2018129807A RU2018129807A RU2696976C1 RU 2696976 C1 RU2696976 C1 RU 2696976C1 RU 2018129807 A RU2018129807 A RU 2018129807A RU 2018129807 A RU2018129807 A RU 2018129807A RU 2696976 C1 RU2696976 C1 RU 2696976C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- phase
- frequency
- multiplication
- feedback
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers without distortion of the input signal
- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
- H03G3/3052—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in bandpass amplifiers (H.F. or I.F.) or in frequency-changers used in a (super)heterodyne receiver
- H03G3/3078—Circuits generating control signals for digitally modulated signals
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемниках спутниковых сигналов с ГММС-модуляцией. Технический результат состоит в уменьшении порядка астатизма системы с обратной связью, что повышает устойчивость системы по сравнению с системой ФАПЧ 3-го порядка. Для этого в способе фазовой и тактовой синхронизации, основанном на использовании системы фазовой автоподстройки частоты 1-го порядка, состоящем из вычисления фазовой ошибки, равной четырехкратной оценке фазы, развертывания фазовой ошибки, умножения фазовой ошибки на масштабирующий коэффициент, получения генератором обратной связи моногармонического комплексного сигнала с фазой, равной по величине проинтегрированному значению развернутой и отмасштабированной фазы, перемножения входного сигнала с сигналом с выхода генератора обратной связи, согласно изобретению после перемножения осуществляют возведение результирующего сигнала в квадрат, переносят частоту полученного сигнала на половину частоты следования символов вверх для формирования первой компоненты и аналогично переносят частоту вниз для формирования второй компоненты, фильтруют с помощью ФНЧ и перемножают обе компоненты для получения сигнала, содержащего четырехкратную оценку фазы, уменьшают частоту полученного сигнала в 4 раза, осуществляют его комплексное сопряжение и перемножение с результирующим сигналом для получения сигнала с нулевым частотным и фазовым сдвигом. 1 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемниках спутниковых сигналов с ГММС-модуляцией. Способ относится к классу замкнутых методов цифровой синхронизации сигналов. Способ основан на восстановлении несущей частоты путем возведения сигнала во 2-ую степень и дальнейшей фазовой синхронизации с помощью прямой и обратной связей.
Известны способы восстановления несущей частоты [1, 2, 3].
На практике, фаза спутникового сигнала под действием эффекта Доплера приобретает искажение вида ϕ(k)= аk2 /2+ν0k+ϕ0 [1, с. 28], где ϕ0 и ν0 - фаза и частота сигнала в начальный момент времени, а - скорость изменения частоты сигнала. Исходя из этого, недостатком способа, описанного в патенте [2], является отсутствие обратной связи, но имеются фильтры нижних частот (ФНЧ), что может привести к выходу полосы сигнала за пределы полосы пропускания ФНЧ, и как следствие, к неработоспособности системы. Также в этом способе используется вычисление быстрого преобразования Фурье, что требует достаточно больших вычислительных затрат и может быть неприемлемым в системах реального времени.
Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является способ восстановления несущей, описанный в [3 с. 90, 4 с. 292]. Данный способ основан на возведении сигнала в квадрат. В результате чего, в спектре сигнала появляются частоты, соответствующие верхней и нижней частотам передачи дискретных символов «0» и «1». Далее сигнал разделяется на 2 канала и в каждом из каналов фильтруется с помощью систем фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Системы ФАПЧ настроены соответственно на частоту несущей ± половина от частоты смены символов. Далее происходит деление частоты на 2, сложение сигналов в каждом из каналов для получения несущей частоты и перемножение сигналов в каждом из каналов для получения тактовой частоты. Затем, полученная несущая частота перемножается с исходным сигналом, тем самым устраняя частотный и фазовый сдвиги.
Недостатком способа-прототипа является необходимость построения системы ФАПЧ с порядком астатизма равным 3, для того, чтобы скомпенсировать до нуля фазовую ошибку при линейно изменяющемся частотном сдвиге. Однако система ФАПЧ 3-го порядка менее устойчива, чем ФАПЧ 1-го порядка.
Поэтому за прототип был выбран способ фазовой синхронизации, основанный на ФАПЧ 1-го порядка [5 с. 29]. Способ-прототип основан на вычислении фазовой ошибки, которая далее подвергается нелинейному преобразованию и умножению на масштабирующий коэффициент. Далее сигнал подается на генератор, управляемый напряжением (ГУН), который на выходе производит моногармонический сигнал с частотой равной величине входного сигнала.
Предлагаемый способ базируется на использовании петли обратной связи с астатизмом 1-го порядка для коррекции изменения частоты и использовании прямой связи для коррекции фазы и остаточного частотного сдвига сигнала.
Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - уменьшение порядка астатизма системы с обратной связью.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе фазовой и тактовой синхронизации, основанном на использовании системы фазовой автоподстройки частоты 1-го порядка, состоящем из вычисления фазовой ошибки равной четырехкратной оценке фазы, развертывания фазовой ошибки, умножения фазовой ошибки на масштабирующий коэффициент, получении генератором обратной связи моногармонического комплексного сигнала с фазой равной по величине проинтегрированному значению развернутой и отмасштабированной фазы, перемножения входного сигнала с сигналом с выхода генератора обратной связи, согласно изобретению после перемножения осуществляют возведение результирующего сигнала в квадрат, переносят частоту полученного сигнала на половину частоты следования символов вверх для формирования первой компоненты и аналогично переносят частоту вниз для формирования второй компоненты, фильтруют с помощью ФНЧ и перемножают обе компоненты для получения сигнала, содержащего четырехкратную оценку фазы, уменьшают частоту полученного сигнала в 4 раза, осуществляют его комплексное сопряжение и перемножение с результирующим сигналом для получения сигнала с нулевым частотным и фазовым сдвигом.
Технический результат изобретения заключается в уменьшении астатизма контура обратной связи до 1-го порядка, что повышает устойчивость системы, по сравнению с системой ФАПЧ 3-го порядка [5 с. 39].
На фигуре представлена схема фазовой синхронизации, обеспечивающая работу данного способа.
Предлагаемый способ работает следующим образом. Поступающие на вход отсчеты смеси комплексного сигнала и шума , где n(k) - шумовая компонента, Es - энергия сигнала на символ, T - символьный период, τ - временная задержка между генератором тактовых импульсов в приемнике и передатчике, α -значение бита ±1, перемножаются в смесителе 1 с сигналом с выхода ГУН 13.
Затем сигнал с выхода перемножителя 1 возводится в квадрат блоком 2. В результате возведения в квадрат у сигнала частично снимается модуляция, его фаза, а, следовательно, и частота, удваиваются, и в спектре сигнала появляются две частоты 2dϕ(k) / dk ± ƒsym /2, а сигнал приобретает вид
где знак «+» или «-», зависит от передаваемых битов, и показывает, увеличивается или уменьшается фаза сигнала, ƒsym - символьная скорость сигнала.
Далее сигнал разделяется на два канала. В первом канале сигнал с выхода устройства возведения в квадрат 2 подается на вход смесителя 4, где перемножается с комплексным гармоническим сигналом частоты с выхода тактового генератора 3, в результате чего на выходе получается сигнал частоты
Также сигнал с выхода тактового генератора 3 подается на вход блока комплексного сопряжения 5. Во втором канале сигнал с выхода устройства возведения в квадрат 2 подается на вход смесителя 6, где перемножается с комплексным сигналом отрицательной частоты с выхода блока 5.
Сигнал с выхода смесителя 4 в первом канале подается на вход ФНЧ 7, а сигнал во втором канале с выхода смесителя 6 подается на вход аналогичного ФНЧ 8. На блок умножения 9 подаются сигналы с выходов ФНЧ 7 и 8, которые имеют вид и соответственно, где и - шумовые компоненты на выходе фильтров.
В результате чего на выходе перемножителя 9 получается сигнал частоты 4dϕ(k)/dk, который имеет вид . Пренебрегая шумовой компонентой , сигнал примет вид , где является оценкой фазы сигнала.
Сигнал с выхода перемножителя 9 подается на вход фазового детектора 10. В фазовом детекторе от входного сигнала берется аргумент, который представляет собой ошибку слежения за фазой. Полученная фаза с выхода фазового детектора подается на блок развертывания фазы 11, где она переводится из разрывной функции со значениями в интервале (-π, π) в непрерывную функцию без разрывов. В результате на выходе блока 11 получается ошибка слежения за фазой вида .
С выхода блока 11 сигнал подается на вход умножителя 12, который осуществляет умножение сигнала на коэффициент K. Сигнал с выхода умножителя 11 подается на вход ГУН 13, в котором генерируется комплексный гармонический сигнал с фазой ϕГУН(k), пропорциональной проинтегрированному входному сигналу. Также, сигнал с выхода перемножителя 9 подается на блок 14, в котором комплексно сопрягается, также в этом блоке частота и фаза сигнала уменьшается в 4 раза, и на выходе получается сигнал вида .
На блок умножения 15 подается сигнал с выхода блока предварительного переноса частоты 1 и с выхода блока 14, а на выходе получается сигнал вида , имеющий нулевую частоту и неопределенность фазы (для способов, основанных на возведении сигнала в степень [3 с. 90], к которым относится предложенный способ), равную ±π/4.
Доказательство того, что обратная связь компенсирует изменение частоты, получается из решения уравнения для ошибки слежения за фазой . Если положить, что е(k) в стационарном состоянии имеет вид е(k)=αk+β, а также, что при прохождении сигнала через ФНЧ, фаза сигнала приобретает фазовый сдвиг ψ, который зависит от фазо-частотной характеристики ФНЧ, то сигнал с выхода ГУН имеет фазу , где C0 - сдвиг фазы ГУН относительно фазы несущей. Тогда уравнение для ошибки слежения за фазой перепишется следующим образом или, после подстановок, . Откуда, после сравнения коэффициентов при одинаковых степенях k, следует, что в установившемся состоянии синхронизма ошибка слежения за фазой имеет вид е(k)=αk/K+ν0/K-α/K2. А сигнал после входного переноса частоты будет иметь фазовый сдвиг ν0k+ϕ0-Kβk-C0, который устраняется в выходном умножителе 15.
Формула изобретения
Способ фазовой и тактовой синхронизации, основанный на использовании системы фазовой автоподстройки частоты 1-го порядка, состоящий из вычисления фазовой ошибки равной четырехкратной оценке фазы, развертывания фазовой ошибки, умножения фазовой ошибки на масштабирующий коэффициент, получении генератором обратной связи моногармонического комплексного сигнала с фазой равной по величине проинтегрированному значению развернутой и отмасштабированной фазы, перемножения входного сигнала с сигналом с выхода генератора обратной связи, отличающийся тем, что после перемножения осуществляется возведение результирующего сигнала в квадрат, перенос частоты полученного сигнала на половину частоты следования символов вверх для формирования первой компоненты и аналогичный перенос частоты вниз для формирования второй компоненты, фильтрация с помощью ФНЧ и перемножение обоих компонент для получения сигнала, содержащего четырехкратную оценку фазы, уменьшение частоты полученного сигнала в 4 раза, его комплексное сопряжение и перемножение с результирующим сигналом для получения сигнала с нулевым частотным и фазовым сдвигом.
Источники информации
1. I. АН [et al.] Doppler application in LEO satellite communication systems. Kluwer Academic Publisher, 2002. 121 p.
2. Патент RU №2233452, Способ извлечения информации о доплеровском сдвиге частоты несущей сигнала и устройство для его осуществления.
3. Банкет В.Л., Дорофеев В.М. Цифровые методы в спутниковой связи. -М.: Радио и связь, 1988. - 240 с.
4. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. Пер. с англ./Под ред. В. В. Маркова. - М.: Связь, 1979. - 592 с.
5. Э. Витерби. Принципы когерентной связи: пер. с англ. / под ред. Б. Р. Левина. М.: Сов. радио, 1966. 392 с.
Claims (1)
- Способ фазовой и тактовой синхронизации, основанный на использовании системы фазовой автоподстройки частоты 1-го порядка, состоящий из вычисления фазовой ошибки, равной четырехкратной оценке фазы, развертывания фазовой ошибки, умножения фазовой ошибки на масштабирующий коэффициент, получения генератором обратной связи моногармонического комплексного сигнала с фазой, равной по величине проинтегрированному значению развернутой и отмасштабированной фазы, перемножения входного сигнала с сигналом с выхода генератора обратной связи, отличающийся тем, что после перемножения осуществляют возведение результирующего сигнала в квадрат, переносят частоту полученного сигнала на половину частоты следования символов вверх для формирования первой компоненты и аналогично переносят частоту вниз для формирования второй компоненты, фильтруют с помощью ФНЧ и перемножают обе компоненты для получения сигнала, содержащего четырехкратную оценку фазы, уменьшают частоту полученного сигнала в 4 раза, осуществляют его комплексное сопряжение и перемножение с результирующим сигналом для получения сигнала с нулевым частотным и фазовым сдвигом.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018129807A RU2696976C1 (ru) | 2018-08-15 | 2018-08-15 | Способ фазовой синхронизации спутникового сигнала с ГММС-модуляцией |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018129807A RU2696976C1 (ru) | 2018-08-15 | 2018-08-15 | Способ фазовой синхронизации спутникового сигнала с ГММС-модуляцией |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2696976C1 true RU2696976C1 (ru) | 2019-08-08 |
Family
ID=67586732
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018129807A RU2696976C1 (ru) | 2018-08-15 | 2018-08-15 | Способ фазовой синхронизации спутникового сигнала с ГММС-модуляцией |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2696976C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998029756A1 (en) * | 1997-01-02 | 1998-07-09 | Raytheon Company | Digital direction finding receiver |
US5940451A (en) * | 1996-08-23 | 1999-08-17 | Daewoo Electronics Co., Ltd. | Automatic gain control in quadrature phase shift keying demodulator |
EP1107531A2 (en) * | 1999-12-09 | 2001-06-13 | Nec Corporation | Quadrature demodulator with phase-locked loop |
RU2393641C1 (ru) * | 2008-12-23 | 2010-06-27 | Открытое Акционерное Общество "Конструкторское Бюро "Луч" | Демодулятор фазоманипулированных сигналов |
RU2518428C2 (ru) * | 2012-06-26 | 2014-06-10 | Закрытое акционерное общество "Комплексный технический сервис" | Фазовый способ пеленгации и фазовый пеленгатор для его осуществления |
-
2018
- 2018-08-15 RU RU2018129807A patent/RU2696976C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5940451A (en) * | 1996-08-23 | 1999-08-17 | Daewoo Electronics Co., Ltd. | Automatic gain control in quadrature phase shift keying demodulator |
WO1998029756A1 (en) * | 1997-01-02 | 1998-07-09 | Raytheon Company | Digital direction finding receiver |
EP1107531A2 (en) * | 1999-12-09 | 2001-06-13 | Nec Corporation | Quadrature demodulator with phase-locked loop |
RU2393641C1 (ru) * | 2008-12-23 | 2010-06-27 | Открытое Акционерное Общество "Конструкторское Бюро "Луч" | Демодулятор фазоманипулированных сигналов |
RU2518428C2 (ru) * | 2012-06-26 | 2014-06-10 | Закрытое акционерное общество "Комплексный технический сервис" | Фазовый способ пеленгации и фазовый пеленгатор для его осуществления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH01212108A (ja) | Ssb信号発生器 | |
US7751503B2 (en) | Method for acquiring timing and carrier synchronization of offset-QPSK modulated signals | |
WO2021073461A1 (zh) | 调制器、解调器以及无线通信系统 | |
JPH0583313A (ja) | 復調回路 | |
RU2431919C1 (ru) | Корреляционный приемник шумоподобных сигналов | |
US5115208A (en) | Pll clock signal regenerator using a phase correlator | |
RU2696976C1 (ru) | Способ фазовой синхронизации спутникового сигнала с ГММС-модуляцией | |
AU639874B2 (en) | A demodulation circuit | |
CN107733824A (zh) | 一种基于afc环路的载波同步方法 | |
US8107582B2 (en) | Methods and apparatus for digital clock recovery | |
EP0479305B1 (en) | Rate conversion apparatus | |
EP3191912B1 (en) | Generation of high-rate sinusoidal sequences | |
US8686800B2 (en) | Frequency reference signal generating system and method for frequency synthesizers | |
JP2994836B2 (ja) | 復調器のafc回路 | |
EP2003779B1 (en) | Pll device | |
JPH0590903A (ja) | 分周回路 | |
JPS5890854A (ja) | サンプリング位相同期回路 | |
JPH0770995B2 (ja) | 位相同期ループ | |
JP2855915B2 (ja) | 位相同期回路 | |
RU2187901C1 (ru) | Способ инверсно-квадратурного восстановления несущей частоты фазоманипулированных сигналов | |
RU183917U1 (ru) | Устройство слежения за частотой сигнала опорной станции радионавигационной системы | |
Shevyakov et al. | Carrier recovery techniques analysis for PSK signals | |
Reis et al. | Carrier phase synchronizers | |
RU2548010C1 (ru) | Корреляционный приемник шумоподобных сигналов с минимальной частотной модуляцией | |
SU1628218A1 (ru) | Устройство дл приема сигналов с синхронной манипул цией |