RU2784032C1 - Method for estimating the frequency offset for communication systems using linear frequency modulation signals - Google Patents

Method for estimating the frequency offset for communication systems using linear frequency modulation signals Download PDF

Info

Publication number
RU2784032C1
RU2784032C1 RU2022125713A RU2022125713A RU2784032C1 RU 2784032 C1 RU2784032 C1 RU 2784032C1 RU 2022125713 A RU2022125713 A RU 2022125713A RU 2022125713 A RU2022125713 A RU 2022125713A RU 2784032 C1 RU2784032 C1 RU 2784032C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
symbol
frequency offset
frequency
chirp
estimate
Prior art date
Application number
RU2022125713A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Васильевич Рогожников
Семен Минисович Мухамадиев
Наталья Витальевна Дмитриева
Эдгар Михайлович Дмитриев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники"
Application granted granted Critical
Publication of RU2784032C1 publication Critical patent/RU2784032C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: frequency shift estimation.
SUBSTANCE: frequency shift estimation can be used in the development of satellite communication systems, the Internet of things, radar and data transmission systems for power supply circuits that use linear frequency modulation signals (LFM) for transmission. When estimating the frequency offset between the crude and exact estimates, an additional frequency offset estimate is made using half of the preamble symbol. Thus, performing an additional intermediate estimate of the frequency offset allows to avoid the occurrence of an inverse estimate of the frequency offset by limiting the estimation interval to half the modulation symbol and correctly determine the frequency offset in the exact estimate stage, and in its turn decreasing MSRE of the frequency offset estimate when using two modulation symbols at 3% and using eight modulation symbols at 90% in comparison with the prototype method.
EFFECT: reduction of the mean square root error (MSRE) of the frequency offset estimate in systems with LFM.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к способам оценки частотного смещения, которое может быть применено в разработке систем спутниковой связи, Интернета вещей, радиолокации и систем передачи данных по цепям питания, использующих для передачи сигналы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ).The invention relates to radio engineering, in particular to methods for estimating frequency offset, which can be used in the development of satellite communication systems, the Internet of things, radar and data transmission systems over power circuits using linear frequency modulation (chirp) signals for transmission.

Известен способ оценки частотного смещения, описанный в статье [1]. Оценка частотного смещения выполняется в два этапа. На первом этапе производится грубая оценка, включающая в себя прием N-количества символов преамбулы, состоящей из повторяющихся символов, посимвольное перемножение каждого из них с опорным ЛЧМ символом, расчет быстрого преобразования Фурье результата посимвольного перемножения, определение индекса максимального значения модуля спектра произведения, определение частотного интервала между отсчетами, перемножение индекса максимального значения модуля спектра с частотным интервалом между отсчетами, усреднение оценок частотного смещения и устранение частотного смещения. На втором этапе производится точная оценка частотного смещения, используя итеративный математический алгоритм золотого сечения, заключающийся в перемножении преамбулы, содержащей частотное смещение, с компонентой компенсации частотного смещения, далее преамбула с компенсированным смещением умножается на немодулированный комплексно-сопряженный ЛЧМ символ, после чего все отсчеты суммируются и берется модуль полученной суммы, после завершения расчетов, имеется одномерный массив значений функции правдоподобия и массив оценок сдвига частоты. Далее выполняется поиск максимального значения функции правдоподобия в полученном массиве и соответствующую ему оценку частотного сдвига, использующуюся для устранения смещения частоты.There is a method for estimating the frequency offset described in the article [1]. Frequency offset estimation is performed in two steps. At the first stage, a rough estimate is made, which includes receiving the N-number of preamble symbols consisting of repeating symbols, symbol-by-symbol multiplication of each of them with a reference chirp symbol, calculation of the fast Fourier transform of the symbol-by-symbol multiplication result, determination of the index of the maximum value of the modulus of the spectrum of the product, determination of the frequency interval between samples, multiplying the index of the maximum value of the modulus of the spectrum with the frequency interval between samples, averaging estimates of the frequency offset and eliminating the frequency offset. At the second stage, an accurate estimate of the frequency offset is made using an iterative mathematical algorithm of the golden section, which consists in multiplying the preamble containing the frequency offset with the frequency offset compensation component, then the offset-compensated preamble is multiplied by the unmodulated complex conjugate chirp symbol, after which all samples are summed and the modulus of the resulting sum is taken, after the completion of the calculations, there is a one-dimensional array of values of the likelihood function and an array of estimates of the frequency shift. Next, a search is made for the maximum value of the likelihood function in the resulting array and the corresponding estimate of the frequency shift, which is used to eliminate the frequency shift.

Недостатком данного способа является наличие погрешностей, обусловленных размером конечного интервала, на котором выполняется вычисление функции правдоподобия, а также ошибкой округления отношения интервалов. The disadvantage of this method is the presence of errors due to the size of the final interval on which the likelihood function is calculated, as well as the rounding error of the ratio of the intervals.

Наиболее близким к заявляемому способу оценки частотного смещения, является способ, приведенный в статье [2]. В данном способе оценка частотного смещения также выполняется в два этапа. На первом этапе производится грубая оценка, включающая в себя прием N-количества символов преамбулы, состоящей из повторяющихся символов, посимвольное перемножение каждого из них с опорным ЛЧМ символом, расчет быстрого преобразования Фурье результата посимвольного перемножения, определение индекса максимального значения модуля спектра произведения, определение частотного интервала между отсчетами, перемножение индекса максимального значения модуля спектра с частотным интервалом между отсчетами, усреднение оценок частотного смещения и устранение частотного смещения. На втором этапе производится уточнение оценки, полученной на первом этапе, включающая в себя посимвольное перемножение двух соседних ЛЧМ символов с устраненным смещением частоты, после этапа грубой оценки, суммирование всех отсчетов произведения, вычисление значения аргумента суммы произведения, показывающее фазовое смещение между ЛЧМ символами, усреднение фазовых смещений по количеству принятых символов, перерасчет фазового смещения в частотное и его устранение. Closest to the claimed method for estimating the frequency offset is the method given in the article [2]. In this method, frequency offset estimation is also performed in two steps. At the first stage, a rough estimate is made, which includes receiving the N-number of preamble symbols consisting of repeating symbols, symbol-by-symbol multiplication of each of them with a reference chirp symbol, calculation of the fast Fourier transform of the symbol-by-symbol multiplication result, determination of the index of the maximum value of the modulus of the spectrum of the product, determination of the frequency interval between samples, multiplying the index of the maximum value of the modulus of the spectrum with the frequency interval between samples, averaging estimates of the frequency offset and eliminating the frequency offset. At the second stage, the estimate obtained at the first stage is refined, which includes symbol-by-symbol multiplication of two adjacent chirp symbols with the frequency offset eliminated, after the rough estimation stage, summation of all samples of the product, calculation of the value of the sum of the product argument, showing the phase shift between the chirp symbols, averaging phase shifts by the number of received symbols, recalculation of the phase shift into frequency and its elimination.

Недостаток данного способа заключается в том, что способ [2] чувствителен к смещению частоты определенной величины и в условиях низкого отношения сигнал/шум (ОСШ) оценка смещения частоты может быть выполнена некорректно, а именно, иметь противоположный знак, но при этом иметь правильное значение, что приведет к увеличению частотного смещения в два раза.The disadvantage of this method is that the method [2] is sensitive to a frequency offset of a certain value, and under conditions of low signal-to-noise ratio (SNR), the frequency offset can be estimated incorrectly, namely, have the opposite sign, but at the same time have the correct value , which will double the frequency offset.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение – уменьшение среднеквадратической ошибки (СКО) оценки частотного смещения в системах с ЛЧМ.The task to be solved by the proposed technical solution is to reduce the mean square error (RMS) of the frequency offset estimate in systems with chirp.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе оценки частотного смещения используются аналогичные алгоритмы для грубой и точной оценки частоты, что и в способе [2]. Но между грубой и точной оценкой осуществляется промежуточная оценка частотного смещения с использованием половин символа преамбулы.The solution of the problem is achieved by the fact that in the method for estimating the frequency offset, similar algorithms are used for a rough and accurate estimate of the frequency, as in the method [2]. But between coarse and fine estimation, an intermediate estimation of the frequency offset is performed using halves of the preamble symbol.

Функциональная схема предлагаемого способа приведена на фиг. 1, на которой обозначено: 1 – Опорный ЛЧМ символ (

Figure 00000001
), 2 – N-количество символов преамбулы (
Figure 00000002
), 3 – Посимвольное перемножение, 4 - Быстрое преобразование Фурье, 5 – Определение индекса максимума модуля спектра произведения (
Figure 00000003
), 6 – Определение частотного интервала между отсчетами (
Figure 00000004
), 7 – Посимвольное перемножение, 8 – Усреднение частотных смещений, исходя из используемого количества символов преамбулы (
Figure 00000005
), 9 – Устранение частотного смещения, 10 - Деление опорного ЛЧМ символа пополам (
Figure 00000006
,
Figure 00000007
), 11 – Деление ЛЧМ символа с устранённым смещением частоты, после грубой оценки (
Figure 00000008
), пополам (
Figure 00000009
,
Figure 00000010
), 12 - Посимвольное перемножение, 13 - Быстрое преобразование Фурье, 14 - Быстрое преобразование Фурье, 15 - Посимвольное перемножение, 16 - Поиск максимальных значений модуля спектра, 17 – Поиск максимальных значений модуля спектра, 18 - Вычисление значений аргумента максимумов модуля спектра, 19 - Вычисление значений аргумента максимумов модуля спектра, 20 - Вычисление разности фаз, 21 - Вычисление смещения частоты, 22 - Устранение частотного смещения, 23 - ЛЧМ символы с устраненным смещением частоты, после промежуточной оценки (
Figure 00000011
), 24 - Посимвольное перемножение двух соседних ЛЧМ символов с устраненным смещением частоты, после промежуточной оценки 25 - Суммирование всех отсчетов произведения, 26 - Вычисление значения аргумента суммы произведения, 27 - Усреднение фазовых смещений по количеству принятых символов (
Figure 00000012
), 28 - Устранение частотного смещения.The functional diagram of the proposed method is shown in Fig. 1, on which it is indicated: 1 - Reference chirp symbol (
Figure 00000001
), 2 – N-number of preamble symbols (
Figure 00000002
), 3 - Symbol-by-symbol multiplication, 4 - Fast Fourier transform, 5 - Determining the index of the maximum modulus of the spectrum of the product (
Figure 00000003
), 6 – Determining the frequency interval between readings (
Figure 00000004
), 7 - Symbol by symbol multiplication, 8 - Averaging of frequency offsets based on the number of preamble symbols used (
Figure 00000005
), 9 - Elimination of frequency offset, 10 - Dividing the reference chirp symbol in half (
Figure 00000006
,
Figure 00000007
), 11 – Symbol chirp division with eliminated frequency offset, after a rough estimate (
Figure 00000008
), in half (
Figure 00000009
,
Figure 00000010
), 12 - Symbol-by-symbol multiplication, 13 - Fast Fourier transform, 14 - Fast Fourier transform, 15 - Symbol-by-symbol multiplication, 16 - Finding the maximum values of the modulus of the spectrum, 17 - Searching for the maximum values of the modulus of the spectrum, 18 - Calculating the values of the argument of the maxima of the modulus of the spectrum, 19 - Calculation of the values of the argument of the maxima of the modulus of the spectrum, 20 - Calculation of the phase difference, 21 - Calculation of the frequency offset, 22 - Elimination of the frequency offset, 23 - Chirp symbols with the eliminated frequency offset, after an intermediate evaluation (
Figure 00000011
), 24 - Symbol-by-symbol multiplication of two neighboring chirp symbols with the frequency offset eliminated, after an intermediate estimate 25 - Summation of all samples of the product, 26 - Calculation of the value of the sum of the product argument, 27 - Averaging of phase shifts by the number of received symbols (
Figure 00000012
), 28 - Elimination of frequency offset.

Подробное описание способаDetailed description of the method

На приемной стороне принятые приемо-передающим устройством символы преамбулы (

Figure 00000002
) перемножаются с опорным ЛЧМ символом (
Figure 00000001
) (комплексно-сопряженным немодулированным). К результату произведения применяется быстрое преобразование Фурье и выполняется поиск максимального значения спектра произведения. По положению максимального значения спектра определяется значение информационного символа
Figure 00000013
по формуле (1). On the receiving side, the preamble symbols received by the transceiver (
Figure 00000002
) are multiplied with the reference chirp symbol (
Figure 00000001
) (complex conjugate unmodulated). A fast Fourier transform is applied to the result of the product and a search is made for the maximum value of the spectrum of the product. The value of the information symbol is determined by the position of the maximum value of the spectrum
Figure 00000013
according to formula (1).

Figure 00000014
(1)
Figure 00000014
(one)

где:

Figure 00000015
– быстрое преобразование Фурье;where:
Figure 00000015
– fast Fourier transform;

Figure 00000002
- принятые символы преамбулы;
Figure 00000002
- received preamble symbols;

Figure 00000016
– опорный ЛЧМ символ комплексно-сопряженный немодулированному ЛЧМ символу.
Figure 00000016
– reference chirp symbol complex conjugate to unmodulated chirp symbol.

Для преамбулы значение информационного символа равно нулю. При наличии смещения частоты значение символа будет отлично от нуля. Учитывая, что ЛЧМ символ состоит из

Figure 00000017
отсчетов, где
Figure 00000018
- коэффициент расширения спектра, частотный интервал между отсчетами будет зависеть от коэффициента расширения спектра (
Figure 00000018
) и полосы частот (
Figure 00000019
), а его значение равно
Figure 00000020
. Следовательно, для определения частотного смещения необходимо полученное значение информационного символа (
Figure 00000021
) умножить на частотный интервал между отсчетами (
Figure 00000004
) (2).For the preamble, the value of the information symbol is zero. In the presence of a frequency offset, the value of the symbol will be non-zero. Given that the chirp symbol consists of
Figure 00000017
counts, where
Figure 00000018
- spectrum spreading factor, the frequency interval between readings will depend on the spectrum spreading factor (
Figure 00000018
) and frequency bands (
Figure 00000019
), and its value is
Figure 00000020
. Therefore, to determine the frequency offset, the received value of the information symbol (
Figure 00000021
) multiplied by the frequency interval between samples (
Figure 00000004
) (2).

Figure 00000022
(2)
Figure 00000022
(2)

где:

Figure 00000023
– номер символа преамбулы;where:
Figure 00000023
– preamble character number;

Figure 00000024
– значения частотных смещений, вычисленное для каждого символа преамбулы.
Figure 00000024
– frequency offset values computed for each preamble symbol.

Далее выполняется усреднение вычисленных величин частотных смещений, исходя из используемого количества символов преамбулы:Next, the calculated values of the frequency offsets are averaged based on the number of preamble symbols used:

Figure 00000025
(3)
Figure 00000025
(3)

где:

Figure 00000026
– Число передаваемых символов преамбулы.where:
Figure 00000026
– Number of preamble symbols transmitted.

При выполнении грубой оценки, максимальное значение ошибки оценки частотного смещения, которое может быть получено при выполнении данного этапа составляет

Figure 00000027
, следовательно, диапазон, в пределах которого лежит остаточное частотное смещение равно (-
Figure 00000028
Гц, +
Figure 00000029
Гц). То есть частотные смещения близкие по величине к
Figure 00000030
, не могут быть устранены с помощью грубой оценки и приводят к ошибкам демодуляции даже в благоприятных условиях передачи.When performing a rough estimate, the maximum value of the frequency offset estimation error that can be obtained by performing this step is
Figure 00000027
, therefore, the range within which the residual frequency shift lies is equal to (-
Figure 00000028
Hz, +
Figure 00000029
Hz). That is, frequency shifts close in magnitude to
Figure 00000030
, cannot be eliminated by a rough estimate and lead to demodulation errors even under favorable transmission conditions.

Полученное с помощью грубой оценки значение частотного смещения устраняется в соответствие с выражением (4).The value of the frequency shift obtained using a rough estimate is eliminated in accordance with expression (4).

Figure 00000031
(4)
Figure 00000031
(four)

где:

Figure 00000032
– частота дискретизации;where:
Figure 00000032
- sampling frequency;

Figure 00000008
– ЛЧМ символы с устранённым смещением, значение которого было получено в результате грубой оценки.
Figure 00000008
– Chirp symbols with offset removed, the value of which was obtained as a result of a rough estimate.

При выполнении точной оценки частотного смещения выполняется вычисление значения аргумента (5). Но из-за большой длительности ЛЧМ символа и наличия шума в сигнале, смещение частоты может привести соответственно к смещению фазы более 180 градусов за длительность символа, вследствие чего на выходе получим инверсную оценку частотного смещения. В таком случае применение промежуточной оценки частотного смещения с использованием половин ЛЧМ символа преамбулы позволит избежать возникновения инверсной оценки смещения частоты, за счет ограничения интервала оценки в половину символа модуляции, и выполнить корректное определение ухода частоты в этапе точной оценки. When performing an accurate estimate of the frequency offset, the calculation of the value of the argument (5) is performed. But due to the long duration of the chirp symbol and the presence of noise in the signal, the frequency offset can accordingly lead to a phase shift of more than 180 degrees per symbol duration, as a result of which we get an inverse estimate of the frequency offset at the output. In this case, the use of an intermediate frequency offset estimate using half of the chirp of the preamble symbol will avoid the occurrence of an inverse frequency offset estimate by limiting the estimation interval to half the modulation symbol, and perform the correct determination of the frequency offset in the fine estimation stage.

Figure 00000033
(5)
Figure 00000033
(5)

ЛЧМ символ из преамбулы, с устраненным смещением после грубой оценки (

Figure 00000034
) и опорный ЛЧМ символ (
Figure 00000001
) делятся на две равные части:The chirp symbol from the preamble, with offset removed after a rough estimate (
Figure 00000034
) and reference chirp symbol (
Figure 00000001
) are divided into two equal parts:

Figure 00000035
(6)
Figure 00000035
(6)

Компонента

Figure 00000036
принятого ЛЧМ символа перемножается с компонентой
Figure 00000037
опорного ЛЧМ символа, а
Figure 00000038
с
Figure 00000039
соответственно:Component
Figure 00000036
received chirp symbol is multiplied with the component
Figure 00000037
reference chirp symbol, and
Figure 00000038
With
Figure 00000039
respectively:

Figure 00000040
(7)
Figure 00000040
(7)

Для результата произведения вычисляется дискретное преобразование Фурье:For the result of the product, the discrete Fourier transform is calculated:

Figure 00000041
(8)
Figure 00000041
(eight)

где

Figure 00000042
и
Figure 00000043
– спектр произведения.where
Figure 00000042
and
Figure 00000043
is the spectrum of the product.

Далее выполняется поиск максимального значения спектра произведения (8), вычисляется значение аргумента (5), что позволяет определить фазовое смещение для компонентов ЛЧМ символа

Figure 00000044
и
Figure 00000045
(9).Next, the search for the maximum value of the spectrum of the product (8) is performed, the value of the argument (5) is calculated, which makes it possible to determine the phase shift for the chirp components of the symbol
Figure 00000044
and
Figure 00000045
(9).

Figure 00000046
(9)
Figure 00000046
(9)

где:

Figure 00000047
– фазовое смещение в компоненте
Figure 00000044
;where:
Figure 00000047
– phase shift in the component
Figure 00000044
;

Figure 00000048
– фазовое смещение в компоненте
Figure 00000045
.
Figure 00000048
– phase shift in the component
Figure 00000045
.

Результат разности вычисленных фазовых смещений равен смещению фазы за половину длительности ЛЧМ символа. Полученное значение смещения фазы используется для вычисления смещения частоты (10).The result of the difference between the calculated phase shifts is equal to the phase shift for half the duration of the chirp symbol. The resulting phase offset value is used to calculate the frequency offset (10).

Figure 00000049
(10)
Figure 00000049
(ten)

Полученное с помощью дополнительной оценки значение частотного смещения устраняется в соответствие с выражением (11).The value of the frequency shift obtained with the help of an additional estimate is eliminated in accordance with expression (11).

Figure 00000050
(11)
Figure 00000050
(eleven)

где:

Figure 00000032
– частота дискретизации;where:
Figure 00000032
- sampling frequency;

Figure 00000051
– ЛЧМ символы с устранённым смещением, значение которого было получено в результате промежуточной оценки.
Figure 00000051
– Chirp symbols with the offset removed, the value of which was obtained as a result of the intermediate evaluation.

Частотное смещение в свою очередь становится причиной фазового смещения между ЛЧМ символами, что используется в данном методе для выполнения точной оценки. Между двумя соседними ЛЧМ символами в преамбуле определяется величина фазового смещения:The frequency offset in turn causes a phase shift between the chirp symbols, which is used in this method to perform an accurate estimation. Between two adjacent chirp symbols in the preamble, the phase shift value is determined:

Figure 00000052
(12)
Figure 00000052
(12)

где

Figure 00000053
– фазовое смещение между ЛЧМ символами.where
Figure 00000053
– phase shift between chirp symbols.

В выражении (12) после произведения ЛЧМ символов, выполняется суммирование всех отсчетов, далее вычисляется значение аргумента. Аналогично грубой оценке, необходимо также выполнить усреднение результата аргумента:In expression (12), after the product of the chirp of symbols, the summation of all readings is performed, then the value of the argument is calculated. Similar to the rough estimate, it is also necessary to average the result of the argument:

Figure 00000054
(13)
Figure 00000054
(13)

Полученное значение фазового смещения позволяет определить частотное смещение за интервал времени, соответствующий длительности ЛЧМ символа:The obtained value of the phase shift allows you to determine the frequency shift for the time interval corresponding to the duration of the chirp symbol:

Figure 00000055
(14)
Figure 00000055
(fourteen)

где:

Figure 00000056
– точная оценка частотного смещения.where:
Figure 00000056
is an accurate estimate of the frequency shift.

Соответственно, полная оценка частотного смещения равна:Accordingly, the full estimate of the frequency offset is:

Figure 00000057
(15)
Figure 00000057
(fifteen)

Предлагаемый способ обеспечивает уменьшение СКО оценки частотного смещения в системах с ЛЧМ при использовании двух символов на 3% и при использовании восьми символов на 90% – по сравнению с способом – прототипом. На фиг. 2 приведена зависимость СКО от числа передаваемых символов, используемых для оценки частотного смещения на которой отображены результаты сравнения прототипа с предлагаемым способом.The proposed method provides a reduction in RMS estimates of the frequency offset in systems with chirp by 3% when using two symbols and by 90% when using eight symbols compared to the prototype method. In FIG. 2 shows the dependence of RMS on the number of transmitted symbols used to estimate the frequency offset, which displays the results of comparing the prototype with the proposed method.

1. Rajesh M. N. et al. An analysis of BER comparison of various digital modulation schemes used for adaptive modulation //2016 IEEE International Conference on Recent Trends in Electronics, Information & Communication Technology (RTEICT). – IEEE, 2016. – С. 241-245.1. Rajesh M. N. et al. An analysis of BER comparison of various digital modulation schemes used for adaptive modulation //2016 IEEE International Conference on Recent Trends in Electronics, Information & Communication Technology (RTEICT). - IEEE, 2016. - P. 241-245.

2. Grunheid R., Bolinth E., Rohling H. A blockwise loading algorithm for the adaptive modulation technique in OFDM systems //IEEE 54th Vehicular Technology Conference. VTC Fall 2001. Proceedings (Cat. No. 01CH37211). – IEEE, 2001. – Т. 2. – С. 948-951.2. Grunheid R., Bolinth E., Rohling H. A blockwise loading algorithm for the adaptive modulation technique in OFDM systems //IEEE 54th Vehicular Technology Conference. VTC Fall 2001. Proceedings (Cat. No. 01CH37211). - IEEE, 2001. - V. 2. - S. 948-951.

Claims (1)

Способ оценки частотного смещения для систем связи, использующих сигналы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), состоящий из двух этапов проведения оценки: этапа грубой оценки, включающего в себя прием приемо-передающим устройством N-количества символов преамбулы, посимвольное перемножение каждого из них с опорным ЛЧМ символом, расчет быстрого преобразования Фурье результата посимвольного перемножения, определение индекса максимального значения модуля спектра произведения, определение частотного интервала между отсчетами, перемножение индекса максимального значения модуля спектра с частотным интервалом между отсчетами, усреднение оценок частотного смещения и устранение частотного смещения и этапа точной оценки, включающего в себя посимвольное перемножение двух соседних ЛЧМ символов с устраненным смещением частоты, после этапа грубой оценки, суммирование всех отсчетов произведения, вычисление значения аргумента суммы произведения, показывающее фазовое смещение между ЛЧМ символами, усреднение фазовых смещений по количеству принятых символов, перерасчет фазового смещения в частотное и его устранение, отличающийся тем, что дополнительно вводится этап промежуточной оценки частотного смещения между этапом грубой оценки и этапом точной оценки, включающий в себя деление опорного ЛЧМ символа на две равные части и деление ЛЧМ символа с устраненным смещением частоты, после этапа грубой оценки на две равные части, перемножение первой части опорного ЛЧМ символа с первой частью ЛЧМ символа с устраненным смещением частоты и параллельное перемножение второй части опорного ЛЧМ символа с второй частью ЛЧМ символа с устраненным смещением частоты, расчет быстрого преобразования Фурье результатов перемножения, поиск максимальных значений модуля спектра, вычисление значений аргумента максимумов модуля спектра, показывающее фазовое смещение между ЛЧМ символами за половину их длительности, вычисление разности фаз, перерасчет фазового смещения в частотное и его устранение.A method for estimating the frequency offset for communication systems using signals with linear frequency modulation (chirp), consisting of two stages of the assessment: a rough assessment stage, which includes the reception of an N-number of preamble symbols by a transceiver, symbol-by-symbol multiplication of each of them with a reference LFM symbol, calculation of the fast Fourier transform of the symbol-by-symbol multiplication result, determination of the index of the maximum value of the modulus of the spectrum of the product, determination of the frequency interval between samples, multiplication of the index of the maximum value of the modulus of the spectrum with the frequency interval between samples, averaging the estimates of the frequency offset and eliminating the frequency offset and the stage of exact estimation, which includes symbol-by-symbol multiplication of two neighboring chirp symbols with the frequency offset eliminated, after a rough estimation step, summation of all samples of the product, calculation of the value of the sum of the product argument, showing the phase shift between the chirp symbols, averaging phase shifts by the number of received symbols, recalculation of the phase shift into a frequency shift and its elimination, characterized in that an additional stage of intermediate estimation of the frequency shift is introduced between the coarse estimation stage and the fine estimation stage, which includes dividing the reference chirp symbol into two equal parts and dividing The offset-removed symbol chirp, after a rough estimation step into two equal parts, multiplying the first part of the reference chirp symbol with the first part of the chirp symbol with the offset removed and parallel multiplying the second part of the reference chirp symbol with the second part of the chirp symbol with the frequency offset removed, calculation fast Fourier transform of multiplication results, search for the maximum values of the spectrum modulus, calculation of the values of the argument of the maxima of the spectrum modulus, showing the phase shift between the chirp symbols for half their duration, calculation of the phase difference, recalculation of the phase shift into frequency and its elimination.
RU2022125713A 2022-10-01 Method for estimating the frequency offset for communication systems using linear frequency modulation signals RU2784032C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2784032C1 true RU2784032C1 (en) 2022-11-23

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110222639A1 (en) * 2004-12-02 2011-09-15 New Jersey Institute Of Technology Method and/or system for estimating phase error noise
RU2444854C1 (en) * 2008-02-01 2012-03-10 Квэлкомм Инкорпорейтед Frequency error estimation
CN102680948A (en) * 2012-05-15 2012-09-19 东南大学 Method for estimating modulation frequency and starting frequency of linear frequency-modulated signal
CN103326976A (en) * 2013-07-10 2013-09-25 哈尔滨工业大学 Iteration frequency domain minimum mean square error equilibrium method under double-dispersion channel based on weighted score Fourier transformation
CN107800659A (en) * 2017-10-12 2018-03-13 西安电子科技大学 LFM signal modulation method for parameter estimation under Alpha Stable distritation noises
RU2719396C2 (en) * 2017-12-27 2020-04-17 Общество с ограниченной ответственностью "Современные технологии" Method of receiving ofdm signals
CN111669347A (en) * 2020-04-30 2020-09-15 哈尔滨工业大学 Linear frequency modulation multi-carrier modulation and demodulation method based on fractional Fourier transform

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110222639A1 (en) * 2004-12-02 2011-09-15 New Jersey Institute Of Technology Method and/or system for estimating phase error noise
RU2444854C1 (en) * 2008-02-01 2012-03-10 Квэлкомм Инкорпорейтед Frequency error estimation
CN102680948A (en) * 2012-05-15 2012-09-19 东南大学 Method for estimating modulation frequency and starting frequency of linear frequency-modulated signal
CN103326976A (en) * 2013-07-10 2013-09-25 哈尔滨工业大学 Iteration frequency domain minimum mean square error equilibrium method under double-dispersion channel based on weighted score Fourier transformation
CN107800659A (en) * 2017-10-12 2018-03-13 西安电子科技大学 LFM signal modulation method for parameter estimation under Alpha Stable distritation noises
RU2719396C2 (en) * 2017-12-27 2020-04-17 Общество с ограниченной ответственностью "Современные технологии" Method of receiving ofdm signals
CN111669347A (en) * 2020-04-30 2020-09-15 哈尔滨工业大学 Linear frequency modulation multi-carrier modulation and demodulation method based on fractional Fourier transform

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Grunheid R. at al. "A blockwise loading algorithm for the adaptive modulation technique in OFDM systems", IEEE 54th Vehicular Technology Conference. VTC Fall 2001. Proceedings (Cat. No. 01CH37211). - IEEE, 2001. - Т. 2. - С. 948-951. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101128988B (en) Method and apparatus for channel estimation to electro-magnetic wave multi path between sender and receiver by using chirp signal
EP1507378B1 (en) Frame and frequency synchronization for OFDM
CN112882005B (en) OTFS radar target parameter estimation method based on Bayesian learning
CN111159888A (en) Covariance matrix sparse iteration time delay estimation method based on cross-correlation function
CN101702701A (en) Method for estimating and compensating frequency deviation under very low signal to noise ratio
EP1521097B1 (en) Pulse compression processor
RU2784032C1 (en) Method for estimating the frequency offset for communication systems using linear frequency modulation signals
Maskell et al. The estimation of subsample time delay of arrival in the discrete-time measurement of phase delay
CN104901907B (en) Data-aided steady signal-noise ratio estimation method is based under a kind of dynamic environment
US11156647B1 (en) Method to estimate the rise-time of a pulse for single and multi-channel data
CN110445740B (en) Frequency offset estimation method and system based on repeated sequence
CN105812300A (en) Long code DSSS signal blind estimation method for eliminating information code hopping
Zhang et al. Non-coherent discrete chirp Fourier transform for modulated LFM parameter estimation
CN114650108B (en) Method and system for detecting signal of transform domain communication system
US6470056B1 (en) Offset QPSK modulation analytic system
US20220155433A1 (en) Method for Robust Radar Detection and Digitally Modulated Radar
CN113406386B (en) Signal frequency accurate estimation method based on digital down-conversion
CN114584449A (en) Improved M-part timing synchronization and frequency offset method based on CAZAC sequence
US20070237213A1 (en) Method for estimating one or more parameters of a ultra wideband signal and a receiver system for receiving ultra wideband signals
CN112835077B (en) Satellite navigation signal-to-noise ratio data trending method based on variational modal decomposition
CN113514798A (en) Fourier Mellin transform-based method for estimating time difference/scale difference of broadband nonlinear frequency modulation signal
Kuchenbecker et al. Estimation of the channel impulse response length and the noise variance for OFDM systems
RU2687884C1 (en) Method for determining doppler frequency shift based on an information phase-manipulated signal based on analysis of deviation of phase difference 2 of order
CN112883787A (en) Short sample low-frequency sinusoidal signal parameter estimation method based on spectrum matching
US6873923B1 (en) Systems and methods for performing analysis of a multi-tone signal