DOI: https://doi.org/10.20998/2522-9052.2020.3.09

Уточнення алгоритму оцінки частоти сигналу, що приймається системою супутникового зв’язку в безперервному режимі при умові впливу «сусідніх каналів»

Oleksandr Turovsky

Анотація


Супутникові системи зв’язку, які використовують  фазову модуляцію сигналу, що призначений для передачі корисної інформації в безпере6рвному режимі, при застосуванні за призначенням стикаються з проблемою частотної невизначеності сигналу. Для демодуляторів супутникових модемів таких систем, що працюють з безперервним  вхідним сигналом, найбільш значущою є проблема синхронізації по частоті несучого коливання в умовах частотної невизначеності сигналу. Вказане завдання синхронізації фактично зводиться до оцінки істинних параметрів сигналу, а саме оцінки несучої частоти. Складність завдання оцінки несучої частоти в супутниковому каналі з фазовою модуляцією усугубляється наявністю додаткових заважаючих дій «сусідніх каналів» – сигналів з тим же самим типом модуляції і тією ж швидкістю передачі інформації. В роботі уточнено алгоритм оцінки несучої частоти сигналу, що приймається супутниковою системою зв’язку в безперервному режимі з урахуванням впливу «сусідніх каналів» передачі інформації. Вказаний алгоритм дає змогу здійснити оцінку несучої частоти по правилу максимальної правдоподібності з врахуванням умови невизначеності всіх параметрів сигналу, що приймається супутниковою системою зв’язку в безперервному режимі з урахуванням впливу «сусідніх каналів» передачі інформації при мінімальному інтервалі спостереження. Він включає етапи:  обчислення відліку амплітудного спектру сигналу, що приймається  і відліку згортки отриманого амплітудного спектру з АЧХ УФ; обчислення відліку похідної згортки і знаходження первинної оцінки частоти; на основі отриманої оцінки проведення процедури оцінки, основаної на помноженні фазі сигналу, що приймається і обчислення оцінки несучої частоти сигналу, що приймається. З метою оцінки ефективності вказаного алгоритму в роботі проведено порівняння ефективності оцінок, забезпечених запропонованою процедурою і оцінок, здійснених на основі одрахування глобального максимуму згортки амплітудного спектру сигналу, що приймається. Подані в роботі результати вказаної оцінки показали, залежності нормованої дисперсії від  практично не відрізняються. Що підтверджує ефективність та реалізуємість та практичну цінність поданого в роботі алгоритму оцінки несучої частоти з урахуванням впливу «сусідніх каналів» передачі корисного сигналу. Перспективним напрямком подальшого дослідження порушених в роботі питань є адаптація вказаного алгоритму до оцінки несучої частоти в комбінованих систем фазової синхронізації, що мають можливість до  підвищення порядку астатизму, при стеженні за несучою частотою (пілот - сигналом), фаза якої модульована детермінованим допплерівським сигналом.

Ключові слова


оцінка несучої частоти сигналу; мінімально гранична дисперсія оцінки несучої частоти; вплив «сусідніх каналів» передачі інформації; функція швидкого перетворення Фур’є; алгоритм оцінки частоти сигналу

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Horbatyy, I.V (2011), Systems of remote sensing of the Earth from space: monograph, SPOLOM, Lviv, 612 p.

Lyons, R.G. (2010), Understanding Digital Signal Processing, Prentice Hall, Boston, 992 p.

Boyko, Y.M. (2011), “Analysis of digital methods of modulation / demodulation in communication and information transmis-sion systems”, Visnyk Khmelnytskoho natsionalnoho universytetu, Khmelnytskyi, No. 1, pp. 103-110.

Brusin, E.A. (2007), “The use of FFT for estimating the carrier frequency of FM signals in demodulators of satellite communi-cation systems”, Tsifrovaya obrabotka signalov, St. Petersburg, No 2, pp.14–18.

Pavlenko, M.P. (2012), “Implementation of Viterbi decoder on FPGA for satellite communication systems”, Visnyk Natsion-alʹnoho tekhnichnoho universytetu Ukrayiny "KPI". 75 Seriya: Radiotekhnika, Kyiv, No. 49. pp. 71–75.

Dovgopoly, A.S., Ponomarenko, S.O., Ponomarenko, V.O., Tverdokhlibov, V.V. and Biloborodov O.O., (2018), “Improve-ment of satellite navigation systems of armaments and military equipment under the influence of intentional interference”, Ozbroyennya ta viyskova tekhnika, Kyiv, No. 1 (17), pp. 67-71.

Puzyrev P.I. (2012), “Investigation of the influence of interference on the adjacent channel on the probability of error in receiv-ing a frequency-manipulated signal”, Omskiy nauchnyy vestnik, Omsk, No 3 (112), pp.344-348.

Turovsky, O.L. (2020), “Analysis of the efficiency of application of a two-stage algorithm for estimating the carrier frequency of a phase-modulated signal of a satellite communication system during data transmission in a continuous mode”, Zvyazok, Ky-iv, No 3 (143), pp. 22–31.

Nasir, A.A. (2012), “Particle filters for joint timing and carrier estimation: Improved resampling guidelines and weighted bayesian cramer–rao bounds”, IEEE Trans. Commun, No 60(5), pp.1407–1419.

Tikhomirov, A.V. (2019), “Synchronization in systems with direct spectrum expansion”, Inzhenernyy vestnik Dona, Rostov on Don, No 9 (60), pp. 69-70.

Sadchenko, A.V., Kushnirenko, O.A., Koshelev, E.K. and Bondar, V.I., (2018), “Fast-acting algorithm for carrier frequency recovery and phase synchronization in modems with QPSK modulation”, Tekhnologiya i konstruirovaniye v elektronnoy appa-rature, Moscow, No 1, pp.28-36.

Nagornyuk, O.A. (2013), “Improving the accuracy of estimating the carrier and symbol frequency of signals with digital modu-lation”, Problemy stvorennya, zastosuvannya ta ekspluatatsiyi skladnykh informatsiynykh system: Vol. 8, pp. 62–70.

Dzhing, K., Zhong U., Lu Y. and Yan K. (2013), “Investigation of the algorithm for estimating the carrier frequency offset us-ing the preamble with a pseudo-noise sequence”, Radioelektronika, Vol. 56, No 1, pp. 34-42, DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347013010032

Juan, A.M. and Cecilia, G.G.(2011), “Block synchronization algorithms for UWB–OFDM systems”, Digital Signal Pro-cesssng, Vol. 21(2), pp. 187–295, DOI: https://doi.org/10.1016/j.dsp.2010.06.011

Weizhi, Z., Yuping, L. and Xiaoju, Y. (2013), “Research on carrier frequency offset estimation algorithm based on PN se-quence preamble in OFDM system”, Radioelectronics and Communications Systems, Kyiv, Vol. 56, pp. 29–35.

Brusin, E. A. (2007), “Estimation of the carrier frequency of FM signals in the demodulators of satellite communication sys-tems”, Elektrosvyaz', St. Petersburg, No 5, pp. 12–13.

Salim O.H. (2014), “Channel, phase noise, and frequency offset in OFDM systems: Joint estimation, data detection, and hybrid cramer-rao lower bound”, IEEE Trans. on Comm., No. 62(9), pp. 3311–3325, DOI:

https://doi.org/10.1109/TCOMM.2014.2345056

Turovsky O., Khlaponin Y. and Muhi-Aldin H. M. (2020), “Combined system of phase synchronization with increased order of astatism in frequency monitoring mode”, CEUR Workshop Proceedings, Vol. 2616, Session 1, pp. 53–62.

Turovsky, O., Drobyk, O., Makarenko, A. and Khokhlyuk, O. (2020), “Estimates of the carrier frequency of the signal received by the satellite communication system in package mode”, International Journal of Advanced Trends in Computer Science and Engineering, Vol 9, No. 3, pp. 3223–3228, DOI: https://doi.org/10.30534/ijatcse/2020/115932020.




Copyright (c) 2020 Oleksandr Turovsky