RU186027U1 - DEVICE FOR DOPPLER FREQUENCY DEFINITION DETERMINATION BY THE PHASOMANIPULATED SIGNAL INFORMATION BY THE WEIGHTED APPROXIMATION OF PHASE DEFLECTION - Google Patents

DEVICE FOR DOPPLER FREQUENCY DEFINITION DETERMINATION BY THE PHASOMANIPULATED SIGNAL INFORMATION BY THE WEIGHTED APPROXIMATION OF PHASE DEFLECTION Download PDF

Info

Publication number
RU186027U1
RU186027U1 RU2018135005U RU2018135005U RU186027U1 RU 186027 U1 RU186027 U1 RU 186027U1 RU 2018135005 U RU2018135005 U RU 2018135005U RU 2018135005 U RU2018135005 U RU 2018135005U RU 186027 U1 RU186027 U1 RU 186027U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
phase
counter
adder
Prior art date
Application number
RU2018135005U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Викторович Егоров
Сергей Александрович Лобов
Михаил Леонидович Маслаков
Андрей Николаевич Мингалев
Михаил Сергеевич Смаль
Александр Евгеньевич Тимофеев
Original Assignee
Акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения" filed Critical Акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения"
Priority to RU2018135005U priority Critical patent/RU186027U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU186027U1 publication Critical patent/RU186027U1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/155—Ground-based stations
    • H04B7/165—Ground-based stations employing angle modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/18—Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области электрорадиотехники, а именно к технике радиосвязи, и может быть использована в системах одночастотной передачи данных, а также в системах радиозондирования для измерения доплеровского смещения несущей частоты сигнала в информационно-измерительных устройствах без априорной информации о модулирующем сообщении. Устройство определения доплеровского сдвига частоты по информационному фазоманипулированному сигналу путем взвешенной аппроксимации фазового отклонения содержит фазовый детектор, первый счетчик, блок памяти, второй счетчик, третий счетчик, сумматор, преобразователь фазы, первый сумматор накопитель, четвертый счетчик, первый делитель, второй сумматор накопитель, второй делитель, третий сумматор, накопитель и умножитель на коэффициент. Техническим результатом является повышение точности и снижение количества вычислительных операций при определении доплеровского смещения частоты по информационному (т.е. неизвестному) фазоманипулированному сигналу с абсолютной, относительной или фазоразностной фазовой манипуляцией. 1 ил.

Figure 00000008
The utility model relates to the field of electro-radio engineering, namely to radio communication technology, and can be used in single-frequency data transmission systems, as well as in radio sounding systems for measuring the Doppler shift of the carrier frequency of a signal in information-measuring devices without a priori information about the modulating message. A device for determining the Doppler frequency shift by the information phase-manipulated signal by weighted approximation of the phase deviation contains a phase detector, a first counter, a memory unit, a second counter, a third counter, an adder, a phase converter, a first adder storage, a fourth counter, a first divider, a second accumulator adder, and a second divider, third adder, accumulator and factor multiplier. The technical result is to increase the accuracy and reduce the number of computational operations when determining the Doppler frequency shift from an informational (i.e., unknown) phase-manipulated signal with absolute, relative or phase-difference phase shift keying. 1 ill.
Figure 00000008

Description

Полезная модель относится к области электрорадиотехники, а именно к технике радиосвязи, и может быть использована в системах одночастотной передачи данных, а также в системах радиозондирования для измерения доплеровского смещения несущей частоты сигнала в информационно-измерительных устройствах без априорной информации о модулирующем сообщении.The utility model relates to the field of electro-radio engineering, namely to radio communication technology, and can be used in single-frequency data transmission systems, as well as in radio sounding systems for measuring the Doppler shift of the carrier frequency of a signal in information-measuring devices without a priori information about the modulating message.

Как известно, доплеровское смещение несущей частоты сигнала может быть вызвано движением источника и/или приемника, а также движением отражающей радиосигнал поверхности (например, для КВ радиосвязи характерно изменение высоты слоя ионосферы). В частности, наличие доплеровского смещения частоты приводит к значительному снижению помехоустойчивости систем передачи данных.As you know, the Doppler shift of the carrier frequency of the signal can be caused by the movement of the source and / or receiver, as well as the movement of the surface reflecting the radio signal (for example, HF radio communication is characterized by a change in the height of the ionosphere layer). In particular, the presence of Doppler frequency shift leads to a significant decrease in the noise immunity of data transmission systems.

Для повышения эффективности современных систем радиосвязи, необходимо постоянно знать условия распространения между передающей и приемной сторонами на заданной частоте в конкретный момент времени. Для этого осуществляют тестирование (зондирование) канала, с целью получения оценок параметров канала, таких как отношение сигнал/шум (ОСШ), наличие многолучевости, доплеровское смещение частоты и другие. Для такого тестирования в подавляющем большинстве систем используют различные тестовые сигналы.To improve the efficiency of modern radio communication systems, it is necessary to constantly know the propagation conditions between the transmitting and receiving sides at a given frequency at a particular moment in time. For this, testing (probing) of the channel is carried out in order to obtain estimates of the channel parameters, such as signal-to-noise ratio (SNR), the presence of multipath, Doppler frequency shift, and others. For such testing, the vast majority of systems use various test signals.

В частности, для измерения доплеровского смещения частоты часто используют сигналы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Например, в патенте РФ №2316898 [RU, Способ одновременного измерения частотных зависимостей доплеровского смещения частоты и времени распространения коротковолновых сигналов в ионосферной радиолинии, 10.02.2008], или в способе оценки доплеровского смещения описанным в [Sharif B.S., Neashan J., Hinton O.R., Adams A.E. A computationally efficient doppler compensation system for underwater acoustic communication // Oceanic Engineering, IEEE Journal of. - 2000. Vol. 25, №.1. - P. 52-61].In particular, linear frequency modulation (LFM) signals are often used to measure Doppler frequency shift. For example, in RF patent No. 2316898 [RU, A method for simultaneously measuring the frequency dependences of Doppler frequency offset and propagation time of short-wave signals in the ionospheric radio line, 02/10/2008], or in a method for estimating Doppler bias described in [Sharif BS, Neashan J., Hinton OR Adams AE A computationally efficient doppler compensation system for underwater acoustic communication // Oceanic Engineering, IEEE Journal of. - 2000. Vol. 25, No. 1. - P. 52-61].

Также известны способы, в которых для оценки доплеровского смещения излучается узкополосный тональный (гармонический) сигнал на одной несущей частоте или модулированный псевдослучайной М-последовательностью. Для случая использования гармонического сигнала принятый сигнал преобразуют с использованием преобразования Фурье, получают спектр, выбирают сигнал с максимальной частотой, который соотносят со значением несущей частоты излученного для определения доплеровского масштабирующего коэффициента и затем определяют величину доплеровского смещения [Оппенгейм Э. Применение цифровой обработки сигналов. - М.: Мир, 1980, 553 с.]. При использовании модулированных сигналов обычно применяют различные корреляционные методы, например, [Johnson М., Freitag L., Stojanovic М. Improved Doppler tracking and correction for underwater acoustic communications // in Proc. ICASSP '97, Munich, Germany, Apr. 1997, P. 575-578].Methods are also known in which a narrow-band tonal (harmonic) signal is emitted at a single carrier frequency or modulated by a pseudo-random M-sequence to estimate the Doppler shift. For the case of using a harmonic signal, the received signal is converted using the Fourier transform, a spectrum is obtained, a signal is selected with a maximum frequency that is correlated with the carrier frequency of the emitted frequency to determine the Doppler scaling factor, and then the magnitude of the Doppler shift is determined [Oppenheim E. Application of digital signal processing. - M .: Mir, 1980, 553 p.]. When using modulated signals, various correlation methods are usually used, for example, [Johnson M., Freitag L., Stojanovic M. Improved Doppler tracking and correction for underwater acoustic communications // in Proc. ICASSP '97, Munich, Germany, Apr. 1997, P. 575-578].

Недостаток указанных способов заключается в том, что для оценки доплеровского смещения частоты используются специальные тестовые сигналы, что снижает информационную скорость.The disadvantage of these methods is that special test signals are used to evaluate the Doppler frequency shift, which reduces the information speed.

Известен патент №4706286 [US Sturza; Mark A., Method and circuit for extraction of Doppler information from a pseudonoise modulated carrier, November 10, 1987], основанный на нелинейной операции второго порядка и принятый за прототип. Способ, описанный в указанном патенте предполагает: смешивание принятого сигнала с гетеродинной частотой меньше предполагаемой частоты доплеровского сдвига хотя бы в два раза, а также смешивание принятого сигнала с гетеродинной частотой больше предполагаемой частоты доплеровского сдвига хотя бы в два раза, фильтрацию низкочастотных компонент, смешивание полученных низкочастотных компонент и последующую низкочастотную фильтрацию, после чего путем преобразования Фурье получение оценки доплеровского сдвига частоты. Устройство, реализующее данный способ, также описано в патенте №4706286 [US Sturza; Mark A., Method and circuit for extraction of Doppler information from apseudonoise modulated carrier, November 10, 1987] и содержит последовательно включенные входной полосовой фильтр, усилитель, выход которого подключен к первому входу первого и второго смесителя (перемножителя), ко второму входу которых подключен первый и второй гетеродин, частоты которых хотя бы в два раза, соответственно, меньше и больше предполагаемой частоты доплеровского сдвига, выходы смесителей подключены к первому и второму фильтрам нижних частот выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам третьего смесителя, выход которого соединен с входом третьего фильтра нижних частот, выход которого соединен с процессором, выполняющим преобразование Фурье, после чего в результате анализа полученного спектра получают оценку доплеровского смещения частоты.Known patent No. 4706286 [US Sturza; Mark A., Method and circuit for extraction of Doppler information from a pseudonoise modulated carrier, November 10, 1987], based on a second-order nonlinear operation and adopted as a prototype. The method described in this patent involves: mixing the received signal with the local oscillation frequency at least two times less than the estimated frequency of the Doppler shift, as well as mixing the received signal with the local oscillation frequency at least twice the expected frequency of the Doppler shift, filtering the low-frequency components, mixing the resulting low-frequency components and subsequent low-pass filtering, after which, using the Fourier transform, an estimate of the Doppler frequency shift is obtained. A device that implements this method is also described in patent No. 4706286 [US Sturza; Mark A., Method and circuit for extraction of Doppler information from apseudonoise modulated carrier, November 10, 1987] and contains a series-connected input bandpass filter, an amplifier whose output is connected to the first input of the first and second mixer (multiplier), to the second input of which the first and second local oscillators are connected, the frequencies of which are at least twice, respectively, less and more than the expected Doppler shift frequency, the outputs of the mixers are connected to the first and second low-pass filters, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs m of the third mixer, the output of which is connected to the input of the third low-pass filter, the output of which is connected to the processor performing the Fourier transform, after which, as a result of the analysis of the obtained spectrum, an estimate of the Doppler frequency shift is obtained.

Недостатком прототипа является то, что данный описанный способ и устройство дает серьезную ошибку при определении доплеровского сдвига частоты для сигналов с фазовой манипуляцией, на длительности символа которых укладывается не целое число периодов (например, для авиационных модемов стандарта ARINC 635). Кроме того точность получаемой оценки напрямую связаны с выбранной частотой дискретизации и числом отсчетов на котором вычисляется преобразование Фурье и, в ряде существующих систем передачи данных (например, в КВ и УКВ системах) будет также давать значительную погрешность.The disadvantage of the prototype is that this described method and device gives a serious error in determining the Doppler frequency shift for signals with phase shift keying, the symbol duration of which does not fit an integer number of periods (for example, for aviation modems of the ARINC 635 standard). In addition, the accuracy of the resulting estimate is directly related to the selected sampling rate and the number of samples at which the Fourier transform is calculated and, in a number of existing data transmission systems (for example, in HF and VHF systems) will also give a significant error.

Целью изобретения является определение доплеровского смещения частоты по информационному фазоманиггулированному сигналу.The aim of the invention is to determine the Doppler frequency offset by the information phase-shifted signal.

Поставленная цель достигается тем, что устройство определения доплеровского сдвига частоты по информационному фазоманипулированному сигналу путем взвешенной аппроксимации фазового отклонения содержит фазовый детектор, на выходе которого получают значение фазы очередного k-го символа Фk, k=0, 1, 2, …K, первый вход которого является входом устройства, второй вход соединен с выходом первого счетчика, а выход соединен с первым входом блока памяти, в котором хранятся значения фаз Фk, k=0, 1, 2, …K, второй и третий входы которого соединены с выходом, соответственно, второго и третьего счетчика, при этом выход второго счетчика также подключен к первому входу третьего счетчика, первый и второй выходы блока памяти, по которым передают значения фаз Фi и Фj, номера которых определяются вторым и третьим счетчиками, соединены, соответственно с первым и вторым входом сумматора, причем второй вход со знаком «минус», на выходе сумматора получают значение разности фаз ΔФi,j=Фi-Фj, которое подают на вход преобразователя фазы, в котором осуществляют вычисление

Figure 00000001
по формуле
Figure 00000002
выход преобразователя фазы подключен к первому входу первого сумматора накопителя, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика, и при k=K с выхода первого сумматора накопителя на первый вход первого делителя подают результат суммирования X, а начальное значение первого сумматора накопителя обнуляют, при этом на второй вход первого делителя с выхода четвертого счетчика подают значение L, при чем вход четвертого счетчика соединен с выходом второго счетчика, выход первого делителя, в котором осуществляют деление A=X/L, подключен к первому входу второго сумматора накопителя, второй вход которого соединен с выходом первого счетчика, при чем, при поступлении k=0 начальное значение второго сумматора накопителя обнуляется, второй сумматор накопитель осуществляет суммирование K поступивших на первый вход значений, после чего с выхода второго сумматора накопителя на первый вход второго делителя подают результат суммирования Y, с выхода третьего сумматора накопителя на второй вход второго делителя подают значение Z, выход второго делителя, в котором осуществляют деление B=Y/Z, подключен к входу умножителя на коэффициент, в котором осуществляют умножение на коэффициент С=1/(2πТсимв)=Fсимв/(2π), где Тсимв - длительность символа, Fсимв - частота следования символов, в результате получая на выходе умножителя на коэффициент, являющегося выходом устройства, значение доплеровского сдвига частоты.This goal is achieved in that the device for determining the Doppler frequency shift by the information phase-manipulated signal by weighted approximation of the phase deviation contains a phase detector, the output of which receives the phase value of the next k-th symbol Ф k , k = 0, 1, 2, ... K, the first the input of which is the input of the device, the second input is connected to the output of the first counter, and the output is connected to the first input of the memory block, which stores the phase values Ф k , k = 0, 1, 2, ... K, the second and third inputs of which are connected to the output , respectively, of the second and third counter, while the output of the second counter is also connected to the first input of the third counter, the first and second outputs of the memory unit, which transmit the values of the phases Ф i and Ф j , the numbers of which are determined by the second and third counters, are connected, respectively the first and second input of the adder, the second input with a minus sign, at the output of the adder get the phase difference ΔΦ i, j = Ф i -Ф j , which is fed to the input of the phase converter, in which the calculation
Figure 00000001
according to the formula
Figure 00000002
the output of the phase converter is connected to the first input of the first accumulator adder, the second input of which is connected to the output of the second counter, and when k = K, the summation result X is applied to the first input of the first divider from the output of the first accumulator adder, and the initial value of the first accumulator admitter is reset to zero the value L is supplied to the second input of the first divider from the output of the fourth counter, and the input of the fourth counter is connected to the output of the second counter, the output of the first divider, in which A = X / L is divided, is connected to the first input of the second accumulator adder, the second input of which is connected to the output of the first counter, and, when k = 0 is received, the initial value of the second accumulator adder is reset, the second accumulator adder performs the sum of K values received at the first input, after which the output of the second accumulator adder the first input of the second divider serves the result of summing Y, from the output of the third accumulator adder, the value Z is supplied to the second input of the second divider, the output of the second divider, in which B is divided = Y / Z, is connected to an input of a multiplier by a factor which is performed a multiplication by a factor C = 1 / (2πT Char) = F Char / (2π), where T Char - symbol duration, F Char - symbol rate, resulting in receiving at the output of the multiplier by a coefficient, which is the output of the device, the value of the Doppler frequency shift.

Структурная схема предлагаемого устройства изображена на фиг.1. Она содержит фазовый детектор 1, первый вход которого является входом устройства, а выход подключен к первому входу блока памяти 3, ко второму и третьему входу которого подключены, соответственно, выход второго и третьего счетчиков 4, 5. Выход второго счетчика 4 также соединен с первым входом третьего счетчика 5. Первый счетчик 2, выход которого соединен со вторым входом фазового детектора 1, входом второго счетчика 4, вторым входом третьего счетчика 5, входом третьего сумматора накопителя 13 и вторым входом второго сумматора накопителя 11. Первый и второй выходы блока памяти 3, соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора 6, выход которого подключен к входу преобразователя фазы 7, выход которого соединен с первым входом первого сумматора накопителя 8, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика. Выход первого сумматора накопителя 8 соединен с первым входом первого делителя 10, второй вход которого подключен к выходу четвертого счетчика, вход которого соединен с выходом второго счетчика. Выход первого делителя подключен к первому входу второго сумматора накопителя 11, выход которого соединен с первым входом второго делителя 12, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора накопителя 13. Выход делителя 12 соединен с входом умножителя на коэффициент 14, выход которого является выходом устройства.The structural diagram of the proposed device is shown in figure 1. It contains a phase detector 1, the first input of which is the input of the device, and the output is connected to the first input of the memory unit 3, the second and third inputs of which are connected, respectively, the output of the second and third counters 4, 5. The output of the second counter 4 is also connected to the first the input of the third counter 5. The first counter 2, the output of which is connected to the second input of the phase detector 1, the input of the second counter 4, the second input of the third counter 5, the input of the third adder of drive 13 and the second input of the second adder of drive 11. First and the second outputs of the memory unit 3 are connected respectively to the first and second inputs of the adder 6, the output of which is connected to the input of the phase 7 converter, the output of which is connected to the first input of the first adder of the drive 8, the second input of which is connected to the output of the second counter. The output of the first adder of the drive 8 is connected to the first input of the first divider 10, the second input of which is connected to the output of the fourth counter, the input of which is connected to the output of the second counter. The output of the first divider is connected to the first input of the second adder of the drive 11, the output of which is connected to the first input of the second divider 12, the second input of which is connected to the output of the third adder of the drive 13. The output of the divider 12 is connected to the input of the multiplier by a factor of 14, the output of which is the output of the device.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

На вход устройства поступает входной сигнал, с абсолютной, относительной или фазоразностной фазовой манипуляцией. При этом сигнал является информационным, т.е. его модулированная информационная последовательность бит заранее неизвестна. Сигнал, в. общем случае, также может содержать и известные тестовые вставки, при этом модуляция этих тестовых вставок также должна быть абсолютной, относительной или фазоразностной фазовой манипуляцией. В фазовом детекторе 1 определяют абсолютное значение фазы каждого символа Фk, которое содержит следующие компоненты:The input signal receives an input signal with absolute, relative or phase difference phase shift keying. Moreover, the signal is informational, i.e. its modulated bit information sequence is not known in advance. Signal, c. in the general case, it may also contain well-known test inserts, while the modulation of these test inserts should also be absolute, relative or phase-difference phase manipulation. In the phase detector 1, the absolute phase value of each symbol Φ k is determined, which contains the following components:

Фk=ϕk+ψ+k⋅2π⋅Δƒ⋅Tсимв+ξk,F k = φ k + ψ + k⋅2π⋅Δƒ⋅T Char + ξ k,

где k - номер символа, ϕk - значение фазы символа (0, π), ψ - постоянное смещение фазы, Δƒ - значение доплеровского сдвига частоты, Тсимв - длительность символа (при этом Тсимв=1/Fсимв), ξk - погрешность фазы, связанная с шумом.where k - symbol number, φ k - symbol phase value (0, π), ψ - constant phase offset, Δƒ - the value of the Doppler shift frequency and T characters - the symbol duration (here T Char = 1 / F Char), ξ k - phase error associated with noise.

При этом длительность входного сигнала соответствует информационной последовательности длиной K символов. Отметим, также что даже если используется, например, относительная фазовая манипуляция, т.е. значение информационного символа закладывается в разность фаз двух соседних символов, то значение фазы каждого символа также содержит компоненту ϕk.In this case, the duration of the input signal corresponds to an information sequence of length K symbols. Note also that even if, for example, relative phase shift keying is used, i.e. the value of the information symbol is embedded in the phase difference of two adjacent symbols, then the phase value of each symbol also contains the component ϕ k .

Первый счетчик 2 осуществляет отсчет символов k=0, 1, 2, 3, …K. С выхода фазового детектора 1 на первый вход блока памяти поступают значения фаз Фk, k=0, 1, 2, …K. После заполнения блока памяти 3 значениями Фk, k=0, 1, 2, …K, т.е. в момент, когда с выхода первого счетчика 2 на вход второго счетчика 4 и второй вход третьего счетчика 5 поступает значение k=K второй и третий счетчики 4, 5 начинаю отсчет, который осуществляется следующим образом: второй счетчик 4 осуществляет отсчет в виде «1, 2, 3, 4, … K», после чего происходит сброс, и новый отсчет осуществляется в виде «2, 3, 4, … K», после чего вновь происходит сброс, и новый отсчет осуществляется в виде «3, 4 … K», и т.д. Третий счетчик 5 при этом осуществляет отсчет в виде «0, 1, 2, 3, … K», при этом, если на первый вход третьего счетчика 5 поступает значение k=K, то осуществляется сброс третьего счетчика и отсчет начинают заново в виде «0, 1, 2, 3, … K». В результате осуществления сбросов на выходе третьего счетчика получают значения в виде «0, 1, 2, … K-1», затем, «0, 1, 2, … K-2», затем «0, 1, 2, … K-3» и т.д.The first counter 2 counts the characters k = 0, 1, 2, 3, ... K. From the output of the phase detector 1, the phase values Ф k , k = 0, 1, 2, ... K are received at the first input of the memory block. After filling the memory block 3 with the values of Ф k , k = 0, 1, 2, ... K, i.e. at the moment when the value k = K comes from the output of the first counter 2 to the input of the second counter 4 and the second input of the third counter 5, the second and third counters 4, 5 start the countdown, which is carried out as follows: the second counter 4 counts in the form of “1, 2, 3, 4, ... K ", after which a reset occurs, and a new countdown is performed in the form of" 2, 3, 4, ... K ", after which a reset occurs again, and a new countdown is performed in the form of" 3, 4 ... K ", etc. In this case, the third counter 5 counts in the form of "0, 1, 2, 3, ... K", and if the value k = K is received at the first input of the third counter 5, the third counter is reset and the count starts again in the form of " 0, 1, 2, 3, ... K ”. As a result of the reset, the output of the third counter receives values in the form of "0, 1, 2, ... K-1", then, "0, 1, 2, ... K-2", then "0, 1, 2, ... K -3 "etc.

С первого и второго выхода блока памяти 3 на, соответственно, первый и второй входы сумматора 6 передают значения фаз Фi и Фj, номера которых определяются вторым и третьим счетчиками, причем на второй вход сумматора 6 со знаком «минус». На выходе сумматора 6 получают значение разности фаз:From the first and second output of the memory unit 3 to, respectively, the first and second inputs of the adder 6 transmit the values of the phases Ф i and Ф j , the numbers of which are determined by the second and third counters, and to the second input of the adder 6 with a minus sign. The output of the adder 6 receive the value of the phase difference:

Figure 00000003
Figure 00000003

При этом независимо от вида модуляции (абсолютная, относительная или фазоразностная фазовая манипуляция) и вида передаваемой информационной последовательности значения Δϕk,0 равны 0,±π.In this case, regardless of the type of modulation (absolute, relative, or phase difference phase shift keying) and the type of information sequence transmitted, the values Δϕ k, 0 are 0, ± π.

Значения ΔФi,j подают на вход преобразователя фазы 7, в котором осуществляют вычисление

Figure 00000004
по формуле
Figure 00000005
. В результате
Figure 00000006
. Значения
Figure 00000004
с выход преобразователя фазы 7 подают на вход первого сумматора накопителя 8, в котором осуществляют суммирование
Figure 00000007
. При этом на второй вход первого сумматора накопителя 8 с выхода второго счетчика 4 поступает значение k, и если k=K, то хранящееся (накопленное) значение суммирования X подают на первый вход первого делителя 10, а начальное значение первого сумматора накопителя 8 обнуляют, т.е. X=0.The values ΔΦ i, j are fed to the input of the phase 7 converter, in which the calculation
Figure 00000004
according to the formula
Figure 00000005
. As a result
Figure 00000006
. Values
Figure 00000004
with the output of the phase 7 converter is fed to the input of the first adder of the drive 8, in which the summation
Figure 00000007
. In this case, the value k is supplied to the second input of the first adder of drive 8 from the output of the second counter 4, and if k = K, then the stored (accumulated) summation value X is fed to the first input of the first divider 10, and the initial value of the first adder of drive 8 is zeroed, t .e. X = 0.

На второй вход первого делителя 10 с выхода четвертого счетчика 9 подают значение L, соответствующее количеству тактов с выхода второго счетчика 4 между очередными значениями k=K. Т.е. при отсчетах на выходе второго счетчика в виде «1, 2, 3, 4, … K» - L=K, при последующих отсчетах второго счетчика 4 в виде «2, 3, 4, … K» - L=K-1, и т.д. На выходе первого делителя 10 получают значение A=X/L, которое подают на первый вход второго сумматора накопителя 11, в котором осуществляют суммирование Y=Y+A. При этом на второй вход второго сумматора накопителя 11 с выхода первого счетчика поступают значения k, при чем, при поступлении k=0 начальное значение второго сумматора накопителя 11 обнуляется, т.е. Y=0. Второй сумматор накопитель 11 осуществляет суммирование K поступивших на первый вход значений А, после чего с выхода второго сумматора накопителя 11 на первый вход второго делителя 12 подают результат суммирования Y.To the second input of the first divider 10 from the output of the fourth counter 9 serves the value L, corresponding to the number of ticks from the output of the second counter 4 between successive values k = K. Those. with samples at the output of the second counter in the form of "1, 2, 3, 4, ... K" - L = K, with subsequent readings of the second counter 4 in the form of "2, 3, 4, ... K" - L = K-1, etc. The output of the first divider 10 receives the value A = X / L, which is fed to the first input of the second adder of the drive 11, in which the summation Y = Y + A is carried out. In this case, the values k are received at the second input of the second adder of the drive 11 from the output of the first counter, and, when k = 0 is received, the initial value of the second adder of the drive 11 is reset, i.e. Y = 0. The second adder drive 11 summarizes K received at the first input values A, after which the output of the second adder drive 11 at the first input of the second divider 12 serves the result of the summation Y.

На вход третьего сумматора накопителя 13 с выхода первого счетчика 2 поступают значения k. В третьем сумматоре накопителе 13 осуществляют суммирование Z=Z+k. При чем при k=0 начальное значение третьего сумматора накопителя 13 обнуляется, т.е. Z=0, а при k=K накопленное значение Z передают на второй вход второго делителя 12.The input of the third adder drive 13 from the output of the first counter 2 receives the value of k. In the third adder drive 13 carry out the summation Z = Z + k. Moreover, with k = 0, the initial value of the third adder of the drive 13 is reset, i.e. Z = 0, and with k = K, the accumulated value of Z is transmitted to the second input of the second divider 12.

На выходе второго делителя 12 получают значение B=Y/Z, которое передают на вход умножителя на коэффициент 14, в котором осуществляют умножение на коэффициент С=1/(2πTсимв)=Fсимв/(2π), где Tсимв - длительность символа, Fсимв - частота следования символов. В результате на выходе умножителя на коэффициент 14, являющегося выходом устройства, получают значение доплеровского сдвига частоты Δƒ=С⋅В.At the output of the second divider 12, a value B = Y / Z, which is transmitted to the input of a multiplier by a factor of 14, which is carried out a multiplication by a factor C = 1 / (2πT Char) = F Char / (2π), where T Char - symbol duration , F characters - symbol rate. As a result, at the output of the multiplier by a factor of 14, which is the output of the device, the value of the Doppler frequency shift Δƒ = С⋅В is obtained.

Предлагаемое устройство обеспечивает определение доплеровского смещения частоты по информационному (т.е. неизвестному) фазоманипулированному сигналу с абсолютной, относительной или фазоразностной фазовой манипуляцией.The proposed device provides the determination of the Doppler frequency offset by the information (i.e., unknown) phase-shift signal with absolute, relative or phase-difference phase shift keying.

По сравнению с прототипом устройство требует значительно меньшее количество вычислительных операций, т.к. все операции умножения и сложения производятся с отдельными значениями, а в прототипе с векторами отсчетов входного сигнала и сигналов гетеродинов. Кроме того, в заявляемом устройстве точность получаемой оценки доплеровского смещения частоты выше и практически не зависит от выбранной частоты дискретизации.Compared with the prototype, the device requires a significantly smaller number of computational operations, because all operations of multiplication and addition are carried out with separate values, and in the prototype with sample vectors of the input signal and local oscillator signals. In addition, in the inventive device, the accuracy of the resulting estimate of the Doppler frequency shift is higher and practically independent of the selected sampling frequency.

Claims (1)

Устройство определения доплеровского сдвига частоты по информационному фазоманипулированному сигналу путем взвешенной аппроксимации фазового отклонения содержит фазовый детектор, на выходе которого получают значение фазы очередного k-го символа Фk, k=0,1,2,…K, первый вход которого является входом устройства, второй вход соединен с выходом первого счетчика, а выход соединен с первым входом блока памяти, в котором хранятся значения фаз Фk, k=0,1,2,…K, второй и третий входы которого соединены с выходом, соответственно, второго и третьего счетчика, при этом выход второго счетчика также подключен к первому входу третьего счетчика, первый и второй выходы блока памяти, по которым передают значения фаз Фi и Фj, номера которых определяются вторым и третьим счетчиками, соединены, соответственно с первым и вторым входом сумматора, причем второй вход со знаком «минус», на выходе сумматора получают значение разности фаз ΔФi,j=Фi-Фj, которое подают на вход преобразователя фазы, в котором осуществляют вычисление ΔФ'i,j по формуле ΔФ'i,j=atan2(sin(ΔФi,j),cos(ΔФi,j)), выход преобразователя фазы подключен к первому входу первого сумматора накопителя, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика, и при k=K с выхода первого сумматора накопителя на первый вход первого делителя подают результат суммирования X, а начальное значение первого сумматора накопителя обнуляют, при этом на второй вход первого делителя с выхода четвертого счетчика подают значение L, при чем вход четвертого счетчика соединен с выходом второго счетчика, выход первого делителя, в котором осуществляют деление A=X/L, подключен к первому входу второго сумматора накопителя, второй вход которого соединен с выходом первого счетчика, причем, при поступлении k=0 начальное значение второго сумматора накопителя обнуляется, второй сумматор накопитель осуществляет суммирование K поступивших на первый вход значений, после чего с выхода второго сумматора накопителя на первый вход второго делителя подают результат суммирования Y, с выхода третьего сумматора накопителя на второй вход второго делителя подают значение Z, выход второго делителя, в котором осуществляют деление B=Y/Z, подключен к входу умножителя на коэффициент, в котором осуществляют умножение на коэффициент С=1/(2πTсимв)=Fсимв/(2π), где Tсимв - длительность символа, Fсимв - частота следования символов, в результате получая на выходе умножителя на коэффициент, являющегося выходом устройства, значение доплеровского сдвига частоты.A device for determining the Doppler frequency shift by the information phase-manipulated signal by weighted approximation of the phase deviation contains a phase detector, the output of which receives the phase value of the next k-th symbol Ф k , k = 0,1,2, ... K, the first input of which is the input of the device, the second input is connected to the output of the first counter, and the output is connected to the first input of the memory block, which stores the phase values Ф k , k = 0,1,2, ... K, the second and third inputs of which are connected to the output of the second and third counters ka, while the output of the second counter is also connected to the first input of the third counter, the first and second outputs of the memory block, which transmit the values of the phases Ф i and Ф j , the numbers of which are determined by the second and third counters, are connected, respectively, with the first and second input of the adder moreover, the second input with a minus sign, at the output of the adder get the value of the phase difference ΔΦ i, j = Ф i -Ф j , which is fed to the input of the phase converter, in which Δ Ф ' i, j is calculated by the formula Δ Ф' i, j = atan2 (sin (ΔФ i, j ), cos (ΔФ i, j )), the output of the phase converter is connected is connected to the first input of the first accumulator adder, the second input of which is connected to the output of the second counter, and when k = K, the summation result X is fed to the first input of the first divider from the output of the first accumulator adder, and the initial value of the first accumulator admitter is reset to zero the first divider outputs the value of L from the output of the fourth counter, and the input of the fourth counter is connected to the output of the second counter, the output of the first divider, in which A = X / L is divided, is connected to the first input of the second adder by the amplifier, the second input of which is connected to the output of the first counter, and, when k = 0 is received, the initial value of the second accumulator adder is reset, the second accumulator adder performs the sum of K values received at the first input, after which the output from the second accumulator adder is fed to the first input of the second divider the result of summing Y, from the output of the third accumulator adder, the value Z is supplied to the second input of the second divider, the output of the second divider, in which B = Y / Z is divided, is connected to the input of the multiplier by oeffitsient, which is carried out a multiplication by a factor C = 1 / (2πT Char) = F Char / (2π), where T Char - symbol duration, F Char - frequency symbol repetition, thus obtaining at the output of multiplier by a coefficient which is the output of the , the value of the Doppler frequency shift.
RU2018135005U 2018-10-03 2018-10-03 DEVICE FOR DOPPLER FREQUENCY DEFINITION DETERMINATION BY THE PHASOMANIPULATED SIGNAL INFORMATION BY THE WEIGHTED APPROXIMATION OF PHASE DEFLECTION RU186027U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018135005U RU186027U1 (en) 2018-10-03 2018-10-03 DEVICE FOR DOPPLER FREQUENCY DEFINITION DETERMINATION BY THE PHASOMANIPULATED SIGNAL INFORMATION BY THE WEIGHTED APPROXIMATION OF PHASE DEFLECTION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018135005U RU186027U1 (en) 2018-10-03 2018-10-03 DEVICE FOR DOPPLER FREQUENCY DEFINITION DETERMINATION BY THE PHASOMANIPULATED SIGNAL INFORMATION BY THE WEIGHTED APPROXIMATION OF PHASE DEFLECTION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU186027U1 true RU186027U1 (en) 2018-12-26

Family

ID=64754139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018135005U RU186027U1 (en) 2018-10-03 2018-10-03 DEVICE FOR DOPPLER FREQUENCY DEFINITION DETERMINATION BY THE PHASOMANIPULATED SIGNAL INFORMATION BY THE WEIGHTED APPROXIMATION OF PHASE DEFLECTION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU186027U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU188982U1 (en) * 2019-02-05 2019-05-06 Акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения", Патентное бюро DEVICE FOR ASSESSING THE DOPPLER DISPLACEMENT OF THE HARMONIC SIGNAL FREQUENCY

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4706286A (en) * 1983-12-30 1987-11-10 Litton Systems, Inc. Method and circuit for extraction of Doppler information from a pseudo-noise modulated carrier
EP0656698B1 (en) * 1993-11-26 2001-08-22 NTT DoCoMo, Inc. A frequency error correction in a DSSS receiver
RU2195772C2 (en) * 1996-09-30 2002-12-27 Квэлкомм Инкорпорейтед Determination of frequency shifts in communication systems
RU2316898C1 (en) * 2006-07-04 2008-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Марийский государственный университет" Method for simultaneous measurement of frequency dependencies of doppler frequency shift and time of expansion of short-wave signals in ionospheric radio line
RU161949U1 (en) * 2015-12-30 2016-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" COMPUTER FOR AUTO COMPENSATION OF SHIFT PHASE SHIFTS

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4706286A (en) * 1983-12-30 1987-11-10 Litton Systems, Inc. Method and circuit for extraction of Doppler information from a pseudo-noise modulated carrier
EP0656698B1 (en) * 1993-11-26 2001-08-22 NTT DoCoMo, Inc. A frequency error correction in a DSSS receiver
RU2195772C2 (en) * 1996-09-30 2002-12-27 Квэлкомм Инкорпорейтед Determination of frequency shifts in communication systems
RU2316898C1 (en) * 2006-07-04 2008-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Марийский государственный университет" Method for simultaneous measurement of frequency dependencies of doppler frequency shift and time of expansion of short-wave signals in ionospheric radio line
RU161949U1 (en) * 2015-12-30 2016-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" COMPUTER FOR AUTO COMPENSATION OF SHIFT PHASE SHIFTS

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU188982U1 (en) * 2019-02-05 2019-05-06 Акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения", Патентное бюро DEVICE FOR ASSESSING THE DOPPLER DISPLACEMENT OF THE HARMONIC SIGNAL FREQUENCY

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6407699B1 (en) Method and device for rapidly extracting time and frequency parameters from high dynamic direct sequence spread spectrum radio signals under interference
JP4616282B2 (en) Method and apparatus for quickly capturing GPS signals
US10928495B2 (en) Method for distance determination
US7479921B2 (en) Distance measuring device, distance measuring method and distance measuring program
US4048563A (en) Carrier-modulated coherency monitoring system
JP7124047B2 (en) System and method for time-of-flight detection
Yan et al. Weak GPS signal tracking using FFT discriminator in open loop receiver
JP5730824B2 (en) Frequency estimation method, broadband frequency discriminator, and receiver for wireless position measurement
RU183781U1 (en) DEVICE FOR DOPPLER FREQUENCY DEFINITION DETERMINATION DETERMINATION BY THE INFORMATION PHASOMANIPULATED SIGNAL BY APPROXIMATION OF PHASE DEFLECTION
RU186027U1 (en) DEVICE FOR DOPPLER FREQUENCY DEFINITION DETERMINATION BY THE PHASOMANIPULATED SIGNAL INFORMATION BY THE WEIGHTED APPROXIMATION OF PHASE DEFLECTION
EP3362818B1 (en) Satellite navigation receiver with fixed point sigma rho filter
CN106918822A (en) Calculate the GNSS receiver of the non-fuzzy discriminator for parsing subcarrier tracking fuzziness
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
Pichler et al. Multi-channel distance measurement with IEEE 802.15. 4 (ZigBee) devices
EP1847838B1 (en) Method and apparatus for frequency estimation
Won et al. Noniterative filter-based maximum likelihood estimators for GNSS signal tracking
Wang et al. Synchronisation method for pulsed pseudolite positioning signal under the pulse scheme without slot‐permutation
JP2000162317A (en) Measurement method for doppler frequency and doppler sonar
JP2017125807A (en) M code-modulated microwave distance measurement device
Yueliang et al. Estimation algorithm of Doppler shift and time delay in HF channel sounding
RU2472167C1 (en) Digital metre of signal capacity and noise capacity in radio receiver channel pass band in real time
Viet et al. A nonlinear method of multipath mitigation for new GNSS signals
Wang et al. An efficient time-frequency algorithm for weak signal acquisition of modernized GNSS signals
RU2251713C1 (en) Method nd device for measuring electron concentration at specific region of ionosphere
Darvin et al. Analysis of autocorrelation based frequency measurement algorithm for IFM receivers