Увеличение максимальной корректируемой ошибки при реализации алгоритма Фитца

Комаров А.А.; Рыженко И.Н.; Андреев А.С.; Леонова А.В.

Решетнеескцие чтения. 2015

ным сигналам [2], поскольку на вход комплексного фильтра подаются исходные сигналы ГНСС и ИНС.

Библиографические ссылки

1. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / под ред. А. И. Перова, В. Н. Харисова. 3-е изд., перераб. М. : Радиотехника, 2005. 688 с.

2. ГЛОНАСС: принципы построения и функционирования / под ред. А. И. Перова, В. Н. Харисова. М. : Радиотехника, 2010. 720 с.

References

1. GLONASS. Principles of construction and operation. / ed. A. I. Perov, V. N. Kharisov. Ed. 3rd, revised. M. : Radio Engineering, 2005. 688 p.

2. GLONASS: the principles of construction and operation / ed. A. I. Perov, V. N. Kharisov. M. : Radio Engineering, 2010. 720 p.

УДК 621.396.42

УВЕЛИЧЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ КОРРЕКТИРУЕМОЙ ОШИБКИ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ АЛГОРИТМА ФИТЦА

А. А. Комаров, И. Н. Рыженко, А. С. Андреев, А. В. Леонова АО «КБ «Искра»

Российская Федерация, 660028, Красноярск, ул. Телевизорная, 1. E-mail: [email protected]

Разработана методика использования устранения фазовых разрывов для увеличения диапазона корректируемой алгоритмом Фитца частотной расстройки. Достигнуто увеличение корректируемой расстройки с 1,9 % от символьной частоты до 20 %.

Ключевые слова: грубая частотная коррекция, DVB-S2, QPSK, DBPSK, частотная синхронизация по известному сигналу.

APPROACH TO INCREASE FREQUENCY OFFSET RANGE CORECTED BY FITZ ALGORITHM

A. A. Komarov, I. N. Ryzhenko, A. S. Andreev, A. V. Leonova Iskra R&D corporation

1, Televizornaya Str., Krasnoyarsk, 660028, Russian Federation. E-mail: [email protected]

Fitz coarse frequency correction algorithm and method of increasing correction range based on phase wrap cancelation algorithm are reviewed in the article. Operational range increasing by more than 10 times, from 1,9 % to 20 %o is achieved by this method.

Keywords: coarse frequency correction, DVB-S2, QPSK, DBPSK, data aided frequency synchronization.

Спрос на беспроводную широкополосную передачу данных увеличивается в военной, промышленной и потребительской сфере вместе с постепенным развитием спутниковых сетей. Для удовлетворения растущих потребностей в широкополосном доступе был разработан стандарт БУБ-82 [1; 2]. Отличительной особенностью стандарта является возможность коммуникации при низком соотношении сигнал/ шум (С/ Ш) до -2,3 дБ при использовании ЬБРС-коди-рования.

Для уменьшения стоимости коммуникационных модулей используются низкостабильные генераторы опорной частоты, что влечёт за собой возникновение частотной ошибки. При коррекции частотной ошибки используется целый набор различных алгоритмов. Было принято решение провести доработку алгоритма Фитца, расширив его рабочий диапазон коррекции.

Согласно стандарту DVB-S2 в начале каждого кадра следует преамбула. Структура преамбулы представляет PLSCODE 64 символа и SOF (start of frame), состоящий из 26 символов, одинаковых для любого типа пакетов (рис. 1). Возможно использование алгоритмов синхронизации, основанных на известных последовательностях данных SOF.

Для выбора алгоритма, удовлетворяющего требованиям точности и вычислительной сложности, была проанализирована работа [3]. В результате был выбран алгоритм Фитца [4].

Диапазон корректируемой частотной ошибки выражается формулой 1/(2M), где M - длина известной последовательности, т. е. при длине SOF 26 алгоритм способен корректировать ошибку 1,923 % от символьной скорости, что является недостаточным для решения поставленной задачи. С целью расширения диапазона корректируемой ошибки было принято

Системы управления, космическая навигация и связь

решение применить алгоритмы склейки фазы при вычислении корреляции (1):

м

1 lp-1

Rn = у^— Е рПС* ((Лк),

Lp k i=k

fe

e.Fitz

nM (M + l)k=i

Е arg {Rn (k)}

(2)

(l)

где Ьр - длина известной последовательности данных; рП - реальный отсчет; с* - сопряженный идеальный отсчет.

При вычислении частотной ошибки по алгоритму Фитца (2) используется не значение корреляции (Я„), а его аргумент, что позволяет без значительного увеличения вычислительной сложности (две операции сложения и две сравнения) реализовать склейку фазы.

Исходя из заданного диапазона частотной ошибки, можно сделать вывод, что разница аргументов Я„ и Ля+1 не должна превышать по модулю 2п/ 20 %. В соответствии с этим значением и были выставлены пороги для операции склейки фазы. Также был добавлен запас 1 %. Алгоритм коррекции фазы приведён на рис. 2.

Данный подход был реализован на ПЛИС и внедрён в систему спутниковой связи. Корректируемая ошибка на высоких отношениях С/Ш составляла 21 %, на низких 20 % (рис. 3).

2

90 sj mim к

<*днгек| -»

Jüpibl»

(iMhiwdublnl |

Filet Ылек №i

пж ин к Млск Dali Ыоск

SOF Гч* hiail-N-Ht II mlinlv Fljlüld-l'UO^mboll

16 1) 64 ivm, |4LliiH4l mi^lnfiMiiin J (vkvlwl linnluliHiiHi |

Рис. 1. Структура кадра БУВ-82

Рис. 2. Алгоритм корректировки фазы 235

Решетнееские чтения. 2015

Рис. 3. Результат коррекции разрыва фазы

Применение данного подхода возможно при использовании и других алгоритмов частотной синхронизации, основанных на корреляции входных известных данных с эталонными, таких как M&M и L&R [5]. Дополнительные вычислительные расходы на вычисление Rn в прочих алгоритмах повлияли на выбор именно алгоритма Фитца.

References

1. ETSI EN 302-307, Digital Video Broadcasting (DVB) - Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications, Vol. 1.1.1, January, 2004.

2. Albertazzi G. et al. On the adaptive DVB-S2 physical layer: design and performance, IEEE

Wireless Communications, vol. 12, issue 6, p. 62-68, Dec. 2005.

3. Pansoo Kim Corazza G. E., Pedone R., Villanti, M., Dae-Ig Chang. Deock-Gil Oh Enhanced Frame Synchronization for DVB-S2 System Under a Large of Frequency Offset IEEE Wireless Communications and Networking Conference, 2007.

4. Fitz M. P. Planar filtered techniques for burst mode carrier synchronization, IEEE GLOBECOM'91, vol. 1, Dec. 1991, p. 365-369.

5. Jang Woong Park, Hyoung Jin Yun, Myung Hoon Sunwoo. Efficient Coarse Frequency Synchronizer Using Serial Correlator for DVB-S2 Jang 2008 IEEE International Symposium on Circuits and Systems.

Леонова А. В., 2015

УДК 621.376.4

МОДЕЛИРОВАНИЕ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ НАВИГАЦИОННОГО СИГНАЛА ПРИ НАЛИЧИИ ОДИНОЧНОГО ОТРАЖЕНИЯ С ПОСТОЯННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

Н. М. Крат

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

E-mail: [email protected]

Представлены методика и результаты моделирования корреляционной обработки навигационного сигнала при наличии отражения. Коэффициент отражения и задержка отраженного сигнала постоянны. Данное условие выполняется при испытаниях аппаратуры радионавигации космических аппаратов.

Ключевые слова: имитатор навигационных сигналов, анализатор навигационных сигналов, оценка задержки сигнала, корреляционная обработка, систематическая ошибка, калибровка.

APPROACH TO INCREASE FREQUENCY OFFSET RANGE CORECTED BY FITZ ALGORITHM

Текст научной работы на тему «Увеличение максимальной корректируемой ошибки при реализации алгоритма Фитца»