автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Разработка и исследование методов оценивания несущей частоты фазомодулированных сигналов в когерентных демодуляторах спутниковых систем связи

Ю

На правах рукописи

БРУСИН Ефим Александрович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ОЦЕНИВАНИЯ НЕСУЩЕЙ ЧАСТОТЫ ФАЗОМОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ В КОГЕРЕНТНЫХ ДЕМОДУЛЯТОРАХ СПУТНИКОВЫХ

СИСТЕМ СВЯЗИ

Специальность 05 12 13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург-2007 \ 6 ДВ Г 2007

003064510

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственном Университете Телекоммуникаций им проф М А Бонч-Бруевича

Научный руководитель

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник Лесман М Я

Официальные оппоненты

Доктор технических наук, профессор Курицын С А

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник Каргу Д Л

Ведущая организация - ГУАП

Защита диссертации состоится РК7Л ЬЬЛл007 г в 77 часов вауд на заседании диссертационного совета Д 219 004 01 при Санкт-Петербургском Государственном Университете Телекоммуникаций им проф М А Бонч-Бруевича по адресу 191186, Санкт-Петербург, Наб реки Мойки д 61

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета Автореферат разослан Д> I'ШЛА / 2007 г

Ученый секретарь диссертационнс доктор технических наук, професс

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Последние годы характеризуются бурным развитием различных систем телекоммуникаций Особое место среди них занимают спутниковые системы связи (ССС), построенные на основе геостационарных спутников (ГСС).

Основной особенностью ССС является работа в канале с крайне низкой энергетикой Низкая энергетика канала обуславливает требование малых энергетических потерь и когерентную обработку сигнала в демодуляторе Широкое применение в модемах ССС находят три типа фазовой модуляции двухпозиционная - ФМ-2, четырехпозиционная - ФМ-4 и восьмипозиционная — ФМ-8

Основные характеристики передающих частей спутниковых модемов стандартизированы Поэтому для ССС наибольший интерес представляет разработка оптимальных (или близких к оптимальным) алгоритмов демодуляции сигнала

При разработке алгоритмов демодуляции особую значимость приобретают проблемы синхронизации Характерной

особенностью спутникового канала связи является существенная неопределенность принимаемого сигнала по несущей частоте (частотная неопределенность принимаемого сигнала) Поэтому синхронизация по несущей частоте для демодуляторов спутниковых модемов является наиболее значимой проблемой

В ССС с многостанционным доступом и частотным разделением каналов (МДЧР), работающих в режиме предоставления каналов по требованию (ПКТ), используется канал управления, который принято называть общим каналом сигнализации (ОКС) Данный канал подразумевает использование модемов, работающих как в непрерывном, так и в пакетном режиме

Синхронизация демодуляторов, работающих в пакетном режиме, осуществляется по преамбуле, передаваемой в начале каждого пакета Как правило, для синхронизации пакетного демодулятора по несущей частоте в начале преамбулы передается отрезок гармонического сигнала

Структура ССС с частотным разделением каналов определяет еще одну принципиальную особенность канала приема, а именно наличие дополнительных мешающих воздействий, так называемых «соседних каналов» - сигналов с тем же типом модуляции и той же скоростью передачи, что и сигнал в основном канале передачи информации

В настоящее время известно достаточно много работ, посвященных проблемам начальной синхронизации цифровых фазовых демодуляторов по несущей частоте, но известные работы

не учитывают одновременно и в полной мере характерные особенности спутниковых каналов связи, включая влияние «соседних каналов» на процедуры синхронизации

Таким образом, начальная синхронизация когерентных фазовых демодуляторов спутниковых модемов по несущей частоте является актуальной проблемой теории и техники связи

Цель и задачи работы.

Целью настоящей диссертационной работы является повышение эффективности оценивания несущей частоты ФМ сигнала Для достижения указанной цели в диссертационной работе решаются следующие основные задачи

• определение потенциальных границ дисперсий оценок,

• разработка алгоритмов оценивания несущей частоты ФМ сигнала в спутниковом канале связи,

• исследование эффективности предложенных решений Методы исследования.

Для решения поставленных задач использовались методы теории вероятностей и математической статистики, методы математического моделирования, стендовые и натурные испытания Научная новизна работы состоит в следующем

• систематизированы и обобщены современные методы оценивания несущей частоты ФМ сигнала,

• разработан метод оценивания несущей частоты ФМ сигнала, учитывающий специфику спутникового канала связи, включая наличие «соседних каналов»,

• предложен алгоритм оценивания частоты максимума в спектре отрезка гармонического колебания на фоне аддитивного гауссовского шума с использованием процедур скользящего быстрого преобразования Фурье (БПФ) и дихотомического поиска

Практическая ценность работы состоит в том, что

• разработанные алгоритмы оценивания несущей частоты ФМ сигнала реализованы с использованием процедур БПФ, что существенным образом упрощает аппаратную реализацию предложенных алгоритмов,

• применение разработанных алгоритмов оценивания несущей частоты ФМ сигнала позволило существенно сократить длительность процедуры начальной синхронизации цифровых фазовых демодуляторов по сравнению с известными процедурами, в частности, основанными на свипировании,

• использование модемов, в которых реализованы разработанные алгоритмы оценивания, позволило добиться малой вероятности пропусков пакетов в действующих ССС с ПКТ

Реализация результатов работы.

Основные результаты диссертационной работы использованы при разработке демодуляторов спутниковых модемов, ориентированных на работу в ССС с ПКТ Разработанные алгоритмы оценивания несущей частоты ФМ сигнала использованы в модемах спутниковых сетей связи «СВР» (северо-восточные регионы России) и «Чукотнет» (развернутой на территории Чукотского автономного округа) Разработанные алгоритмы оценивания были использованы при подготовке эскизно-технического проекта системы правительственной спутниковой связи «Радуга-М»

Апробация работы.

Основные результаты и положения работы обсуждались и были одобрены на Международных конференциях по телекоммуникациям 1ЕЕЕ/1СС2001 (Санкт-Петербург, 2001г ), 1ЕЕЕ/1СС8С-02 (Санкт-Петербург, 2002г ), на 54-й, 55-й и

56-й Научно технических конференциях профессорско-преподавательского состава и сотрудников СПбГУТ имени проф М А Бонч-Бруевича (Санкт-Петербург, 2002, 2003, 2004 гг )

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 7 печатных работах

Личный вклад автора.

Основные научные положения и теоретические выводы, содержащиеся в диссертационной работе, получены автором самостоятельно Обсуждение постановки задачи, а также экспериментальные исследования проводились с соавторами опубликованных работ

Положения, выносимые на защиту:

1 Разработаны субоптимальные алгоритмы оценивания несущей частоты ФМ сигнала, учитывающие специфику спутникового канала связи

2 Разработанные алгоритмы оценивания обеспечивают дисперсии оценок, близкие к теоретическим границам

3 Использование современных цифровых сигнальных процессоров позволяет реализовать предложенные алгоритмы оценивания в реальном масштабе времени

4 Результаты стендовых и натурных испытаний алгоритмов оценивания полностью подтвердили обоснованность принятых научно-технических решений

Объем и структура диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 136 наименований, содержит 135 страниц основного текста, включая 50 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, определены научная новизна и практическая ценность работы, указаны основные положения, выносимые на защиту, описана структура диссертации

В первой главе проведен анализ основных характеристик ССС Показано, что для рассматриваемых ССС характерно

- крайне низкая энергетика канала (отношение сигнал/шум на бит информации от 0 до 12 дБ),

- использование сигналов с фазовой модуляцией ФМ-2, ФМ-4 и ФМ-8,

- когерентная обработка сигналов,

- наличие «соседних каналов» (смещение «соседнего канала» относительно сигнала основного канала по несущей частоте составляет величину ±1,4/Г, где Т — длительность элементарной посылки сигнала, уровни «соседних каналов» могут превышать уровень основного канала),

- значительная частотная неопределенность принимаемого сигнала (порядка величины \/Т)

Математическая модель анализируемого входного воздействия представляется как комплексная огибающая принимаемого сигнала на фоне аддитивного гауссовского шума.

Исходя из когерентности обработки сигнала в демодуляторе и требования малости энергетических потерь при демодуляции, определена допустимая дисперсия оценки несущей частоты Показано, что при рассматриваемых отношениях сигнал/шум на бит информации (от 0 до 12 дБ) должно выполняться следующее условие

с^г2 <5 ю-4, (1)

где ег| - величина дисперсии оценки несущей частоты ФМ сигнала

Следует подчеркнуть, что оценивание несущей частоты в непрерывном режиме осуществляется по информационному (модулированному) сигналу, а в пакетном режиме - по известной преамбуле (как правило, отрезку гармонического колебания) Поэтому методы оценивания в непрерывном и пакетном режимах принципиально различны и рассматриваются отдельно

В непрерывном режиме комплексная огибающая принимаемого сигнала характеризуется набором неизвестных параметров вектором передаваемых данных а, смещением

несущей частоты относительно номинального значения у, начальной фазой принимаемого сигнала <р и задержкой сигнала в канале г Задача оценивания состоит в том, чтобы наилучшим

образом оценить один из вышеперечисленных параметров, а именно смещение несущей частоты при условии, что остальные параметры неизвестны, но постоянны на интервале наблюдения

В диссертации анализируются достоинства и недостатки известных алгоритмов оценивания несущей частоты ФМ сигнала в непрерывном режиме Проведенный анализ показывает, что известные методы не обеспечивают оптимальных оценок и не учитывают в полной мере специфику спутниковых каналов связи Необходимо разработать оптимальные (или близкие к оптимальным) алгоритмы оценивания несущей частоты ФМ сигнала для когерентных демодуляторов ССС

Задача оценивания несущей частоты принимаемого сигнала в пакетном режиме сводится к задаче оценивания частоты максимума в спектре отрезка синусоидального сигнала Вычисление оценки состоит в нахождении максимума периодограммы принимаемого сигнала по всем частотам, входящим в диапазон частотной неопределенности Для реализации процедуры оценивания

несущей частоты в пакетном спутниковом демодуляторе предложено использовать методы нахождения максимума периодограммы, основанные на алгоритмах БПФ

Таким образом, в главе ставятся следующие основные задачи диссертационной работы

1 Разработать алгоритмы оценивания несущей частоты ФМ сигнала для когерентных демодуляторов спутниковых систем связи (для непрерывного и пакетного режимов), которые бы учитывали специфику спутникового канала связи и обеспечили оптимальные или близкие к оптимальным оценки

2 Исследовать эффективности оценок, получаемых при использовании предложенных процедур оценивания несущей частоты ФМ сигнала

3 Показать реализуемость предложенных алгоритмов и их эффективность в действующих ССС

Во второй главе разрабатываются алгоритмы оценивания несущей частоты ФМ сигнала

При разработке алгоритма оценивания в непрерывном режиме используется математическая модель комплексной огибающей принимаемого сигнала г(0, заданной на интервале наблюдения Т0

г(0=*(0+М0, (2)

где - информационная составляющая

к

принимаемого сигнала, у- смещение несущей частоты принимаемого сигнала относительно номинального значения, <р — начальная фаза принимаемого сигнала, т — задержка сигнала в канале, - комплексный аддитивный шум, где и>,(0 и

^,¡(0 являются независимыми гауссовскими процессами, которые характеризуются равномерной спектральной плотностью мощности, одинаковой для обоих процессов, с1к— элемент комплексного вектора передаваемых данных А = для фазовых

методов модуляции с1к=е'п , ук = {0,2л/М„, ,2л-(Л/у -}, здесь Л/„-

Т

объем алфавита сигналов, ~~ интервал наблюдения Г0,

выраженный в числе тактовых интервалов, Л(0- импульсная характеристика фильтра, формирующего сигнал

Импульсная характеристика формирующего фильтра соответствует импульсной характеристике фильтра Найквиста, т е удовлетворяет условию

(1 т = 0

.1 [0 т * О

Для амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) фильтра #(/") можно записать

4т И^

с

4 а

(3)

11 2Г

где а - коэффициент скругления фильтра, 0<а<1

Показано, что нормированная к квадрату тактовой частоты принимаемого сигнала минимальная граничная дисперсия оценки несущей частоты, полученная в предположении наличия априорной информации о всех остальных (за исключением V) параметрах принимаемого сигнала, может быть выражена следующим образом

СЛЬВ(у) т2 = -^тЛ-——' т

2л-2 К3 Е$/Ы0 ^

где Е$/Ы0 — отношение сигнал/шум на информационный символ

Для решения задачи оценивания предлагается использовать

правило максимального правдоподобия (МП) Предложено для

реализации МП-оценивания использовать алгоритмы БПФ

Показано, что в условиях отсутствия априорной информации о

параметрах $,<р,т} вычисление рассматриваемой МП-оценки - \>0

сводится к следующему

¿о=агё{ Мах {Ж-1 "4} 1Г> (5)

где Р ¿— частота дискретизации комплексной огибающей

1+а

принимаемого сигнала, - длина БПФ, Л/, =

2^7-

гЛ'г

и - операция округления до целого; [-V,

[|1и\ ' ¡11114

Н

диапазон поиска по несущей частоте; 5,,, I - отсчеты амплитудного спектра принимаемого сигнала, вычисленные с помощью БПФ; Нк-отсчеты ЛЧХ фильтра с характеристикой (3) при заданном а.

Сумму в выражении (5) можно трактовать как свертку амплитудного спектра принимаемого сигнала с АЧХ согласованного фильтра (СФ).

При отсутствии априорной информации о параметрах {<1,$?, выражение для минимальной граничной дисперсии оценки несущей частоты, нормированной к квадрату тактовой частоты принимаемого сигнала, может быть представлено в виде:

' ' ' (6)

<т „Т = -

—к

Я'К Ь, I £,/Ы, Для иллюстрации соотношения границ (4) и (6) на рисунке 1 представлены зависимости СШВ&ут2 (величина С/и.В{у), как

правило, называется нижней границей Крамера-Рао) и и^.Т1 от

отношения сигнал/шум на бит информации модуляции ФМ-4).

для К=256 (вид

10'

10

10"

ю'

ТТТТП1ШШПТ!ТТТТТмТТЩЩТ1ПТП!ТТ --

77: -: гЕЕЕ:=ЕЕЕЕ

10

ттттттттттттттттгщ

'ШШНН!:!

.•""ИГ:!

II11111111И|11111III 11111||?Н И 111111^|111111111 ИШИШН^ЩШИШИ \шш П ¡1 1 м [ И ^! М ? НЯ М! гйрО: И 11Щ!1 П

дБ

Рисунок 1 —Зависимости нормированных границ СЯЫЗ(у) Т' и о^Т1 от отношения сигнал/шум на бит информации. Вид модуляции - ФМ-4.

К =256

Естественно, граница сг*Т2 существенно хуже (более чем на четыре порядка в рассматриваемом диапазоне отношений Еь/Ы0), чем нижняя граница Крамера-Рао В принципе, на основе (5) можно получить сколь угодно малую дисперсию оценки несущей частоты Однако из выражения (6) следует, что получение оценок с дисперсией, удовлетворяющей условию (1), возможно при достаточно больших интервалах наблюдения (в частности при 0 дБ и а =0,4 имеем К >3,2 10"), или, что одно и то же, при достаточно больших длинах БПФ

Для уменьшения интервала наблюдения предлагается использовать двухэтапную процедуру оценивания несущей частоты ФМ сигнала При этом на первом этапе предлагается получать оценку, достаточную для снятия модуляции, а на втором этапе реализовать умножение фазы принимаемого сигнала, что, как известно, для сигналов с фазовой модуляцией, приводит к снятию модуляции и появлению в спектре сигнала ярко выраженного спектрального максимума Ясно, что процедура снятия модуляции эффективна только при малой начальной ошибке по несущей частоте Поэтому на первом этапе необходимо выбрать такой интервал наблюдения, чтобы реализация МП-оценивания в соответствии с (5) давала достаточно малую дисперсию оценки несущей частоты - сг*Т2«1 (выражение (6) показывает, что это условие выполняется при отношении £х/Л'о=0 дБ и а =0,4 уже для К порядка нескольких сотен элементарных посылок принимаемого сигнала) На втором этапе на базе полученной оценки выполняется операция умножения фазы принимаемого сигнала и оценивается частота максимума в спектре демодулированного сигнала

Таким образом, предложенная процедура состоит в следующем

На первом этапе производится накопление отсчетов комплексной огибающей принимаемого сигнала :„ и вычисляется МП-оценка несущей частоты принимаемого сигнала — I/ (в соответствии с правилом (5))

На втором этапе осуществляется

• преобразование накопленных отсчетов г„ к виду

• фильтрация отсчетов с помощью фильтра нижних частот (ФНЧ), в функции которого входит уменьшение влияния помех на процедуру умножения фазы сигнала

к

где §() - импульсная характеристика данного ФНЧ,

• операция умножения фазы

и только после снятия модуляции производится оценка частоты максимума в спектре сигнала уп

Для синхронизации пакетного демодулятора по несущей частоте в начале преамбулы передается отрезок гармонического сигнала, комплексная огибающая которого может быть представлена в виде

Оценка частоты максимума в спектре фрагмента гармонического колебания на фоне аддитивного гауссовского шума - это известная статистическая задача В отличие от стандартных методов оценивания, в диссертации предлагается использование процедур скользящего БПФ (sliding FFT) и дихотомического поиска максимума спектра принимаемого сигнала Основное преимущество скользящего БПФ состоит в том, что данный метод вычисления преобразования Фурье не требует первоначального накопления N-точечной выборки принимаемого сигнала для получения соответствующей спектральной выборки длиной N

С помощью скользящего БПФ вычисляются отсчеты амплитудного спектра принимаемого сигнала

\Hk,nTs)\,

где /(Аг,пГ5) - текущее значение отсчета скользящего БПФ с номером к, к -0,1, ,Nf-l, п- текущий номер отсчета, и = 1,2,3, , Ts - период следования отсчетов

На первом этапе находится «грубая» оценка частоты

/о =argmax{ (7)

где к = 0,1,2, ,Nr 1

Для иллюстрации процедуры вычисления отсчетов

амплитудного спектра с помощью скользящего БПФ на рисунке 2 изображены амплитудные спектры одной из реализаций принимаемого сигнала, полученные в ходе моделирования при Nf= 54 На рисунке к - это порядковый номер отсчета амплитудного спектра (¿=0,1, ,53), а п- порядковый номер вычисленного набора отсчетов С ростом п наблюдается нарастание одной из спектральных составляющих принимаемого сигнала При л=54 формируется искомый амплитудный спектр и вычисляется грубая оценка частоты в соответствии с (7) Заметим, что далее при увеличении и уровень спектральной составляющей с

номером тг *а1$тах{|/((лГ£)|:| (в данном случае т,-10) стабилизируется.

к

Рисунок 2 - Амплитудные спектры принимаемого сигнала, полученные

3

с помощью скользящего БПФ длиной 54 (у - —, I N¡,-3 дЬ)

Процедура второго этапа состоит в нахождении максимума функции

в окрестности /„.

Предложено для нахождения рассматриваемого максимума использовать алгоритм, основанный на процедуре дихотомического поиска. В процессе реализации данной процедуры вычисляются величины:

п=1

где /*=/,+—-—, /"=/,---—, 1=1, 2, , М., величина М.

определяет число итераций дихотомического поиска, /0 определено выражением (7)

Рассматриваемая процедура состоит в следующем

если то

/.=/;,

в противном случае

/. = /,-

При 1 = М, вычисляется окончательная оценка несущей частоты принимаемого сигнала

V = /«,

В третьей главе приводятся результаты исследований эффективности оценок, получаемых при использовании предложенных алгоритмов оценивания Исследования выполнены методом компьютерного моделирования

В ходе моделирования процедуры оценивания в непрерывном режиме определены минимальные длины интервалов наблюдения, которые обеспечивают требуемую дисперсию оценки (выполнение условия (1)) для трех видов фазовой модуляции (ФМ-2, ФМ-4 и ФМ-8) в интересующем нас диапазоне отношений сигнал/шум на бит информации (от 0 до 12 дБ)

При моделировании алгоритмов оценивания в непрерывном режиме анализируется влияние «соседних каналов» на эффективность получаемых оценок несущей частоты Моделирование выполнено для наихудших исходных условий «Соседние каналы» превышали уровень основного канала на 7 дБ, смещение «соседних каналов» по несущей частоте составляло ± 1,4/7*

В качестве примера на рисунке 3 приведен нормированный амплитудный спектр одной из реализаций принимаемого сигнала в присутствии двух «соседних каналов» На данном рисунке I по оси абсцисс отображает порядковый номер отсчета амплитудного спектра, полученного с помощью стандартной процедуры БПФ длиной 2048 точек

На рисунке 4 изображен результат вычисления свертки амплитудного спектра сигнала, изображенного на рисунке 3, с АЧХ СФ

10 1

10"

О 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

I

Рисунок 3 - Нормированный амплитудный спектр принимаемого сигнала ^=2048 Вид модуляции ФМ-2, Еь /N0 =3 дБ

1

О 95 0 9 0 85 О 8 О 75 О 7

-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200

m = i-1024

Рисунок 4 - Нормированная свертка отсчетов амплитудного спектра принимаемого сигнала с АЧХ СФ

В данном случае абсцисса глобального максимума рассматриваемой свертки далека от истинной оценки несущей частоты сигнала основного канала

В ходе моделирования показано, что даже при наихудших условиях (соседние каналы имеют максимально допустимое превышение уровня и характеризуются минимально допустимым смещением по частоте) в рассматриваемой свертке имеет место точка максимума, в которой первая производная обращается в нуль Для уменьшения влияния «соседних каналов» предложена корректировка алгоритма оценивания несущей частоты ФМ сигнала, которая заключается в том, что оценка первого этапа ищется не по абсциссе глобального максимума свертки амплитудного спектра принимаемого сигнала с АЧХ СФ, а по абсциссе максимума, в которой обращается в нуль первая производная

Приведены результаты моделирования, которые показывают, что модифицированный алгоритм оценивания несущей частоты ФМ сигнала в непрерывном режиме практически нечувствителен к воздействию помех типа «соседний канал», обеспечивая практически одинаковые дисперсии оценок при наличии и в отсутствие «соседних каналов»

Результаты моделирования процедуры оценивания в пакетном режиме показывают, что разработанный алгоритм оценивания обеспечивает выполнение условия (1) при К>21 Показано, что предложенный алгоритм обеспечивает дисперсии оценок несущей частоты принимаемого сигнала, практически совпадающие с нижней границей Крамера-Рао при К =27 уже при М, = 6

В четвертой главе обсуждаются вопросы аппаратной реализация алгоритмов оценивания несущей частоты ФМ сигнала

Показано, что предложенные алгоритмы оценивания могут быть реализованы в реальном масштабе времени на современных цифровых сигнальных процессорах типа TMS320VC33 фирмы Texas Instruments Приводятся результаты стендовых испытаний аппаратуры, использующей разработанные процедуры

Предложенные алгоритмы оценивания несущей частоты ФМ сигнала были использованы в модемах систем спутниковой связи «СВР» и «Чукотнет», развернутых на территории Сибири и Дальнего Востока

Для оценки территориального покрытия ССС «Чукотнет», включающей в себя более 30 земных станций спутниковой связи, на рисунке 5 изображена схема размещения земных станций системы

Приводятся результаты натурных испытаний аппаратуры, использующей разработанные алгоритмы оценивания, в действующей ССС «СВР»

Рисунок 5 — ССС «Чукотнет». Схема размещения земных станций спутниковой связи

Результаты стендовых и натурных испытаний аппаратуры, использующей предложенные процедуры оценивания несущей частоты ФМ сигнала, полностью подтверждают обоснованность предложенных научно-технических решений,

В заключении сформулированы основные научные результаты работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1.Разработан алгоритм субоптимального оценивания несущей частоты ФМ сигнала для когерентных демодуляторов ССС, работающих в непрерывном режиме. Алгоритм оценивания -двухэтапный. На первом этапе осуществляется вычисление свертки отсчетов амплитудного спектра принимаемого сигнал, полученного с помощью стандартной процедуры БПФ, с АЧХ СФ. В качестве оценки выбирается абсцисса максимума полученной свертки, в которой первая производная обращается в нуль. На втором этапе, используя полученную оценку, обеспечивается снятие модуляции и проводится оценивание частоты максимума в спектре демодулированного сигнала,

2 Разработан алгоритм оценивания несущей частоты в пакетном режиме Алгоритм оценивания фактически сводится к процедуре оценивания частоты максимума в спектре отрезка гармонического колебания на фоне аддитивного гауссовского шума Предложенный алгоритм базируется на вычислении скользящего БПФ и процедуре дихотомического поиска

3 Разработанный алгоритм оценивания несущей частоты ФМ сигнала в непрерывном режиме обеспечивает дисперсии оценок, близкие к соответствующим теоретическим границам, независимо от наличия или отсутствия «соседних каналов»

4 Предложенная процедура оценивания в непрерывном режиме позволяет получить оценки с требуемой точностью при относительно небольших интервалах наблюдения (256 интервалов тактовой частоты принимаемого сигнала для ФМ-2, 512 интервалов для ФМ-4)

5 Для наиболее широко используемых в ССС методов модуляции ФМ-2 и ФМ-4 разработанный алгоритм оценивания в непрерывном режиме обеспечивает оценки с дисперсиями, которые не более чем в 3 раза выше соответствующих значений нижней границы Крамера-Рао в наиболее значимом в практическом плане диапазоне отношений сигнал/шум на бит информации (от 1 до 6 дБ)

6 Предложенный алгоритм оценивания в пакетном режиме обеспечивает оценку с требуемой дисперсией при весьма малой длине интервала наблюдения, равной 27 интервалам тактовой частоты принимаемого сигнала Дисперсии оценок частоты для выбранного значения интервала анализа практически совпадают с нижней границей Крамера-Рао во всем диапазоне рассматриваемых значений отношения сигнал/шум на бит информации (от 0 до 6 дБ)

7 Предложенный алгоритм оценивания в пакетном режиме характеризуется не только высокой точностью получаемых оценок, но и значительной вычислительной простотой

8 Использование алгоритмов БПФ и применение современных цифровых сигнальных процессоров позволяет реализовать разработанные процедуры оценивания в реальном масштабе времени

9 Стендовые испытания демодулятора, работающего в непрерывном режиме, показали, что применение предложенных процедур позволило более чем в 100 раз уменьшить временные затраты на начальную синхронизацию цифрового фазового демодулятора по сравнению с общеизвестной процедурой, основанной на свипировании

10 Стендовые испытания демодулятора, работающего в пакетном режиме, использующего предложенную процедуру оценивания, показали, что применение разработанного алгоритма

позволило уменьшить более чем в три раза вероятность пропуска пакетов по сравнению с демодулятором спутникового модема одной из ведущих фирм США Следует особо подчеркнуть, что указанные результаты получены при использовании преамбулы меньшей длины

11 Разработанные алгоритмы оценивания несущей частоты ФМ сигнала апробированы в системах спутниковой связи «СВР» и «Чукотнет» применительно к режиму предоставления каналов по требованию с многостанционным доступом и частотным разделением каналов

12 Натурные испытания демодулятора, использующего разработанные алгоритмы оценивания, проведенные на базе системы «СВР», показали, что применение предложенных процедур позволило обеспечить малые вероятности пропуска пакетов в ОКС действующей ССС

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1 Brusin Ye А , Nikitin А А , Scherbakov Ya Yu Satellite modems for communication systems with the channels assignment on the requirement // IEEE/ICC2001/St Petersburg International Conférence on Communications

2 Брусин E A , Щербаков Я Ю Некоторые методы начальной синхронизации по несущей частоте демодуляторов спутниковых модемов 54 Научно-техническая Конференция Материалы/ СПбГУТ - СПб, 2002

3 Yefim A Brusin, Yuroslav Yu Scherbakov "Turbo codes in satellite modems" //Proceedings 1-st IEEE International Conférence on Circuits and Systems for Communications ICCSC-02 26-28 June, 2002, St Petersburg, Russia

4 Брусин E A. Реализация алгоритма оценивания несущей частоты ФМ сигнала с помощью БПФ 55 Научно-техническая Конференция Материалы/ СПбГУТ - СПб, 2003

5 Брусин E А МП-оценка несущей частоты ФМ сигнала в спутниковом канале связи 56 Научно-техническая Конференция Материалы/ СПбГУТ - СПб, 2004

6 Брусин E А Оценка несущей частоты ФМ сигналов в демодуляторах спутниковых систем связи // «Электросвязь», № 5,2007,стр 12-13

7 Брусин E А Использование БПФ для оценивания несущей частоты ФМ сигналов в демодуляторах спутниковых систем связи Подготовлено к публикации в журнале «Цифровая обработка сигналов», № 2, август 2007

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1. Основные особенности современных спутниковых систем передачи дискретных сообщений.

1.2. Проблема оценивания несущей частоты.

1.3. Задачи исследования.

2. Разработка алгоритмов оценивания несущей частоты.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Оценивание в непрерывном режиме.

2.2.1. Разработка алгоритма оценивания.

2.2.2. Оценивание несущей частоты с использованием БПФ.

2.3. Оценивание в пакетном режиме.

3. Анализ эффективности оценок несущей частоты фазомодулированного сигнала.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Оценивание в непрерывном режиме.

3.3. Анализ воздействия «соседних каналов».

3.4.0ценивание в пакетном режиме.

3.5. Выводы.

4. Реализация алгоритмов оценивания несущей частоты ФМ сигнала.

4.1. Аппаратная реализация алгоритмов оценивания.

4.2. ССС с предоставлением каналов по требованию.

Актуальность темы. Последние десятилетия характеризуются бурным развитием различных систем телекоммуникаций. Особое место среди них занимают спутниковые системы связи (ССС), построенные на основе геостационарных спутников (ГСС). Развитию этих систем связи в последние годы придается большое значение [1-4].

Для передачи информации в ССС применяется специальный класс модемов -спутниковые модемы [5-7]. Спутниковые модемы предназначены для преобразования цифрового сигнала в модулированный радиосигнал на промежуточной частоте (ПЧ) и для обратного преобразования радиосигнала ПЧ в цифровой сигнал.

Основной особенностью ССС является работа в канале с крайне низкой энергетикой. Поэтому в спутниковых модемах, как правило, используется мощное помехоустойчивое кодирование. Широкое применение в модемах ССС находят три типа фазовой модуляции [8-15]: двухпозиционная - ФМ-2, четырехпозиционная - ФМ-4 и восьмипозиционная -ФМ-8. В последние годы используются также амплитудно-фазовые методы модуляции [16-21].

Низкая энергетика канала обуславливает требование малых энергетических потерь и когерентную обработку сигнала в демодуляторе. В приемной части модема (демодуляторе и декодере) осуществляются когерентная демодуляция принимаемого сигнала, декодирование помехоустойчивого кода и выделение переданной информационной последовательности. В модемах современных ССС применяется помехоустойчивое декодирование с использованием мягких решений. Последние годы широкое применение находят каскадные коды [6, 8, 10, 11], турбо-коды [22, 23] и коды с малой плотностью проверок на четность [21,24].

Следует заметить, что основные характеристики передающих частей спутниковых модемов (модулятор и кодер): используемые сигнально-кодовые конструкции и спектральные характеристики передаваемых сигналов стандартизированы [8-14, 18, 21, 23]. Поэтому для ССС наибольший интерес представляет разработка оптимальных (или близких к оптимальным) алгоритмов демодуляции сигнала. При разработке алгоритмов демодуляции особую значимость приобретают проблемы синхронизации. Характерной особенностью спутникового канала связи является существенная неопределенность принимаемого сигнала по несущей частоте (частотная неопределенность принимаемого сигнала). Поэтому для демодуляторов спутниковых модемов наиболее значимой является проблема синхронизации по частоте несущего колебания.

Особые трудности при решении проблемы синхронизации по несущей частоте возникают в ССС с предоставлением каналов по требованию (ПКТ), работающих в режиме с частотным разделением каналов - МДЧР-ПКТ (МДЧР - многостанционный доступ с частотным разделением каналов) [1, 25, 26]. Ограниченные энергетический и частотный ресурсы спутникового канала обуславливают использование в таких системах относительно низкоскоростных модемов. Это приводит к тому, что частотная неопределенность принимаемого сигнала в ССС может быть соизмерима со скоростью передачи информации в канале связи.

Земные станции системы, построенной по технологии МДЧР-ПКТ, включают в себя модемы информационных каналов и модемы, формирующие общий канал управления. Данный канал управления в ССС с ПКТ принято называть общим каналом сигнализации (ОКС) [1, 25]. Информационные модемы работают в непрерывном режиме на различных выделяемых частотах. Модемы, обеспечивающие ОКС на периферийных земных станциях, работают в непрерывном режиме на прием и в пакетном на передачу. Модем ОКС на центральной станции работает в непрерывном режиме на передачу и в пакетном режиме на прием. Другими словами, в спутниковых системах МДЧР-ПКТ существует общий пакетный канал управления. Данный канал, как правило, строится по алгоритму ALOHA со случайным доступом пакетов [1, 25-28]. Поэтому построение систем МДЧР-ПКТ требует использования модемов, работающих в пакетном режиме.

Таким образом, следует различать демодуляторы двух типов: демодуляторы, работающие в пакетном режиме, и демодуляторы, работающие в непрерывном режиме. Синхронизация демодуляторов, работающих в непрерывном режиме, по частоте несущего колебания осуществляется по информационному (модулированному) сигналу. Синхронизация демодуляторов, работающих в пакетном режиме, осуществляется по преамбуле, передаваемой в начале каждого пакета. Как правило, для синхронизации пакетного демодулятора по несущей частоте в начале преамбулы передается гармонический сигнал [29-31].

Структура ССС с частотным разделением каналов указывает на еще одну принципиальную особенность канала приема, а именно на наличие дополнительных мешающих воздействий, так называемых «соседних каналов» - сигналов с тем же типом модуляции и той же скоростью передачи, что и сигнал в основном канале передачи информации. Так как неопределенность частоты несущего колебания принимаемого сигнала может быть соизмерима со скоростью передачи данных в канале связи, значительная часть спектра «соседнего канала» может попасть в диапазон поиска демодулятора по несущей частоте.

Итак, можно определить следующие основные особенности рассматриваемого спутникового канала связи:

• крайне низкая энергетика;

• значительная неопределенность принимаемого сигнала по несущей частоте;

• наличие дополнительных мешающих воздействий в виде «соседних каналов».

При построении систем с ПКТ одним из важнейших параметров, определяющих качество функционирования системы, является время, затрачиваемое на предоставление канала и, как следствие, на процедуру начальной синхронизации демодулятора. Ввиду значительной частотной неопределенности принимаемого сигнала существенный вклад во временные затраты на синхронизацию демодулятора вносит начальная синхронизация по несущей частоте.

В настоящее время известно достаточно много работ, посвященных проблемам начальной синхронизации цифровых фазовых демодуляторов по частоте несущего колебания, но известные работы не учитывают в полной мере характерные особенности спутникового канала связи как по энергетике, так и по частотной неопределенности принимаемого сигнала. Влияние «соседних каналов» на процедуры синхронизации в известных работах, как правило, не рассматривается.

Таким образом, можно констатировать, что проблема начальной синхронизации когерентных фазовых демодуляторов спутниковых модемов по несущей частоте является актуальной проблемой современной теории и техники связи.

Цель и задачи работы. Целью настоящей диссертационной работы является повышение эффективности оценивания несущей частоты ФМ сигнала. Для достижения указанной цели в диссертационной работе решаются следующие основные задачи:

• определение потенциальных границ дисперсий оценок;

• разработка алгоритмов оценивания несущей частоты ФМ сигнала в спутниковом канале связи;

• исследование эффективности предложенных решений.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы теории вероятностей и математической статистики, методы математического моделирования, стендовые и натурные испытания.

Научная новизна работы состоит в следующем:

• систематизированы и обобщены современные методы оценивания несущей частоты ФМ сигнала;

• разработан метод оценивания несущей частоты ФМ сигнала, учитывающий специфику спутникового канала связи, включая наличие «соседних каналов»;

• предложен алгоритм оценивания частоты максимума в спектре отрезка гармонического колебания на фоне аддитивного гауссовского шума с использованием процедур скользящего быстрого преобразования Фурье (БПФ) и дихотомического поиска.

Практическая ценность работы состоит в том, что

• разработанные алгоритмы оценивания несущей частоты ФМ сигнала реализованы с использованием процедур БПФ, что существенным образом упрощает аппаратную реализацию предложенных алгоритмов;

• применение разработанных алгоритмов оценивания несущей частоты ФМ сигнала позволило существенно сократить длительность процедуры начальной синхронизации цифровых фазовых демодуляторов по сравнению с известными процедурами, в частности, основанными на свипировании;

• использование модемов, в которых реализованы разработанные алгоритмы оценивания, позволило добиться малой вероятности пропусков пакетов в действующих ССС с ПКТ.

Реализация результатов работы. Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы при разработке демодуляторов спутниковых модемов, ориентированных на работу в ССС с ПКТ [4, 31-33]. Модемы, в которых реализованы разработанные алгоритмы оценивания несущей частоты ФМ сигнала, использованы в спутниковых сетях связи «СВР» (северо-восточные регионы России) и «Чукотнет», развернутой на территории Чукотского автономного округа. Разработанные алгоритмы оценивания были использованы при подготовке эскизно-технического проекта системы правительственной спутниковой связи «Радуга-М».

Апробация работы. Основные результаты и положения работы обсуждались и были одобрены на Международных конференциях по телекоммуникациям 1ЕЕЕ/1СС2001 (Санкт-Петербург, 2001 г.), 1ЕЕЕ/1СС8С-02 (Санкт-Петербург, 2002 г.), на 54-й, 55-й и 56-й Научно технических конференциях профессорско-преподавательского состава и сотрудников СПбГУТ имени проф. М. А. Бонч-Бруевича (Санкт-Петербург, 2002, 2003, 2004гг.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах.

Личный вклад автора. Основные научные положения и теоретические выводы, содержащиеся в диссертационной работе, получены автором самостоятельно. Обсуждение постановки задачи, а также экспериментальные исследования проводились с соавторами опубликованных работ.

Положения, выносимые на защиту:

1. Разработаны субоптимальные алгоритмы оценивания несущей частоты ФМ сигнала, учитывающие специфику спутникового канала связи.

2. Разработанные алгоритмы оценивания обеспечивают дисперсии оценок, близкие к теоретическим границам.

3. Использование современных цифровых сигнальных процессоров позволяет реализовать предложенные алгоритмы оценивания в реальном масштабе времени.

4. Результаты стендовых и натурных испытаний алгоритмов оценивания полностью подтвердили обоснованность принятых научно-технических решений.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 136 наименований, содержит 135 страниц основного текста, включая 50 рисунков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработан алгоритм субоптимального оценивания несущей частоты ФМ сигнала для когерентных демодуляторов ССС, работающих в непрерьюном режиме. Алгоритм оценивания - двухэтапный. На первом этапе осуществляется вычисление свертки амплитудного спектра принимаемого сигнал, полученного с помощью стандартной процедуры БПФ, с АЧХ СФ и в качестве оценки выбирается абсцисса максимума полученной свертки, в которой первая производная обращается в нуль. На втором этапе, используя полученную оценку, обеспечивается снятие модуляции и проводится оценивание частоты максимума в спектре демодулированного сигнала.

2. Разработан алгоритм оценивания несущей частоты в пакетном режиме. Алгоритм фактически сводится к процедуре оценивания частоты максимума в спектре фрагмента синусоидального сигнала на фоне аддитивного гауссовского шума. Предложенный алгоритм базируется на вычислении скользящего БПФ и процедуре дихотомического поиска.

3. Разработанный алгоритм оценивания несущей частоты ФМ сигнала в непрерывном режиме обеспечивает дисперсии оценок, близкие к соответствующим теоретическим границам, независимо от наличия или отсутствия «соседних каналов».

4. Предложенная процедура оценивания в непрерывном режиме позволяет получить оценки с требуемой точностью при относительно небольших интервалах наблюдения (256 интервалов тактовой частоты принимаемого сигнала для ФМ-2, 512 интервалов для ФМ-4).

5. Для наиболее широко используемых в ССС методов модуляции ФМ-2 и ФМ-4 разработанный алгоритм оценивания в непрерывном режиме обеспечивает оценки с дисперсиями, которые не более чем в 3 раза выше соответствующих значений нижней границы Крамера-Рао в наиболее значимом в практическом плане диапазоне отношений сигнал/шум на бит информации (от 1 до 6 дБ).

6. Предложенный алгоритм оценивания в пакетном режиме обеспечивает оценку с требуемой дисперсией при весьма малой длине интервала наблюдения, равной 27 интервалам тактовой частоты принимаемого сигнала. Дисперсии оценок частоты для выбранного значения интервала анализа, совпадают с нижней границей Крамера-Рао во всем диапазоне рассматриваемых значений отношения сигнал/шум на бит информации (от О до 6 дБ).

7. Предложенный алгоритм оценивания в пакетном режиме характеризуется не только высокой точностью получаемых оценок, но и значительной вычислительной простотой.

8. Использование алгоритмов БПФ и применение современных цифровых сигнальных процессоров позволяет реализовать разработанные процедуры оценивания в реальном масштабе времени.

9. Стендовые испытания демодулятора, работающего в непрерывном режиме, показали, что применение предложенных процедур позволило более чем в 100 раз уменьшить временные затраты на начальную синхронизацию цифрового фазового демодулятора по сравнению с общеизвестной процедурой свипирования.

10. Стендовые испытания демодулятора, работающего в пакетном режиме, использующего предложенную процедуру оценивания, показали, что применение разработанного алгоритма позволило уменьшить более чем в три раза вероятность пропуска пакетов по сравнению с демодулятором спутникового модема одной из ведущих фирм США. Следует особо подчеркнуть, что указанные результаты получены при использовании преамбулы меньшей длины.

11. Разработанные алгоритмы оценивания несущей частоты ФМ сигнала, апробированы в системах спутниковой связи «СВР» и «Чукотнет» применительно к режиму предоставления каналов по требованию с многостанционным доступом и частотным разделением каналов.

12. Натурные испытания демодулятора, использующего разработанные алгоритмы оценивания, проведенные на базе системы «СВР», показали, что применение предложенных процедур позволило обеспечить малые вероятности пропуска пакетов в ОКС действующей ССС.

1. Спутниковая связь и вещание. Справочник. Под редакцией Л. Я. Кантора М. Радио и связь. 1997.

2. Аболиц А. И. Системы спутниковой связи. Основы структурно-парамтерической теории и эффективность. М.: ИТИС, 2004.

3. Бобков В. Ю., Нагорнов В. И., Ефимов М. В. Спутниковые модемы. Сети и системы связи. 1997. № 8.

4. Диденко М. Д. Модемы фиксированных спутниковых систем связи. Каталог "Спутниковая связь 2000." Приложение к журналу "Технологии и средства связи".

5. Susumu Otani, Yoshio Tanimoto, Mitsuru Masuda. Development of variable-rate digital modem for digital satellite communication systems. // CLOBECOM 88 IEEE Clobal Telecomm. Conf. and Exhib.

6. INTELSAT. INTELSAT EARTH STATION STANDARTS (IESS). Performance characteristics for INTELSAT business services (IBS). Document IESS-308 (Rev. 9). APPROVAL DATE: 30 November 1998.

7. INTELSAT. INTELSAT EARTH STATION STANDARTS (IESS). Performance characteristics for INTELSAT business services (IBS). Document IESS-309(Rev. 6A). APPROVAL DATE: 30 November 1998.

8. INTELSAT. INTELSAT EARTH STATION STANDARTS (IESS). Performance characteristics for intermediate data rate digital carriers using rate 2/3 TCM/8PSK and Reed-Solomon outer coding (TCM/IDR). Document IESS-310 (Rev. 1). APPROVAL DATE: 30 November 1998.

9. INTELSAT. INTELSAT EARTH STATION STANDARTS (IESS). Performance characteristics for intermediate data rate digital carriers using rate 2/3 TCM/8PSK and Reed-Solomon outer coding (TCM/IDR). Document IESS-314 (Rev. 1). APPROVAL DATE: 10 March 2005.

10. INTELSAT. INTELSAT EARTH STATION STANDARTS (IESS). Performance characteristics for broadband VSAT (BVSAT) digital carriers. Document IESS-313 (Rev. A). APPROVAL DATE: 08 August 2000.

11. ETSI EN 300 421 VI.1.2. Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for 11/12 GHz satellite services. - EBU/CENELEC/ETSIJTC.

12. ETSI EN 301 210 VI.1.2. Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for 11/12 GHz satellite services. - EBU/CENELEC/ETSI JTC.

13. Банкет В. JI., Дорофеев В. M. Цифровые методы в спутниковой связи. М.: Радио и связь, 1986.

14. Aghvami A. H., Gemikonakli О., Kato S. Transmission of SDH through future satellite channels using 64-ary QAM transmission. //Proceedings Second European Conference on Satellite Communications. 1991.22-24 October.

15. Stewart H. 16-QAM Modems in Satellites. Communication System Design. 1995. № 7.

16. INTELSAT. INTELSAT EARTH STATION STANDARTS (IESS). Performance characteristics for digital carriers using 16QAM modulation. Document IESS-316. APPROVAL DATE: 10 March 2005.

17. Web W. T., Hanzo L. Modern quadrature amplitude modulation principles and application for fixed and wireless communication, Piscataway, NJ: IEEE Press, 1994.

18. Диденко M. Д. Радиосигналы в спутниковых системах связи. Каталог "Спутниковая связь 2005". Приложение к журналу "Технологии и средства связи".

19. ETSI EN 302 307 VI.1.1 (2004-06) Digital Video Broadcasting (DVB). Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications.

20. Yefim A. Brusin, Yuroslav Yu. Scherbakov "Turbo codes in satellite modems". //Proceedings 1-st IEEE International Conference on Curcuits and Systems for Comunications. ICCSC-02.26-28 June, 2002, St. Petersburg, Russia.

21. INTELSAT. INTELSAT EARTH STATION STANDARTS (IESS). Performance characteristics for VSAT service using turbo coding with QPSK/OQPSK modulation Document IESS-315. APPROVAL DATE: 20 December 2002.

22. Галлагер Р.Г. "Коды с малой плотностью проверок на четность", в сб. Теория кодирования, изд-во "Мир", 1964, стр. 139-165.

23. Шелухин О. И., Лукьянцев Н. Ф. Цифровая обработка и передачи речи / Под ред. О. И. Шелухина. М.: Радио и связь, 2000.

24. Прокис Дж. Цифровая связь.- М. Связь, 2000.

25. Kleinrock L. and Tobugi F. A. "Packet switching in radio channels: Part I", IEEE Trans. Commun. vol. COM-23. p. 1400-1416. October 1970.

26. Abramson N., "The throughput of packet broadcasting channels", IEEE Trans, on Comm. Vol. Com-25,Nl, pp. 117-128.

27. Lee L.-N., Shenoy A., Eng M.K. Digital processor-based programmable BPSK/QPSK/offset-QPSK modems. Comsat Technical Review. 1989, vol. 19, № 2.

28. Justing C.-I. Chuang, Nelson R. Sollenberger, "Baseband processing in high-speed burst modem for a satellite-switched TDMA system" IEEE Trans, on Comm., 1979, Vol. Com-27, N10, pp. 1496-1503.

29. Brusin Ye. A., Nikitin A. A., Scherbakov Ya. Yu. Satellite modems for communication systems with the channels assignment on the requirement. // IEEE/ICC2001/St. Petersburg International Conference on Communications.

30. Брусин Е. А., Щербаков Я. Ю. Некоторые методы начальной синхронизации по несущей частоте демодуляторов спутниковых модемов. 54 Научно-Техническая Конференция: Материалы/. СПбГУТ СПб, 2002.

31. Диденко М. Д. Спутниковые системы подвижной персональной связи. Каталог "Спутниковая связь 2002." Приложение к журналу "Технологии и средства связи".

32. ETSITS 101 376-5-1 VI.1.1 (2001-03). GEO-Mobile Radio Interface Specifications; Radio interface physical layer specifications;

33. ETSI TS 101 376-5-5 VI.1.1 (2001-03). GEO-Mobile Radio Interface Specifications; Radio Transmission and Reception; GMR-1 05.005.

34. ETSI TS 101 376-5-3 VI.1.1 (2001-03). GEO-Mobile Radio Interface Specifications; Radio Transmission and Reception; Channel Coding; GMR-1 05.003

35. Петр Боккер. Передача данных: техника в системах телеобработки данных. М. Связь. 1980.

36. G. Ascheid, М. Oerder, J. Stahl, and H. Meyer, "An all digital receiver architecture for bandwidth efficient transmission for digital receivers," IEEE Trans. Commun. vol. 42, pp. 3208-3214, Dec. 1989.

37. A. Y. Kwentus, . H. Samueli "A single-chip universal digital satellite receiver with 480MHz IF input," IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 34, №11, pp. 1634-1646, Nov. 1999.

38. H. Wymeersch and M. Moeneclaey, "Multi-rate receiver design with IF sampling and digital timing correction," Elsevier Signal Processing, Vol. 84, Issue 11, November 2004.

39. K. Bucket and M. Moeneclaey, "The effect of interpolation on the BER performance of narrowband BPSK and (O)QPSK on Rician-fading channels," IEEE Trans. Commun. vol. 42, №11, pp. 2929-2933, Nov. 1994.

40. F. M. Gardner, "Interpolation in digital modems-Part I: fundamentals," IEEE Trans. Commun. vol. 41, pp. 501-507, Mar. 1993.

41. F. M. Gardner, "Interpolation in digital modems-Part II: implementation and performance," IEEE Trans. Commun. vol. 41, pp. 998-1008, June 1993.

42. F. Gardner, "A BPSK/QPSK timing error detector for sampled receivers," IEEE Trans. Commun., vol. COM-34, pp. 423-429, May 1986.

43. H. Wymeersch and M. Moeneclaey, "Low complexity multi-rate IF sampling receivers using CIC filters and polynomial interpolation," Elsevier Signal Processing, Vol. 84, Issue 11, November 2004.

44. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. М.: Связь, 1979.

45. Окунев Ю.Б. Теория фазоразностной модуляции. М.: Связь, 1979.

46. Финк JI. М. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Советское радио, 1973.

47. F. М. Gardner, "Hangup in phase-lock loops," IEEE Trans. Commun., vol. COM-25, pp. 1210-1214, Oct. 1977.

48. Витерби Э.Д. Принципы когерентной связи М.: Советское радио, 1970.

49. Линдсей В. Системы синхронизации в связи и управлении. М. Советское радио, 1978.

50. U. Mengali and А. N. D'Andrea, Synchronization Technique for Digital Receivers. Plenum Press, New York, 1997.

51. M. Luise and R. Regiannini, "Carrier frequency recovery in all-digital modems for burst-mode transmissions", IEEE Trans, on Comm., Vol. Com-43, 1169-1178, Feb./March/April 1995.

52. H. Suri and S. Moridi, "New phase and frequency detectors for carrier recovery in PSK and QAM systems", IEEE Trans, on Comm., Vol. Com-36 1035-1043, Sept. 1988.

53. Meyer H., Moeneclaye M. and Fechtel S. A. Digital Communication Receivers. John Wiley&Sons, Inc., New York, 1998.

54. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации. Под ред. проф. В. Б. Пестрякова. М., «Сов. радио», 1973.

55. Y. R. Shayang, Т. Le-Ngoc "АН digital phase-locked loop: concepts, design and applications", IEE Proceedings, Vol. 136, Pt. F, № 1, FEBRUARY 1989, p. 53-56.

56. J. Tierney, С. M. Rader, and B. Gold, "A digital frequency synthesizer," IEEE Trans. Audio Electro acoustics, vol. AU-19, pp. 48-57,1971.

57. M. J. Flanagan and G. A. Zimmerman, "Spur-reduced digital sinusoid synthesis," IEEE Trans. Comm., vol. 43, № 7, pp. 2254-2262, July 1995.

58. F. M. Gardner, Phaselock Techniques, 2nd ed. New York: Wiley, 1979.

59. Банкет В. М., Мельник А. М. Системы восстановления несущей при когерентном приеме дискретных сигналов. Зарубежная радиоэлектроника. 1983. №11.

60. Федоров В.Н. Методы повышения качества цифровой связи (обзор японских патентов). Зарубежная техника связи. Серия «Радиосвязь, радиовещание, телевидение»: Экспресс-информ. 1989, вып. 19, стр. 1-14.

61. Charles R. Cahn, "Improving frequency acquisition of a Costas loop", IEEE Trans, on Comm., Vol. Com-25, № 12, December 1977, p. 1453-1459.

62. David G. Messerschmitt, "Frequency detectors for PLL acquisition in timing and carrier recovery," IEEE Tranns. on Comm., Vol. Com-27, № 9, September 1979, pp. 1288-1295.

63. F. D. Natali "AFC tracing algorithms," IEEE Trans, on Comm., Vol. Com-32, № 9, August 1979, pp. 935-947.

64. F. M. Gardner, "Properties of frequency difference detectors", IEEE Trans, on Comm., Vol Com-33, № 2, February 1985, p. 131-138.

65. T. Albert and V. Hespelt, "A new pattern jitter free frequency error detector", IEEE Trans, on Comm., Vol. 37,159-163, Feb. 1989.

66. Дятлов А. П., Дятлов П. А., Кульбикаян Б. X. Оценивание частоты фазомодулированных сигналов спутниковых систем связи. Радиотехника, 2004 г. № 4, стр. 91-93.

67. Симашко В. И. Системы ЧАП с двухканальным цифровым дискриминатором. Радиотехника, 1991 г., № 7, стр. 13-15.

68. Цифровые радиоприемные системы: Справочник/М. И. Жодзишский, Р. Б. Мазепа, Е. П. Овсянников и др. /Под ред. М. И. Жодзишского.- М.: Радио и связь, 1990.

69. Aldo N. D'Andrea, Umberto Mengali, "Design of quadricorrelators for automatic frequency control systems", IEEE Trans, on Comm., Vol 41, № 6, June 1993, p. 988-997.

70. Куликов Е. И. Вопросы оценок параметров сигналов на фоне помех М.: Советское радио, 1969.

71. Куликов Е. И., Трифонов А. П. Оценка параметров сигналов на фоне помех. М.: Советское радио, 1978.

72. Ван Трис Г. Теория обнаружения оценок и модуляции. Том 3. М.: Советское радио, 1977.

73. Нахмансон Г. С. О точности оценки параметра функции корреляции нормального случайного процесса при приеме на фоне шума- «Радиотехника и электроника», 1971, т. 16, №8.

74. Симашко В. И. Измерение частоты несущей фазоманипулированного сигнала с помощью быстрого преобразования Фурье. Радиотехника, 1993 г., № 10-12, стр. 23-28.

75. Justing C.-I. Chuang, Nelson R. Sollenberger, "Burst coherent demodulation with combined symbol timing, frequency offset estimation, and diversity selection," IEEE Trans, on Comm., 1991, Vol. Com-39, N 7, pp. 1157-1164.

76. W. Shaw Yuan and Costas N. Georgiadis, "Rapid carrier acquisition from baud-rate samples," IEEE Trans, on Comm., 1999, Vol. Com-7, № 4, pp. 631-641.

77. William G. Cowley "Phase and frequency estimation for PSK packets: bounds and algorithms," IEEE Trans, on Comm., 1996, Vol. Com-44, № 1, pp. 26-28.

78. Andrew J. Vitrebi and Audrew M. Viterbi, "Nonlinear estimation of PSK-modulated carrier phase with application to burst digital transmission," IEEE Trans, on Information theory, 1983, Vol. IT-29, № 4, pp. 543-551.

79. В. E. Paden, "A matched nonlinearity for phase estimation of a PSK-modulated carrier," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. IT-32, pp. 419^22, May 1986.

80. Yan Wang, Erchin Srpedin, Philippe Ciblat, "Optimal blind carrier recovery for MPSK burst transmitions" IEEE Trans, on Comm., 2003, Vol. Com-51, N 9, pp. 1571-1581.

81. Chris Heegard, Jerrrold A. Heller, Andrew J. Viterby, "A microprocessor-based PSK modem for packet transmission over satellite channels," IEEE Trans, on Comm., 1978, Vol. Com-26, № 5, pp. 552-564.

82. D. C. Rife, R. R. Boorstyn, "Single-tone parameter estimation from discrete-time observation", IEEE Trans. Inform. Theory, vol. IT-20, pp. 591-598, September, 1974.

83. S. Kay, "A fast and accurate single frequency estimator", IEEE Trans. Acoust. Speech Signal Processing, ASSP-37, Dec. 1989.

84. M. P. Fitz, "Further results in the fast estimation of a single frequency", IEEE Trans, on Comm., Vol. Com-42,862-864, March 1994.

85. D. Stareit and A. Nenorai, "Newton algorithms for conditional and unconditional maximum likelihood estimation of the parameters of exponential signals in noise", IEEE Trans. On ASSP, 40(6), 1992, pp. 1528-1534.

86. Марпл-мл. С. JI. Цифровой спектральный анализ и его приложения. М.: Мир, 1990.

87. U. Mengali and М. Morelli, "Data added frequency estimation for burst digital transmisión", IEEE Trans. Commun., Com-45,23-25,1997.

88. Y. V. Zakharov and Т. C. Tozer, "Frequency estimator with dichotomous search of periodogram peak", Electron. Lett., vol. 35, № 19, Sept. 1999.

89. H. C. So, Y. T. Chan, Q.Ma and P. C. Ching, "Comprasion of various periodograms for single tone detection and frequency estimation", Proceedings of the International Symposium on Circuits & Systems, vol.4, pp.2529-2532, June 9-12,1997, Hong Kong.

90. Palmer L. C., "Coarse frequency estimation using the discrete Fourier transform", IEEE Trans. Inform. Theory, vol. IT-20, pp. 104-109, January, 1974.

91. B. G. Quinn, "Estimation frequency by interpolation using Fourier coefficients," IEEE Trans. Sig. Proc. Vol 42 № 5,1994, p. 1264.

92. Macleod, M.D., "Fast Nearly ML Estimation of the Parameters of Real or Complex Single Tones or Resolved Multiple Tones," IEEE Trans. Sig. Proc. Vol 46 № 1, January 1998, pp.141-148.

93. D. C. Rife and R. R. Boorstyn, "Multiple tone parameter estimation from discrete-time observations," The Bell System technical journal, November 1976, pp 1389-1410.

94. Sam Reisenfeld and Elias Aboutanios, "A New Algorithm for the Estimation of the Frequency of a Complex Exponential in Additive Gaussian Noise," IEEE Communication Letters, November 2003.

95. Адаптивные фильтры. Под редакцией К. Ф. Н. Коуэна и П. М. Гранта. М.: Мир,1988.

96. P. J. Kootsookos, "A rewiew of the frequency estimation and tracking problems," CRC for robust and adaptive systems DSTO, Salisbury Site Frequency and Tracking Project. February, 1999.

97. Гарольд Крамер. Математические методы статики М. «Мир». 1975.

98. Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники М.: Радио и связь,1989.

99. М. Moeneclaey, "On the true modified Cramer-Rao bound for the estimation of scalar parameter in presence of nuisance parameters", IEEE Trans, on Com., vol. 46, NO 11, November, 1998.

100. К. С. Но, "Modified CRLB on the modulation parameters of PSK signal," MILCOM 1999 IEEE Military Communications Conference, no. 1, October 1999, pp. 40-44.

101. U. Mengali, "Joint phase and timing acquisition in data-transmission," IEEE Trans. Commun., vol. COM-25, pp. 1174-1185, Oct. 1977.

102. M. Moeneclaey, "A fundamental lower bound on the performance of practical joint carrier and bit synchronizers ", IEEE Trans, on Com., vol. COM-32, NO 9, September, 1984.

103. F. Gini, R. Reggiannini, U. Mengali, "The modified Cramer-Rao bound in vector parameter estimation", IEEE Trans, on Com., vol. 46, pp. 52-60, Jan, 1998.

104. Сиберт У. M. Цепи, сигналы, системы: В двух частях М.: Мир, 1988.

105. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1994.

106. Залманзон JI. А. Преобразования Фурье, Уолша, Хаара и их применение в управлении, связи и других областях М. Наука, 1989.

107. И. М. Рыжик и И. С. Градштейн. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. -М. ГИТТЛ, 1951.

108. Таблицы интегралов и другие математические формулы. Двайт Г. Б. М.: Наука, 1983.

109. А. N. D'Andréa, U. Mengaly, R. Reggiannini, "The modified Cramer-Rao bound and its application to synchronization problem," IEEE Transactions on Communications, vol. 42, no. 2/3/4, Feb/Mar/Apr 1994 pp. 1391-1399.

110. Стифлер Дж. Дж. Теория синхронной связи. М., «Связь», 1975.

111. М. Moeneclaey, "A simple lower bound on the linearized performance of practical symbol synchronizers," IEEE Trans, on Com., vol. COM-31, pp. 1029-185, Sept. 1983.

112. F. Rice, B. Cowley, B. Morgan, M. Rice, "Cramer-Rao lower bounds for QAM phase and frequency estimation", IEEE Trans, on Com., vol. 49, № 9, September 2001.

113. R. De Gaudenzi, V. Vanghi, "Analysis of an all-digital maximum likelihood carrier phase and clock timing synchronizer for eight phase-shift keying modulation", IEEE Trans, on Com., vol. 42, № 2/3/4, February/March/April 1994.

114. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение, 2-е издание. М., Издательский дом «Вильяме», 2003.

115. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978.

116. R. R. Bitmead, "On Recursive Discrete Fourier Transformation," IEEE Transactions on Acoustics, Speech and Signal Processing, vol. ASSP-30(2), pp. 319-322, IEEE, 1982.

117. Springer, "Sliding FFT computes frequency spectra in real time", EDN magazine, Sept, 1988.

118. Farhang-Boroujeny, В and Y С Lim, "A comment on the computational complexity of sliding FFT." IEEE Transactions on Circuits and Systems, 39, no. 12 (December 1992): 875-876.

119. Антонью А., Цифровые фильтры. M. «Связь», 1983.

120. Гольденберг JI. М., Матюшкин Б. Д., Поляк М. Н. Цифровая обработка сигналов: Справочник. М.: Радио и связь, 1985.

121. Э. Айфичер, Б. Джервис. Цифровая обработка сигналов: практический подход, 2-е издание. Москва: издательский дом "Вильяме", 2004.

122. В. G. Quinn and Peter J. Kootsookos, "Threshold behavior of the maximum likelihood estimator of frequency", IEEE Trans. On Signal Proc., Vol 42, № 11 3291-3294, November 1994.

123. F. Athly, "Perfofmance analysys of DOA estimation in the threshold region", Proceedings of 2002 IEEE International Conference on Acoustic, Speech and Signal Processing, May 2002.

124. Молчанов И. H. Машинные методы решения прикладных задач. Алгебра, приближение функций. -Киев, 1987.

125. Макаров С. Б., Цикин И. А. Передача дискретных сообщений по радиоканалам с ограниченной полосой пропускания. М. Радио и связь, 1988.

126. Крошьер Р.Е., Рабинер JI.P. Интерполяция и децимация цифровых сигналов: Методический обзор. ТИИЭР, т. 69, № 3, март 1981.

127. Новое программное обеспечение для разработки многоплатформенных систем (Texas Instruments). Новости электроники. № 5,2005.

128. SPRU296A. Code Composer User's Guide. Texas Instruments.

129. SNM-1001 Network Control Modem Operation and Maintenance Manual. Part Number MN/SNMIOOIA.OM Revision 1, March 4,2003. Comtech EF Data.

130. Брусин E. А. МП-оценка несущей частоты ФМ сигнала в спутниковом канале связи. 56 Научно-Техническая Конференция: Материалы/. СПбГУТ.-СПб, 2004.

131. Брусин Е. А. Реализация алгоритма оценивания несущей частоты ФМ сигнала с помощью БПФ. 55 Научно-Техническая Конференция: Материалы/. СПбГУТ.-СПб, 2003.

132. Брусин Е. А. Оценка несущей частоты ФМ сигналов в демодуляторах спутниковых систем связи. // «Электросвязь», № 5,2007, стр. 12-13.

133. Брусин Е. А. Использование БПФ для оценивания несущей частоты ФМ сигналов в демодуляторах спутниковых систем связи. // «Цифровая обработка сигналов», № 2, август 2007.