А.А. Скрипкин1, В.А. Щербачёв2

1,2 АО «Всероссийский НИИ «Градиент» (г. Ростов-на-Дону, Россия)

Постановка проблемы. Для многих применений требуется высокая точность оценки частоты несущей сигнала. Возможность использования когерентности пакетов сигналов привело к появлению работ, посвященных уточнению оценки частоты при обработке когерентных пакетов сигналов. Однако одни из известных работ, основанные на спектральном оценивании, требуют существенных вычислительных затрат, а другие, основанные на использовании фазовой статистики, не используют преимуществ разностно-фазовой обработки.

Цель. Провести синтез вычислительно-эффективного метода для уточнения оценки частоты при обработке последовательных когерентных пакетов комплексных синусоидальных сигналов на основе оптимального взвешивания разностно-фазовой статистики. Результаты. Синтезирован вычислительно-эффективный метод уточнения оценки частоты для последовательных когерентных пакетов комплексных синусоидальных сигналов на основе оптимального взвешивания разностно-фазовой статистики. Получена оценка в виде линейной функции разностно-фазовых измерений, которая в рамках принятых предположений является линейной несмещенной оценкой с минимальной дисперсией. Выведено замкнутое выражение для дисперсии предлагаемой оценки, позволяющее оценить ее потенциальную точность. Проведено статистическое моделирование предложенного алгоритма. Проиллюстрированы результаты сравнений с известным методом оценивания.

Практическая значимость. Предложенный алгоритм отличается высокой вычислительной эффективностью, не требует поисковых операций и позволяет существенно повысить точность измерений для последовательных когерентных пакетов комплексных синусоидальных сигналов, что делает целесообразным применение предложенного метода при необходимости оперативного измерения частоты с ограничением на вычислительные мощности.

Скрипкин А.А., Щербачёв В.А. Уточнение оценки частоты при обработке когерентных пакетов синусоидальных сигналов // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 11. С. 27−33. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202111-05

1. Kay Steven M. A Fast and Accurate Single Frequency Estimator // EEE Trans on Acoustics Speech and Signal Processing. December 1989. V. 37. № 12. P. 1987−1990.
2. Rife D.C. and Boorstyn R.R. Single tone parameter estimation from discrete-time observations // EEE Trans on Information theory. Sept. 1974. V. IT-20. P. 591−598.
3. Tretter S.A. Estimating the frequency of a noisy sinusoid by linear regression // EEE Trans on Information theory. Nov. 1985. V. IT-31. P. 832−835.
4. Патент РФ № 2183839. Способ измерения частоты синусоидальных сигналов и устройство для его реализации. Подчиненко Н.Е., Скрипкин А.А., Щербачёв В.А. М.: ФИПС. 2002. МПК G 01 R 23/12.
5. Rappaport T.S. Wireless Communications: Principles & Practice. Prentice Hall. 1999.
6. Heine G. GSM Networks: Protocols, Terminology and Implementation. Artech House. Boston - London. 1999.
7. Handbook on Satellite Communications. 3rd Edition. ITU. 2002.
8. Gansman J.A., Krogmeier J.V., Fitz M.P. Single frequency estimation with non-uniform sampling // Conference Record of the Thirtieth Asilomar Conference on Signals. Systems and Computers. November 1996. V. 1. P. 339−403.
9. Giugno L., Luise M. Sub-Cramér-Rao Carrier Frequency Estimation and The Perpetual Motion // URSI XI National Symposium of Radio Sciences. Poznan. April 7−8. 2005.