В.А. Макаров1, А.А. Скрипкин2, В.А. Щербачёв3

1−3 АО «Всероссийский НИИ «Градиент» (Ростов-на-Дону, Россия)

2 alexyscrypkin@rostov.ru

Постановка проблемы. В связи с бурным развитием систем связи с многостанционным доступом и временным разделением (МДВР) канала связи имеется необходимость оценки несущей частоты пакетных сигналов с фазовой манипуляцией. Ранее была показана возможность повышения точности оценки частоты сигнала с использованием вычислительно-эффективных методов оценивания на основе оптимального взвешивания разностно-фазовой статистики без существенных вычислительных затрат.

Цель. Провести сравнительный анализ вычислительно-эффективных методов оценки несущей частоты пакетных сигналов с фазовой манипуляцией, использующих оптимальное взвешивание разностно-фазовой статистики в различных условиях приема.

Результаты. Представлены алгоритмы вычислительно-эффективных методов оценки несущей частоты пакетных сигналов с двухпозиционной и четырехпозиционной фазовой манипуляцией (Binary Phase Shift Keying – BPSK и Quadrature Phase Shift Keying – QPSK), а также с квадратурной амплитудной манипуляцией, использующих оптимальное взвешивание разностно-фазовой статистики. Произведен сравнительный анализ вычислительно-эффективных методов оценки несущей частоты пакетных сигналов с QPSK для различных методов, использующих оптимальное взвешивание разностно-фазовой статистики, по результатам экспериментальных наблюдений сигналов пакетной связи летательного аппарата (ЛА) в различных условиях приема. Проведено статистическое моделирование алгоритмов оценивания. Проиллюстрированы результаты оценивания при различных отношениях сигнал/шум.

Практическая значимость. Предложенные алгоритмы вычислительно-эффективного оценивания несущей частоты пакетных сигналов с фазовой манипуляцией, использующие оптимальное взвешивание разностно-фазовой статистики, позволяют повысить точность измерения несущей частоты указанных сигналов при различной динамике движения наблюдаемого ЛА, что имеет большое значение при приеме сигналов от низкоорбитальных космических аппаратов (НКА) типа Starlink и OneWeb.

Макаров В.А., Скрипкин А.А., Щербачёв В.А. Разностно-фазовое оценивание несущей частоты пакетных сигналов с фазовой манипуляцией // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 11. С. 20−27. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202411-04

1. Прокис Дж. Цифровая связь. М.: Радио и связь. 2000. 800 с.
2. Берлин А.Н. Цифровые сотовые системы связи. М.: Эко-Трендз. 2007. 296 с.
3. Rappaport T.S. Wireless Communications Principles and Practice. Second edition. Upper Saddle River. NJ: Prentice Hall. 2002. 641 p.
4. Jamalipour A. Low Earth Orbital Satellites for Personal Communications Networks. Artech House. 1998. 286 p.
5. Ilcev S.D. Global Mobile Satellite Communications Theory: For Maritime, Land and Aeronautical Applications. Second edition. Springer. 2017. 642 p.
6. Cakaj S. Ground Station Design and Analysis for LEO Satellites: Analytical, Experimental and Simulation Approach. Wiley-IEEE Press. 2022. 240 p.
7. Бархатов А.В., Веремьев В.И., Воробьев Е.Н., Коновалов А.А., Ковалев Д.А., Кутузов В.М., Михайлов В.Н. Пассивная когерентная радиолокация. СПб.: Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2016. 163 с.
8. Griffiths H.D., Baker C.J. An Introduction to Passive Radar. Second Edition. Artech House. 2022. 269 p.
9. Malanowski M. Signal Processing for Passive Bistatic Radar. Artech House. 2019. 380 p.
10. Cristallini D., O’Hagan D.W. (eds.) Passive Radars on Moving Platforms. The Institution of Engineering and Technology. 2023. 335 p.
11. Zaimbashi A., Nayebi M.M. Multistatic Passive Radar Target Detection A detection theory framework. The Institution of Engineering and Technology. 2023. 396 p.
12. Neinavaie M., Khalife J., Kassas Z.M. Exploiting Starlink signals for navigation: First results // Proceedings of the 34th Technical Meeting of the Satellite Division of the ION GNSS+. September 2021. P. 2766−2773.
13. Neinavaie M., Khalife J., Kassas Z.M. Acquisition, doppler tracking, and positioning with Starlink LEO satellites: First results // IEEE Trans. Aerospace and Electron. Syst. 2022. V. 58, № 3. P. 2606−2610.
14. Kay S.М. A Fast and Accurate Single Frequency Estimator // ЕЕЕ Transactions on Acoustics Speech and Signal Processing. 1989. V. 37. № 12. P. 1987−1990.
15. Скрипкин А.А., Щербачёв В.А. Рекуррентное оценивание частоты синусоидального сигнала // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 11. С. 25−29. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202311-05
16. Скрипкин А.А., Щербачёв В.А. Совместное оценивание частоты и скорости её изменения по разностно-фазовым измерениям // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 11. С. 34−40. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202111-06
17. 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
18. Скрипкин А.А., Щербачёв В.А. Совместная оценка частоты и скорости её изменения по разностно-фазовым измерениям при обработке когерентных пакетов сигнала // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 11. С. 34−41. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202211-06