Синтез складного розімкнутого зв’язку в системі синхронізації при умові мінімізації дисперсії фазової помилки в ході стеженні за несучою частотою

СИНТЕЗ СКЛАДНОГО РОЗІМКНУТОГО ЗВ’ЯЗКУ В СИСТЕМІ СИНХРОНІЗАЦІЇ ПРИ УМОВІ МІНІМІЗАЦІЇ ДИСПЕРСІЇ ФАЗОВОЇ ПОМИЛКИ В ХОДІ СТЕЖЕННя ЗА НЕСУЧОЮ ЧАСТОТОЮ

SYNTHESIS OF A COMPLEX INTERCONNECTED RELATIONSHIP IN THE SYNCHRONIZATION SYSTEM UNDER THE MINIMIZATION OF PHASE ERROR DISPERSION DURING DISCONTINUATION

Сторінки: 162-168. Номер: №3, 2020 (285)
Автори:
В. В. КОЗЛОВСЬКИЙ
Національний авіаційний університет
О. Л. ТУРОВСЬКИЙ
Державний університет телекомунікацій
V. KOZLOVSKY
National Aviation University
O. TUROVSKY
State University of Telecommunications
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2020-285-3-26
Рецензія/Peer review : 11.05.2020 р.
Надрукована/Printed : 04.06.2020 р.

Анотація мовою оригіналу

В роботі розглянуті питання підвищення ефективності функціонування комбінованої системи синхронізації шляхом синтезу складного розімкнутого зв’язку в напрямку мінімізації дисперсії фазової помилки при умови підтримання високого рівня динаміки роботи системи. Розроблені та подані в роботі математичні залежності, дозволяють провести синтез складного розімкнутого каналу в комбінованій системі синхронізації системи при умові мінімізації дисперсії фазової помилки, що включає в себе дві ланки частотних дискримінаторів. Завдяки проведеній в роботі оцінці впливу параметрів складної ланки розімкнутого зв’язку на мінімізацію дисперсії фазової помилки комбінованої системи синхронізації від рівня сигналу адитивного гаусівського шуму було показано, що: величина дисперсії помилки для комбінованої системи синхронізації значно менша, ніж для замкнутої системи синхронізації (ЗСС) при будь-якому виборі параметрів останньої; швидкодія системи в оптимальному мінімумі дисперсії фазової помилки КСС, мінімізованої по перехідній помилці значно вище, чим для  ЗСС при аперіодичному характері перехідного процесу; при застосуванні в якості простого розірваного зв’язку схеми з послідовних ланок частотних дискримінаторів, включених в схему комбінованої системи синхронізації паралельно, мінімальна дисперсія фазової помилки при рості рівня шуму до певної критичної межі має обмеження, а розірваний зв’язок втрачає свою ефективність. Завдання мінімізації фазової помилки при додержанні умови підтримання та збільшення динаміки системи синхронізації може бути вирішене шляхом синтезу більш складних розімкнутих зв’язків, що можуть бути фізично реалізовані.
Ключові слова: синхронізація несучої частоти, комбінована система синхронізації, дисперсія фазової помилки, адитивний гаусівський шум.

Розширена анотація англійською мовою

The solution to the problem of improving the efficiency of space communication systems directly depends on the quality of operation under the influence of perturbations and noise of individual systems and devices that are part of them. One of the key communication systems, the operation of which significantly affects the efficiency of the input signal, is the synchronization system in the mode of monitoring the carrier frequency. The paper directly considers the issues of increasing the efficiency of the combined synchronization system by synthesizing a complex open connection in the direction of minimizing the variance of the phase error under the conditions of maintaining a high level of system dynamics. The mathematical dependences developed and presented in the work allow to carry out the synthesis of the proposed variant of a complex open connection that includes two links connected in series in a combined system synchronization system, provided that the phase error variance is minimized. Due to the evaluation of the influence of the parameters of the complex link of open communication on the minimization of the phase error dispersion of the combined synchronization system from the signal level of the additive Gaussian noise, it was shown that: the error variance value for the combined synchronization system is much smaller than what choice of parameters of the last; the speed of the system in the optimal minimum of the variance of the phase error of the KSS, minimized by the transient error is much higher than for the SSS with the aperiodic nature of the transient process; when using as a simple broken link a circuit of successive frequency discriminators included in the circuit of the combined synchronization system in parallel, the minimum dispersion of the phase error when the noise level rises to a certain critical limit is limited, and this broken link loses its effectiveness. The problem of minimizing the phase error while maintaining the condition of maintaining and increasing the dynamics of the synchronization system can be solved by synthesizing more complex open connections that can be physically realized.
Keywords: carrier frequency synchronization, combined synchronization system, phase error variance, additive Gaussian noise.

References

1. Horbatyy I.V. Systemy dystantsiynoho zonduvannya Zemli z kosmosu: monohrafiya / I.V. Horbatyy. – Lʹviv : SPOLOM, 2011. – 612 s.
2. Levin B. R. Teoreticheskiye osnovy statisticheskoy radiotekhniki / B. R. Levin. –M.: Radio i svyaz’, 1989. – 656 s.
3. J. M. Boiko, R. Yu. Nochka, Quality evaluation synchronization devices signals of telecommunications // Herald of of Khmelnytsky National University. No 1, 2015: 144-155.
4. A.V. Glukhov, Optimization of the parameters of digital filters of a high-speed modulator for PLC-modems // Bulletin of the Tambov State Technical University. Vol.19, No.4, 2015:751-756
5. Lyons, R. G. Understanding Digital Signal Processing / Lyons, R. G. –Boston : Prentice Hall, 2010. – 992 p.
6. B. Scheers, V. A Le Nir, Modified Direct-Sequence Spread Spectrum Modulation Scheme for Burst Transmissions // Military Communications and Information Systems Conference (MCC’2010), –Wroclaw, Poland, September 27–28 2010, pp. 366–373.
7. O.L. Turovsky, Minimization of phase error dispersion in closed-phase phase synchronization systems in carrier frequency tracking mode // Bulletin of the Engineering Academy. No. 4, 2019: 22-27.
8. Shakhtarin, BI Analysis of synchronization systems in the presence of interference. 2nd ed., Rev. and add. / B. I. Shakhtarin. – Moscow: Hot line – Telecom, 2016. –360 s.
9. S.Kay, A.Fast, Accurate Single Frequency Estimator // IEEE Trans. Acoust. Speech, Signal Processing. Vol. 37, No 12, 1989: 1987-1990. Doi: 10.1109/29.45547.
10. A. V. Tikhomirov, Synchronization in systems with direct spreading of the spectrum // Engineering Bulletin of the Don. No. 9, 2019: 31-35.
11. V.Le Nir, T.Van Waterschoot, M. Moonen et al. Blind CP-OFDM and ZP-OFDM Parameter Estimation in Frequency Selective Channels // Wireless Com Network.No 315765? 2009. https://doi.org/10.1155/2009/315765.
12. O. Turovsky, Y. Khlaponin, H. M. Muhi-Aldin et al. Combined system of phase synchronization with increased order of astatism in frequency monitoring mode // CEUR Workshop Proceedings. Vol. 2616, Session. 1, 2020: 53–62.
13. O. L. Turovsky, Estimation of the possibilities of the combined synchronization system with open-link to minimize the dispersion of the phase error when tracking the carrier frequency under the conditions of the influence of additive noise // Technology audit and production reserves.Vol 3, No 4, 2020: 16-22, DOI: 10.15587/2312-8372.2020.210242.
14. B. Sklar. Digital Communications: Fundamentals and Applications Second Edition / B. Sklar –Boston: Prentice Hall, 2017. –1104 p.
15. V.N. Bondarenko. Noise immunity of receiving spectrally – effective noise-like signals: monograph / V. N. Bondarenko. –Krasnoyarsk: Siberian Federal University, 2015. –160 s.
16. Boiko, J. М. (2015) “Increasing the noise immunity of signal processing units of telecommunications on the basis of the modified synchronization schemes”, Visnyk NTUU KPI Seriia – Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, (61), pp. 91-107.
17. J. Boiko, I. Pyatin, O. Eromenko and O. Barabash, “Methodology for Assessing Synchronization Conditions in Telecommunication Devices,” Advances in Science, Technology and Engineering Systems Journal, vol. 5(2), pp. 320-327, March 2020.