무선 신호의 도플러 편이를 추정하고 보상하는 방법은 무엇입니까?

전송 된 신호에 대한 도플러 편이의 추정 (및 후속 보상)에 대해 어떤 좋은 방법 (들)이 존재하는지 궁금해했다.

문제 : 구체적으로, 도플러 편이의 정도가 패킷의 지속 기간에 따라 변한다면, 어떻게 추정하고 (추적 하는가?) 그것을 보상 하는가? 트레이너 시퀀스가 ​​있다고 가정하십시오. 신호 통과 대역 BW가 반송파 순서대로되어 있다고 가정 할 수도 있습니다. (예를 들어, 통과 대역 신호가 2500-7500Hz에서 존재하는 경우, BW는 반송파와 마찬가지로 5000Hz입니다.)

문맥에 대한 추가 배경 :

• 연구 중에 찾은 한 가지 방법 :
  
  • 트레이너 시퀀스가 ​​있고 주파수를 알고 있기 때문에 먼저 수신 주파수를 추정합니다.
  • 다음으로, 매체의 파동 속도, 알려진 전송 주파수 및 새로운 추정 된 도플러 편이 주파수와 관련된 비율로 전체 패킷을 리샘플링합니다.
  • 이것은 시뮬레이션에서 잘 작동하지만 약점은 주파수 추정이 매우 정확해야하며 패킷 기간 동안 도플러 편이가 변하지 않는다고 가정합니다.

패킷 지속 시간 동안 도플러가 변경 될 때 문제를 해결하는 데 사용할 수있는 다른 방법이 있습니까? 위에서 언급 한 방법에 대한 의견은 무엇입니까?

많은 감사합니다!

이것은 매우 일반적인 통신 문제입니다. 교과서에서 "주파수 동기화"를 찾으십시오. 이 책들과 관련된 주제들에 대한 전체 책들이 쓰여졌습니다. 선택하는 기술은 시스템의 특정 기능입니다. 주파수 오프셋에는 두 가지 일반적인 소스가 있습니다.

• 송신기와 수신기에서 기준 발진기 사이의 주파수 차이. 이 오류는 일반적으로 사용 가능한 타임베이스의 정밀도에 따라 작으며 약간의 비용으로 완화 할 수 있습니다. 저렴한 크리스털 발진기는 일반적으로 50 만분의 1 이상의 오차를 달성합니다 (결정이 노화됨에 따라 표류하지만). 예산이 더 큰 경우, 루비듐 표준과 같은 것을 사용할 수 있습니다.이 표준은 1 조 건의 주파수 오류 당 ~ 1 부분을 제공합니다. 보다 저렴하고 일반적인 접근 방식은 정밀 주파수 출력 (일반적으로 10MHz)을 가진 GPS 수신기를 사용하는 것입니다. GPS 성상도에서 사용할 수있는 매우 정확한 타임베이스를 사용하여 주파수를 정확하게 참조 할 수 있습니다.

• 송신기와 수신기 사이의 물리적 역학 효과. 이것이 주목할만한 주목할만한 예는 위성 통신 애플리케이션 (특히 낮은 궤도에서)이며, 여기서 위성은 지구상의 모든 관측자에 비해 매우 빠르게 이동하고 가속화됩니다. 수신기를 향한 위성의 높은 방사 속도는 도플러 편이를 야기 할 것이며, 궤도에 의해 야기 된 그 속도의 변화는 그 변화가 시간에 따라 변하게 할 것이다. 이런 종류의 다이나믹이있는 어플리케이션에서는 일반적으로 그 정도를 완화 할 수 없으므로 효과를 견딜 수있는 리시버를 구축해야합니다.

그렇다면이 경우 수신기가 송신기와 어떻게 동기화됩니까?

• 위상 또는 주파수 변조 신호에 유용한 한 가지 일반적인 방법은 위상 고정 루프 를 사용하는 것 입니다. PLL의 설계는 그 자체로 복잡한 주제이지만 본질적으로 수신기가 작동하는 동안 위상 및 주파수 오프셋을 획득하고 추적하는 데 피드백 시스템을 사용할 수 있습니다. 주파수 동기화 만 필요한 경우 주파수 잠금 루프를 대신 사용할 수 있습니다. 그들은 당신을 위해 위상 동기화를 제공하지 않지만, 종종 더 나은 획득 속성을 가지고 있습니다.

• 피드백 루프의 대안으로 주파수 또는 위상 오프셋을 추정하는 피드 포워드 접근 방식 도 있습니다 . 하나의 피드 포워드 방식은 훈련 과정을 활용하여 시퀀스 과정에서 위상 오프셋이 어떻게 변하는 지에 따라 주파수 오류를 추정합니다. 그러나 시간이 지남에 따라 주파수 오프셋이 변경되면 수신기가 따라 잡을 수 있도록 추정 절차를 반복해야합니다.

• 다른 기술은 시스템을 (합리적으로 작은) 주파수 오프셋에 견고하게 설계하는 것입니다. 차동 인코딩 된 위상 변조는 이에 대한 예입니다 (주파수 오류는 차동 디코딩 후 위상 오프셋으로 표시되지만 처리해야합니다). FSK와 같은 주파수 변조 파형은 또한 오프셋이 트랜스미터에 의해 사용되는 주파수 편차의 양에 비해 작 으면 주파수 오프셋에 대한 어느 정도의 저항을가집니다.

이 매우 짧은 요약은 실제로 잘 알려진 일부 접근법의 표면을 긁는 것입니다. 동기화는 실제적인 방법으로 해결하기 어려운 문제 일 수 있으며, 수년 동안 다양한 방법으로 많은 연구가 이루어졌습니다. 그것은 시스템이 어떻게 구성되어 있는지와 매우 중요한 변수 인 목표 SNR에 달려 있습니다. 하나의 "정확한"대답은 없습니다. 하나의 교과서 추천을 할 것입니다. Mengali의 "디지털 수신기를위한 동기화 기술" 은 매우 비싸지 만 타이밍, 위상 및 주파수 동기화에 대한 포괄적 인 텍스트입니다.