วิธีการประมาณและชดเชยการเปลี่ยน doppler ในสัญญาณไร้สาย

ฉันสงสัยว่ามีวิธีการใดที่ดีสำหรับการประมาณค่า (และการชดเชยตามมา) ของการเปลี่ยน doppler สำหรับสัญญาณที่ส่งไม่ว่าจะเป็นอะคูสติกหรือ RF ในบริบทของการสื่อสาร

คำถาม: โดยเฉพาะถ้าระดับของการเปลี่ยนแปลงของ doppler เปลี่ยนแปลงไปตามระยะเวลาของแพ็คเก็ตวิธีที่ดีที่สุดในการประเมิน (ติดตามมัน) แล้วชดเชยมัน สมมติว่าเรามีลำดับผู้ฝึกสอน คุณอาจจะถือว่าสัญญาณ passband BW เป็นไปตามลำดับของผู้ให้บริการ (เช่นหากสัญญาณ passband อยู่ระหว่าง 2500-7500 Hz, BW ของมันคือ 5000Hz เช่นเดียวกับผู้ให้บริการ)

พื้นหลังเพิ่มเติมบางส่วนสำหรับบริบท:

• วิธีหนึ่งที่ฉันค้นพบระหว่างการวิจัยของฉัน:
  
  • เนื่องจากฉันมีลำดับผู้ฝึกสอนและรู้ความถี่ก่อนอื่นฉันจึงประเมินความถี่ที่ได้รับ
  • ต่อไปฉันจะสุ่มตัวอย่างแพ็กเก็ตใหม่ทั้งหมดตามอัตราส่วนที่เกี่ยวข้องกับความเร็วของคลื่นในสื่อกลางความถี่ที่ฉันรู้จักที่ส่งมาและ doppler ที่คาดคะเนใหม่ของฉันเปลี่ยนความถี่
  • สิ่งนี้ทำงานได้ดีในการจำลอง แต่จุดอ่อนคือการประมาณความถี่ต้องแม่นยำมากและยังถือว่าการเปลี่ยน doppler ไม่เปลี่ยนแปลงในช่วงระยะเวลาของแพ็กเก็ต

มีวิธีอื่นใดที่สามารถใช้ในการแก้ปัญหาเมื่อ doppler เปลี่ยนแปลงในช่วงระยะเวลาของแพ็กเก็ตหรือไม่ ความคิดเห็นของวิธีการข้างต้นคืออะไร?

ขอบคุณมาก!

นี่เป็นปัญหาการสื่อสารที่พบบ่อยมาก ดูในตำราสำหรับ "การซิงโครไนซ์ความถี่"; มีการเขียนหนังสือทั้งเล่มในหัวข้อเหล่านี้และหัวข้อที่เกี่ยวข้อง เทคนิคที่คุณจะเลือกเป็นฟังก์ชั่นเฉพาะของระบบของคุณ การชดเชยความถี่มีสองแหล่งที่มาทั่วไป:

• ความแตกต่างของความถี่ระหว่างออสซิลเลเตอร์อ้างอิงที่ตัวส่งและตัวรับ ข้อผิดพลาดนี้มักจะมีขนาดเล็กขึ้นอยู่กับความแม่นยำของฐานเวลาที่มีอยู่และสามารถลดค่าใช้จ่ายได้บ้าง โดยทั่วไปแล้วออสซิลเลเตอร์คริสตัลราคาถูกจะได้รับข้อผิดพลาดถึง 50 ส่วนต่อล้านหรือดีกว่า (แม้ว่าจะลอยไปตามยุคคริสตัล) หากคุณมีงบประมาณมากขึ้นคุณสามารถใช้บางอย่างเช่นรูบิเดียมมาตรฐานซึ่งมีข้อผิดพลาดความถี่ ~ 1 ส่วนต่อล้านล้าน วิธีที่ถูกและใช้กันทั่วไปมากขึ้นคือการใช้ตัวรับสัญญาณ GPS ที่มีเอาต์พุตความถี่ที่แม่นยำ (โดยทั่วไปคือ 10 MHz) ฐานเวลาที่มีความแม่นยำสูงที่มีอยู่จากกลุ่มดาว GPS สามารถใช้ในการฝึกอบรมการอ้างอิงความถี่ได้อย่างแม่นยำ

• ผลกระทบทางพลศาสตร์ทางกายภาพระหว่างตัวส่งและตัวรับ ตัวอย่างที่น่าสังเกตอย่างหนึ่งในเรื่องนี้สำหรับการใช้งานการสื่อสารผ่านดาวเทียม (โดยเฉพาะในวงโคจรที่ต่ำกว่า) ซึ่งดาวเทียมกำลังเคลื่อนที่ (และเร่งความเร็ว) อย่างรวดเร็วเมื่อเทียบกับผู้สังเกตการณ์บนโลก ความเร็วรอบสูงของดาวเทียมที่มีต่อเครื่องรับจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของดอปเลอร์และการเปลี่ยนแปลงความเร็วใด ๆ ที่เกิดจากวงโคจรของมันจะทำให้การเปลี่ยนแปลงนั้นเปลี่ยนไปตามกาลเวลา ในแอปพลิเคชันที่คุณมีการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้โดยทั่วไปคุณไม่สามารถลดได้มากนักดังนั้นคุณจึงเหลือผู้สร้างผู้รับที่ทนต่อเอฟเฟกต์

ดังนั้นผู้รับจะประสานกับเครื่องส่งสัญญาณในกรณีเหล่านี้ได้อย่างไร

• หนึ่งในวิธีการทั่วไปที่มีประโยชน์สำหรับขั้นตอนหรือตัวอย่างสัญญาณความถี่ modulated คือการใช้เฟสล็อกลูป การออกแบบ PLL นั้นเป็นหัวข้อที่ซับซ้อนในตัวเอง แต่โดยพื้นฐานแล้วพวกมันคือระบบป้อนกลับสามารถใช้ในการรับและติดตามเฟสและความถี่ออฟเซ็ตในขณะที่ผู้รับของคุณกำลังทำงาน หากคุณต้องการการซิงโครไนซ์ความถี่เท่านั้นคุณสามารถใช้การวนซ้ำที่ถูกล็อกแทนได้ แม้ว่าพวกเขาจะไม่ให้การซิงโครไนซ์เฟสให้คุณ แต่พวกเขามักจะมีคุณสมบัติการได้มาที่ดีขึ้น

• นอกจากนี้ยังมีวิธีป้อนค่าล่วงหน้าเพื่อประเมินความถี่หรือชดเชยเฟส วิธีป้อนข้อมูลไปข้างหน้าอย่างใดอย่างหนึ่งจะใช้ประโยชน์จากลำดับการฝึกอบรมของคุณเพื่อประเมินข้อผิดพลาดความถี่ขึ้นอยู่กับว่าเฟสชดเชยการเปลี่ยนแปลงตลอดระยะเวลาของลำดับอย่างไร หากความถี่ตรงข้ามเปลี่ยนไปเมื่อเวลาผ่านไปคุณจะต้องทำขั้นตอนการประมาณค่าซ้ำเพื่อให้ผู้รับของคุณสามารถติดต่อได้

• อีกเทคนิคหนึ่งคือการออกแบบระบบของคุณให้มีความทนทานต่อการชดเชยความถี่ (ขนาดเล็กพอสมควร) การมอดูเลตเฟสที่เข้ารหัสต่างกันเป็นตัวอย่างของสิ่งนี้ (แม้ว่าข้อผิดพลาดความถี่จะแสดงเป็นเฟสออฟเซ็ตหลังจากการถอดรหัสแบบดิฟเฟอเรนเชียลซึ่งต้องจัดการ) รูปคลื่นที่ปรับความถี่เช่น FSK ยังมีระดับความต้านทานต่อการชดเชยความถี่บางระดับตราบใดที่การชดเชยมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับปริมาณของการเบี่ยงเบนความถี่ที่ใช้โดยเครื่องส่งสัญญาณ

บทสรุปสั้น ๆ นี้จริง ๆ เพียงแค่รอยขีดข่วนพื้นผิวของวิธีที่รู้จักกันดีบางอย่าง การซิงโครไนซ์อาจเป็นปัญหายากที่จะแก้ไขในทางปฏิบัติและมีการวิจัยมากมายในหลายปีที่ผ่านมาในวิธีที่แตกต่างกัน มันจะขึ้นอยู่กับว่าระบบของคุณมีโครงสร้างอย่างไรและหนึ่งตัวแปรที่สำคัญมาก: SNR เป้าหมาย ไม่มีคำตอบ "ถูกต้อง" เดียว ฉันจะแนะนำตำราเรียนหนึ่งข้อ ในขณะที่มันมีราคาแพงมาก"เทคนิคการซิงโครไนซ์สำหรับเครื่องรับสัญญาณดิจิตอล" โดย Mengaliเป็นข้อความที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการซิงโครไนซ์จังหวะเวลาและความถี่