Устойчивость слежения за задержкой фазоманипулированных сигналов с расширением спектра в системах синхронизации радиотехнических систем

The issues of ensuring the stability of delay tracking in synchronization systems of radio engineering systems when receiving phase-shift keyed signals with spectrum expansion based on pseudorandom sequences are considered. When working with moving objects, the delay of the received signal continuously changes, synchronization errors occur, and the quality of signal reception largely depends on the stability of the tracking scheme for the delay, characterized by the probability of tracking failure. Delay tracking is usually considered as the main task of the synchronization system of the considered radio systems with phase-manipulated signals with spectrum expansion based on pseudo-random sequences. The effect of synchronization errors when tracking the delay of a received phase-shift keyed signal with a spectrum extension based on pseudorandom sequences on the probability of tracking failure is studied. The calculation method is used to obtain families of dependences of the probability of tracking failure on the values of random and systematic components of the delay tracking error, normalized to the capture band of the time discriminator of the delay tracking scheme for various combinations of these parameters. The areas of weak and strong influence of the value of tracking errors over the delay of the received signal on the probability of tracking failure are determined. The nature of impact of random and systematic components of tracking error on the probability of failure of tracking was analyzed and it was found that in the General case is the ambiguity of normalized mean square of tracking error as the optimization criterion while minimizing the likelihood of tracking loss. Calculations performed for a wide range of changes in the normalized delay tracking errors show that to ensure a given quality of signal reception in a radio system with phase-shift keyed signals with spectrum expansion based on pseudorandom sequences, a joint choice of parameters of the delay tracking system that determine the value of random and systematic components of the tracking error is necessary. The results obtained can be used to analyze the characteristics of synchronization systems that monitor the parameters of received signals with a spectrum extension, and to justify the technical solutions of the synchronization system that provide the required quality of signal reception in information and measurement of radio-electronic systems.Рассмотриваются вопросы обеспечения устойчивости слежения за задержкой в системах синхронизации радиотехнических систем при приеме фазоманипулированных сигналов с расширением спектра на основе псевдослучайных последовательностей. При работе с подвижными объектами задержка принимаемого сигнала непрерывно меняется, возникают ошибки синхронизации, и качество приема сигналов в значительной степени зависит от устойчивости работы схемы слежения за задержкой, характеризуемой вероятностью срыва слежения. Слежение за задержкой, как правило, рассматривается в качестве основной задачи синхронизации радиотехнических систем с фазоманипулированными сигналами с расширением спектра на основе псевдослучайных последовательностей. Исследовано влияние ошибок синхронизации при слежении за задержкой принимаемого фазоманипулированного сигнала с расширением спектра на основе псевдослучайных последовательностей на вероятность срыва слежения. Расчетным методом получены семейства зависимостей вероятности срыва слежения от величин случайной и систематической составляющих ошибки слежения за задержкой, нормированных к полосе захвата временного дискриминатора, при различных сочетаниях этих параметров. Определены области слабого и сильного влияния величины ошибок слежения за задержкой принимаемого сигнала на вероятность срыва слежения. Проанализирован характер влияния случайной и систематической составляющих ошибки слежения за задержкой на вероятность срыва слежения. Установлено, что в общем случае имеет место неоднозначность среднего квадрата нормированной ошибки слежения за задержкой как критерия оптимизации при выборе параметров системы синхронизации. Расчеты, проведенные для широкого диапазона изменения нормированных ошибок слежения за задержкой, показывают, что для обеспечения заданного качества приема сигналов в радиотехнической системе с фазоманипулированными сигналами с расширением спектра на основе псевдослучайных последовательностей необходим совместный выбор параметров системы синхронизации, определяющих величину случайной и систематической составляющих ошибки слежения за задержкой. Полученные результаты могут быть использованы при анализе характеристик систем синхронизации информационных и измерительных радиотехнических систем и при обосновании технических решений, обеспечивающих требуемое качество приема фазоманипулированных сигналов с расширением спектра на основе псевдослучайных последовательностей

Устойчивость слежения за задержкой фазоманипулированных сигналов с расширением спектра в системах синхронизации радиотехнических систем

Рассмотриваются вопросы обеспечения устойчивости слежения за задержкой в системах синхронизации радиотехнических систем при приеме фазоманипулированных сигналов с расширением спектра на основе псевдослучайных последовательностей. При работе с подвижными объектами задержка принимаемого сигнала непрерывно меняется, возникают ошибки синхронизации, и качество приема сигналов в значительной степени зависит от устойчивости работы схемы слежения за задержкой, характеризуемой вероятностью срыва слежения. Слежение за задержкой, как правило, рассматривается в качестве основной задачи синхронизации радиотехнических систем с фазоманипулированными сигналами с расширением спектра на основе псевдослучайных последовательностей. Исследовано влияние ошибок синхронизации при слежении за задержкой принимаемого фазоманипулированного сигнала с расширением спектра на основе псевдослучайных последовательностей на вероятность срыва слежения. Расчетным методом получены семейства зависимостей вероятности срыва слежения от величин случайной и систематической составляющих ошибки слежения за задержкой, нормированных к полосе захвата временного дискриминатора, при различных сочетаниях этих параметров. Определены области слабого и сильного влияния величины ошибок слежения за задержкой принимаемого сигнала на вероятность срыва слежения. Проанализирован характер влияния случайной и систематической составляющих ошибки слежения за задержкой на вероятность срыва слежения. Установлено, что в общем случае имеет место неоднозначность среднего квадрата нормированной ошибки слежения за задержкой как критерия оптимизации при выборе параметров системы синхронизации. Расчеты, проведенные для широкого диапазона изменения нормированных ошибок слежения за задержкой, показывают, что для обеспечения заданного качества приема сигналов в радиотехнической системе с фазоманипулированными сигналами с расширением спектра на основе псевдослучайных последовательностей необходим совместный выбор параметров системы синхронизации, определяющих величину случайной и систематической составляющих ошибки слежения за задержкой. Полученные результаты могут быть использованы при анализе характеристик систем синхронизации информационных и измерительных радиотехнических систем и при обосновании технических решений, обеспечивающих требуемое качество приема фазоманипулированных сигналов с расширением спектра на основе псевдослучайных последовательностей

TDRSS telecommunications study. Phase 1: Final report

A parametric analysis of the telecommunications support capability of the Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS) was performed. Emphasis was placed on maximizing support capability provided to the user while minimizing impact on the user spacecraft. This study evaluates the present TDRSS configuration as presented in the TDRSS Definition Phase Study Report, December 1973 to determine potential changes for improving the overall performance. In addition, it provides specifications of the user transponder equipment to be used in the TDRSS

Adaptive Interference Mitigation in GPS Receivers

Satellite navigation systems (GNSS) are among the most complex radio-navigation systems, providing positioning, navigation, and timing (PNT) information. A growing number of public sector and commercial applications rely on the GNSS PNT service to support business growth, technical development, and the day-to-day operation of technology and socioeconomic systems. As GNSS signals have inherent limitations, they are highly vulnerable to intentional and unintentional interference. GNSS signals have spectral power densities far below ambient thermal noise. Consequently, GNSS receivers must meet high standards of reliability and integrity to be used within a broad spectrum of applications. GNSS receivers must employ effective interference mitigation techniques to ensure robust, accurate, and reliable PNT service. This research aims to evaluate the effectiveness of the Adaptive Notch Filter (ANF), a precorrelation mitigation technique that can be used to excise Continuous Wave Interference (CWI), hop-frequency and chirp-type interferences from GPS L1 signals. To mitigate unwanted interference, state-of-the-art ANFs typically adjust a single parameter, the notch centre frequency, and zeros are constrained extremely close to unity. Because of this, the notch centre frequency converges slowly to the target frequency. During this slow converge period, interference leaks into the acquisition block, thus sabotaging the operation of the acquisition block. Furthermore, if the CWI continuously hops within the GPS L1 in-band region, the subsequent interference frequency is locked onto after a delay, which means constant interference occurs in the receiver throughout the delay period. This research contributes to the field of interference mitigation at GNSS's receiver end using adaptive signal processing, predominately for GPS. This research can be divided into three stages. I first designed, modelled and developed a Simulink-based GPS L1 signal simulator, providing a homogenous test signal for existing and proposed interference mitigation algorithms. Simulink-based GPS L1 signal simulator provided great flexibility to change various parameters to generate GPS L1 signal under different conditions, e.g. Doppler Shift, code phase delay and amount of propagation degradation. Furthermore, I modelled three acquisition schemes for GPS signals and tested GPS L1 signals acquisition via coherent and non-coherent integration methods. As a next step, I modelled different types of interference signals precisely and implemented and evaluated existing adaptive notch filters in MATLAB in terms of Carrier to Noise Density (\u1d436/\u1d4410), Signal to Noise Ratio (SNR), Peak Degradation Metric, and Mean Square Error (MSE) at the output of the acquisition module in order to create benchmarks. Finally, I designed, developed and implemented a novel algorithm that simultaneously adapts both coefficients in lattice-based ANF. Mathematically, I derived the full-gradient term for the notch's bandwidth parameter adaptation and developed a framework for simultaneously adapting both coefficients of a lattice-based adaptive notch filter. I evaluated the performance of existing and proposed interference mitigation techniques under different types of interference signals. Moreover, I critically analysed different internal signals within the ANF structure in order to develop a new threshold parameter that resets the notch bandwidth at the start of each subsequent interference frequency. As a result, I further reduce the complexity of the structural implementation of lattice-based ANF, allowing for efficient hardware realisation and lower computational costs. It is concluded from extensive simulation results that the proposed fully adaptive lattice-based provides better interference mitigation performance and superior convergence properties to target frequency compared to traditional ANF algorithms. It is demonstrated that by employing the proposed algorithm, a receiver is able to operate with a higher dynamic range of JNR than is possible with existing methods. This research also presents the design and MATLAB implementation of a parameterisable Complex Adaptive Notch Filer (CANF). Present analysis on higher order CANF for detecting and mitigating various types of interference for complex baseband GPS L1 signals. In the end, further research was conducted to suppress interference in the GPS L1 signal by exploiting autocorrelation properties and discarding some portion of the main lobe of the GPS L1 signal. It is shown that by removing 30% spectrum of the main lobe, either from left, right, or centre, the GPS L1 signal is still acquirable

Deep Space Telecommunications Systems Engineering

Descriptive and analytical information useful for the optimal design, specification, and performance evaluation of deep space telecommunications systems is presented. Telemetry, tracking, and command systems, receiver design, spacecraft antennas, frequency selection, interference, and modulation techniques are addressed

Proceedings of the Second International Mobile Satellite Conference (IMSC 1990)

Presented here are the proceedings of the Second International Mobile Satellite Conference (IMSC), held June 17-20, 1990 in Ottawa, Canada. Topics covered include future mobile satellite communications concepts, aeronautical applications, modulation and coding, propagation and experimental systems, mobile terminal equipment, network architecture and control, regulatory and policy considerations, vehicle antennas, and speech compression

Proceedings of the Third International Mobile Satellite Conference (IMSC 1993)

Satellite-based mobile communications systems provide voice and data communications to users over a vast geographic area. The users may communicate via mobile or hand-held terminals, which may also provide access to terrestrial cellular communications services. While the first and second International Mobile Satellite Conferences (IMSC) mostly concentrated on technical advances, this Third IMSC also focuses on the increasing worldwide commercial activities in Mobile Satellite Services. Because of the large service areas provided by such systems, it is important to consider political and regulatory issues in addition to technical and user requirements issues. Topics covered include: the direct broadcast of audio programming from satellites; spacecraft technology; regulatory and policy considerations; advanced system concepts and analysis; propagation; and user requirements and applications

Comparative studies of conceptual design and qualification procedures for a Mars probe/lander. Volume V - Subsystem and technical analyses. Book 3 - Telecommunications, radar systems and power Final report

Telecommunication, electrical power and radar subsystem studies for Mars prob