Способ помехоустойчивого приема фазоманипулированных сигналов

Изобретение относится к области радиотехники, в частности методам приема в условиях помех псевдошумовых фазоманипулированных сигналов, синтезированных на основе псевдослучайных кодовых последовательностей, применяемых в радиолокационных, радионавигационных системах и системах связи, которые используют кодовое разделение каналов доступа. Способ приема фазоманипулированных сигналов отличается от известных тем, что отсчеты принимаемого и опорного сигналов на входе корреляционного приемника предварительно подвергают перемежению в соответствии с правилом фрактального отображения, которое обладает хаотичной динамикой. Перемежение осуществляют циклически по N_max тактов в каждом цикле. Затем вычисляют значение корреляционного интеграла, сравнивают вычисленное значение корреляционного интеграла с порогом и принимают решение о наличии или отсутствии сигнала на входе приемного устройства в соответствии с заданным критерием обнаружения. Технический результат - повышение чувствительности и помехоустойчивости приемных устройств фазоманипулированных сигналов при воздействии сосредоточенных широкополосных имитирующих помех, гармонических и полигармонических помех. 2 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности методам приема фазоманипулированных сигналов, применяемых в радиолокационных, радионавигационных системах и системах связи.

Существующие способы приема псевдошумовых фазоманипулированных сигналов (ФмС) (см. Л.Е.Варакин. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985) хорошо отработаны и в настоящее время широко применяются в современных радиолокационных, радионавигационных системах и системах связи.

Наиболее близким по своей сущности к заявляемому изобретению (прототипом) следует считать способ корреляционного приема ФмС (см. Л.Е.Варакин. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985, стр.269, 350), заключающийся в том, что для их приема используется корреляционный приемник (фиг.1), реализованный с использованием коррелятора или согласованного фильтра. Последовательность операций при реализации способа (прототипа) следующая:

1. Формируют опорную псевдослучайную последовательность (ПСП), согласованную по структуре с принимаемьм сигналом;

2. При формировании опорной ПСП используют целеуказания (апририорно известные значения) по задержке фазы кода и величине доплеровского смещения частоты , которые вводят в блок формирования опорной ПСП;

3. Опорную ПСП и принимаемый ФмС перемножают посредством перемножителя сигналов;

4. Результат перемножения подают на вход интегратора и вычисляют сумму результата перемножения принимаемого и опорного сигналов на заданном интервале накопления Т_Н;

5. По истечении интервала накопления Т_Н с выхода интегратора снимают вычисленное значение корреляционного интеграла ;

6. Сравнивают вычисленное значение корреляционного интеграла с порогом;

7. По результатам сравнения с порогом, в соответствии с заданным критерием обнаружения, принимают решение о наличии или отсутствии сигнала на входе приемника. В случае принятия решения о наличии (обнаружении) сигнала текущие значения задержки фазы кода и доплеровского смещения частоты принимают в качестве начальных оценок измеряемых параметров.

Описанный выше способ приема ФмС широко используется на практике, однако ему присущи следующие недостатки:

1. При воздействии мощных широкополосных сосредоточенных помех, а также узкополосных гармонических и полигармонических помех, прием ФмС может оказаться невозможным /Овчаренко Л.А, Поддубный В.Н. Помехоустойчивость приема фазоманипулированных сигналов на фоне наиболее неблагоприятных помех. Радиотехника, 1992 г., №7-8/;

2. Огибающая функции неопределенности (ФН) ФмС вдоль оси частот (на частотно-временной плоскости) описывается функцией вида и, следовательно, уровень боковых лепестков остается достаточно высоким, что ведет к ограничению чувствительности радиоприемных устройств ФмС в системах с кодовым разделением каналов доступа и способствует увеличению вероятности ложной тревоги при решении задачи обнаружения;

3. Ширина основного лепестка функции неопределенности ФмС вдоль оси частот (на частотно-временной плоскости) также остается достаточно большой (на практике - сотни герц), что ведет к ухудшению частотной избирательности радиоприемных устройств в системах с кодовым разделением каналов доступа и также способствует увеличению вероятности ложной тревоги при решении задачи обнаружения.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости радиоприемных устройств ФмС, их чувствительности и частотной избирательности за счет уменьшения уровня боковых лепестков и ширины основного лепестка ФН вдоль частотной оси на частотно-временной плоскости.

Суть предлагаемого способа показана на Фиг.2. В отличие от прототипа, способ реализуется с использованием операции и устройств перемежения символов принимаемого (1) и опорного (2) сигналов, дополнительно введенных в структуру корреляционного приемника (Фиг.1).

При реализации способа выполняют следующую последовательность операций:

1. Формируют опорную псевдослучайную последовательность (ПСП), согласованную по структуре с принимаемьм фазоманипулированным сигналом;

2. При формировании опорной ПСП используют целеуказания (апририорно известные значения) по задержке фазы кода и величине доплеровского смещения частоты , которые вводят в блок формирования опорной ПСП;

3. Опорную ПСП и фрагмент принимаемого ФмС S_ВХ(τ, F_Д)в цифровом виде подают на входы соответствующих устройств перемежения символов принимаемого и опорного сигналов и сохраняют (запоминают) во входном буфере;

4. Выполняют перемежение символов опорной ПСП и отсчетов принимаемого ФмС по рекуррентному правилу в соответствии с законом фрактального отображения, обладающего свойством хаотичной динамики n_i+1=f(n₀, n_i), i=1…N_max. В частности, в качестве рекуррентного правила перемежения в канале опорного сигнала используют отображение , i=1…N_max. Параметр n₀ определяет начальное состояние устройства перемежения или номер отсчета сигнала, с которого начинается перемежение, а параметр N_max определяет количество шагов перемежения в одном цикле или количество символов в периоде сигналов на выходе устройства перемежения. Целое число k=1, 2, 3… (множитель для i) - фиксированная константа на всем интервале перемежения, изменение которой приводит к изменению структуры опорной ПСП на выходе устройства перемежения. Значение N_ПСП числено равно количеству символов опорного сигнала, подвергаемых перемежению, и характеризует глубину буфера перемежителя в канале опорного сигнала;

5. В качестве рекуррентного правила перемежения в канале принимаемого сигнала используют отображение , i=1…N_max.

Величина N_ВХ здесь определяет общее количество символов фрагмента входного сигнала, подвергаемого перемежению, и характеризует глубину буфера перемежителя в канале принимаемого сигнала;

6. Перемежение осуществляют циклически по N_max тактов (шагов) в каждом цикле в обоих каналах;

7. После каждого такта перемежения подают символы принимаемого и опорного сигналов на вход перемножителя и перемножают (Фиг.2);

8. Результат перемножения подают на вход интегратора и вычисляют сумму результата перемножения принимаемого и опорного сигналов на заданном интервале времени Т_Н, которое пропорционально заданной величине N_max;

9. По истечении интервала накопления длительностью Т_Н с выхода интегратора снимают вычисленное значение корреляционного интеграла для сигналов, подвергшихся перемежению, т.е. для входного и опорного сигналов;

10. Сравнивают вычисленное значение корреляционного интеграла с порогом;

11. При необходимости подают на вход устройства перемежения в канале принимаемого сигнала следующий фрагмент ФмС, содержащий N_ВХ - цифровых отсчетов, и повторяют п.п.3-12.

12. В соответствии с заданным критерием обнаружения принимают решение о наличии или отсутствии сигнала на входе приемника. В случае принятия решения о наличии (об обнаружении) сигнала текущие значения задержки фазы кода и доплеровского смещения частоты . принимают в качестве начальных оценок измеряемых параметров сигнала.

Предлагаемый способ приема ФмС свободен от недостатков прототипа и обеспечивает получение следующих преимуществ:

1. Способ обеспечивает декорреляцию отсчетов помеховых сигналов (разрушение структуры помехового сигнала) на входе приемника при сохранении возможности когерентного накопления полезного сигнала после перемежения вследствие известного закона перемежения , i=1…N_max, характеризуемого наличием хаотичной динамики изменения номера отсчета сигнала n_i подлежащего перемежению на i-м такте (см. Морозов А.Д. Введение в теорию фракталов. - Москва - Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2004, 160 с.). Тем самым повышается устойчивость приемника по отношению к широкополосным сосредоточенным, узкополосным гармоническим и полигармоническим помехам;

2. Способ, в зависимости от значения N_max, позволяет адаптивно управлять размерностью (длительностью) сигналов на выходе устройства перемежения (на входе коррелятора, см. Фиг.2);

3. Способ, в зависимости от значения N_ВХ (глубины буфера перемежения), позволяет адаптивно «управлять» уровнем боковых лепестков и шириной основного лепестка ФН сигнала на выходе перемежителя. Тем самым повышается чувствительность приемного устройства ФмС в системах с кодовым разделением каналов и улучшается его частотная избирательность.

Способ помехоустойчивого корреляционного приема фазоманипулированных (ФМ) сигналов, основанный на перемножении отсчетов принимаемого ФМ сигнала и опорной псевдослучайной последовательности (ПСП), интегрировании результата перемежения, сравнении вычисленного значения корреляционного интеграла с порогом и принятии решения о наличии или отсутствии сигнала в соответствии с заданным критерием обнаружения, отличающийся тем, что отсчеты принимаемого ФМ сигнала и опорной ПСП на входе корреляционного приемника предварительно подвергают перемежению в соответствии с рекуррентным правилом фрактального отображения, которое характеризуется наличием свойства хаотичной динамики изменения номера n_i отсчета сигнала, подлежащего перемежению на i-м такте, в частности , i=1…N_max для принимаемого ФМ сигнала и , i=1…N_max для опорной ПСП, где параметр n₀ - определяет начальное состояние устройства перемежения или номер отсчета сигнала, с которого начинается перемежение, параметр N_max - определяет количество тактов перемежения в одном цикле или количество символов в периоде сигналов на выходе устройства перемежения, целое число k=1, 2, 3… - фиксированная константа на всем интервале перемежения, значение N_ПСП - числено равно количеству символов опорной ПСП, подвергаемых перемежению, значение N_вх - численно равно количеству символов фрагмента принимаемого ФМ сигнала, подвергаемого перемежению, перемежение осуществляют циклически по N_max тактов перемежения в каждом цикле, перемножают отсчеты принимаемого ФМ сигнала и опорной ПСП после перемежения, суммируют результаты перемножения принимаемого ФМ сигнала и опорной ПСП на заданном интервале накопления, который пропорционален заданной величине N_max и формируют значение корреляционного интеграла для принимаемого ФМ сигнала и опорной ПСП, подвергшихся перемежению.