Способ определения пространственных параметров элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы

Изобретение относится к области радиотехнических систем и может быть использовано для пассивного определения мобильным измерительным пунктом пространственных параметров, например углового положения, элементов широкополосных телекоммуникационных систем. Техническим результатом является определение пространственных параметров элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы, которое не требует знания действительных частот излучения широкополосных источников радиоизлучений и применения сложных многоканальных устройств. Для этого вводят операции оценивания количества и значения используемых в принятых широкополосных сигналах характерных частот , : для источника ППРЧ сигналов по s₂(t) оценивают количество используемых в принятой реализации ППРЧ сигнала частотных позиций и величины частот позиций - характерных частот принимаемого ППРЧ сигнала , , зависящих от углового положения β₂ источника ППРЧ сигналов относительно вектора скорости мобильного приемного пункта; для источника ЛЧМ сигналов по s₃(t) оценивают величины минимальных и максимальных частот диапазонов частот принимаемого ЛЧМ сигнала , , зависящих от углового положения β₃ источника ЛЧМ сигналов относительно вектора скорости мобильного приемного пункта, выполнения тактовой синхронизации для цифровых отсчетов широкополосных сигналов, для источников ППРЧ и ЛЧМ сигналов демодуляции, декодирования и извлечения информационных сообщений в соответствии с частотно-временным планом, использования успешного извлечения информационных сообщений в качестве критерия правильности оценки величин характерных частот , принимаемых широкополосных сигналов, определения пространственных параметров , элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы, на основе разностей оценок характерных частот , принимаемых широкополосных сигналов и модуля вектора скорости мобильного приемного пункта . 1 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехнических систем и может быть использовано для пассивного определения мобильным измерительным пунктом пространственных параметров, например, углового положения, элементов широкополосных телекоммуникационных систем.

Известен разностно-дальномерный способ определения углового положения источника радиоизлучения (ИРИ) (1 - Клименко Н.Н., Клименко С.В. Современное состояние теории и практики радиоинтерферометрии // Зарубежная радиоэлектроника, 1990. - №1. - С. 3-14). Он заключается в приеме сигналов ИРИ двумя взаимосвязанными измерительными пунктами с известными координатами, вычислении задержки времени прихода сигналов для этой пары измерительных пунктов, формировании гиперболоида, на основе которого определяют угловое положение ИРИ.

Недостатком способа является необходимость использования двух измерительных пунктов и системы связи между ними. При этом все измерения должны производиться синхронно, что влечет необходимость применения сложной системы единого времени и, следовательно, усложняет техническую реализацию.

Известен доплеровский способ определения углового положения ИРИ (2 - С. 267-269, Рембовский A.M., Ашихмин А.В., Козьмин В.А. Радиомониторинг: задачи, методы, средства // М: Горячая линия - Телеком, 2006. - 492 с.). Он заключается в приеме сигнала ИРИ мобильным измерительным пунктом с известными координатами, измерении частоты ƒ_изм. излучения ИРИ и вектора скорости мобильного измерительного пункта, на основе которых при известной действительной частоте ƒ_изл излучения ИРИ осуществляется определение углового положения ИРИ, относительно вектора скорости мобильного измерительного пункта:

где с - скорость распространения радиоволны;

β - угол между вектором скорости мобильного измерительного пункта и направлением на ИРИ.

Недостатком способа является необходимость знания действительной частоты излучения ИРИ ƒ_изл.

Известен корреляционно-интерферометрический способ определения углового положения ИРИ на основе разностей фаз сигналов на элементах антенной системы (3 - С. 269-274, Рембовский A.M., Ашихмин А.В., Козьмин В.А. Радиомониторинг: задачи, методы, средства // М: Горячая линия - Телеком, 2006. - 492 с.).

Недостатком способа является необходимость применения сложного многоканального устройства для их реализации.

Известен способ определения углового положения источника OFDM сигналов (4 - Патент РФ №2688927, МПК: (2006.01) G01S 5/00. Способ определения углового положения источника OFDM сигналов. Патентообладатель - РФ, от имени которой выступает МО РФ. Аверьянов А.В., Гончаров П.П., Емельянов Р.В., Строцев А.А. Публ. - 23.05.2019 г.), принятый за прототип. Он реализуется в виде следующей последовательности операций: принимают и преобразуют в цифровую форму одноканальным цифровым приемником аналоговый сигнал s₁(t) от источника OFDM сигналов, во время приема и преобразования аналогового сигнала измеряют и запоминают значения направления и модуля вектора скорости мобильного приемного пункта, оценивают количество используемых в принятой реализации OFDM сигнала подканалов R₁ и величины частот поднесущих - характерных частот принимаемого OFDM сигнала , , зависящих от углового положения β₁ источника OFDM сигналов относительно вектора скорости мобильного приемного пункта, выполняют синхронизацию частот поднесущих принимаемого OFDM сигнала , и частот поднесущих, используемых при демультиплексировании OFDM сигнала с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ), выполняют тактовую синхронизацию для цифровых отсчетов OFDM сигнала, для источника OFDM сигналов демультиплексируют подканалы с помощью БПФ, демодулируют сигналы для каждого подканала, в соответствии с используемой манипуляцией, декодируют и извлекают информационные сообщения подканалов OFDM сигнала, используют успешное извлечение информационных сообщений в качестве критерия правильности оценки величин частот поднесущих - характерных частот принимаемого OFDM сигнала , , определяют угловое положение источника OFDM сигнала на основе разностей оценок частот поднесущих принимаемого OFDM сигнала , и модуля вектора скорости мобильного приемного пункта .

Способ обеспечивает определение углового положения источника OFDM сигналов, которое не требует знания действительной частоты излучения ИРИ и применения сложных многоканальных устройств.

Недостатком способа-прототипа является невозможность определения пространственных параметров элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы, у которых широкополосный сигнал формируется не только за счет технологии OFDM, но и на основе технологии псевдослучайной перестройки рабочей частоты (ППРЧ) или линейной частотной модуляции (ЛЧМ).

Технической проблемой является отсутствие технических средств определения пространственных параметров элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы, простых в реализации и не использующих значение действительной частоты излучения.

Для решения технической проблемы предлагается способ определения пространственных параметров элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы, при котором принимают и преобразуют в цифровую форму одноканальным цифровым приемником аналоговый сигнал s₁(t) от источника OFDM сигналов, во время приема и преобразования аналогового сигнала измеряют и запоминают значения направления и модуля вектора скорости мобильного приемного пункта, оценивают количество используемых в принятой реализации OFDM сигнала подканалов R₁ и величины частот поднесущих - характерных частот принимаемого OFDM сигнала , , зависящих от углового положения β₁ источника OFDM сигналов относительно вектора скорости мобильного приемного пункта, выполняют синхронизацию частот поднесущих принимаемого OFDM сигнала , и частот поднесущих, используемых при демультиплексировании OFDM сигнала, выполняют тактовую синхронизацию для цифровых отсчетов OFDM сигнала, для источника OFDM сигналов демультиплексируют подканалы с помощью БПФ, демодулируют сигналы для каждого подканала, в соответствии с используемой манипуляцией, декодируют и извлекают информационные сообщения подканалов OFDM сигнала, используют успешное извлечение информационных сообщений в качестве критерия правильности оценки величин частот поднесущих - характерных частот принимаемого OFDM сигнала , , определяют угловое положение источника OFDM сигнала на основе разностей оценок частот поднесущих принимаемого OFDM сигнала , и модуля вектора скорости мобильного приемного пункта .

Согласно изобретению, дополнительно, одновременно с приемом и преобразованием в цифровую форму одноканальным цифровым приемником аналогового сигнала s₁(t) от источника OFDM сигналов выполняют прием и преобразование в цифровую форму одноканальным цифровым приемником аналогового сигнала s₂(t) от источника сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ) и сигнала s₃(t) от источника сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), после измерения и запоминания значений направления и модуля вектора скорости мобильного приемного пункта, и одновременно с оценкой количества используемых в принятой реализации OFDM сигнала подканалов R₁ и величины частот поднесущих - характерных частот принимаемого OFDM сигнала , , оценивают количество и значения используемых в принятых широкополосных сигналах характерных частот , : для источника ППРЧ сигналов по s₂(t) оценивают количество используемых в принятой реализации ППРЧ сигнала частотных позиций R₂ и величины частот позиций - характерных частот принимаемого ППРЧ сигнала , , зависящих от углового положения β₂ источника ППРЧ сигналов относительно вектора скорости мобильного приемного пункта, для источника ЛЧМ сигналов по s₃(t) оценивают величины минимальных и максимальных частот диапазонов частот принимаемого ЛЧМ сигнала , , зависящих от углового положения β₃ источника ЛЧМ сигналов относительно вектора скорости мобильного приемного пункта, одновременно с выполнением тактовой синхронизации для цифровых отсчетов OFDM сигнала выполняют тактовую синхронизацию для цифровых отсчетов широкополосных сигналов, одновременно с демультиплексированием, демодулированием, декодированием и извлечением информационных сообщений подканалов OFDM сигнала для источников ППРЧ и ЛЧМ сигналов демодулируют, декодируют и извлекают информационные сообщения в соответствии с частотно-временным планом, используют успешное извлечение информационных сообщений в качестве критерия правильности оценки величин характерных частот , принимаемых широкополосных сигналов, определяют пространственные параметры элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы, на основе разностей оценок характерных частот , принимаемых широкополосных сигналов и модуля вектора скорости мобильного приемного пункта .

Техническим результатом является определение пространственных параметров элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы, которое не требует знания действительных частот излучения широкополосных источников радиоизлучений и применения сложных многоканальных устройств.

Указанный технический результат достигают за счет введения новых операций: выполнения приема и преобразования в цифровую форму одноканальным цифровым приемником аналогового сигнала s₂(t) от источника ППРЧ сигнала и сигнала s₃(t) от источника ЛЧМ сигналов, оценивания количества и значений используемых в принятых широкополосных сигналах характерных частот , : для источника ППРЧ сигналов по s₂(t) оценивания количества используемых в принятой реализации ППРЧ сигнала частотных позиций R₂ и величины частот позиций - характерных частот принимаемого ППРЧ сигнала , , зависящих от углового положения β₂ источника ППРЧ сигналов относительно вектора скорости мобильного приемного пункта, для источника ЛЧМ сигналов по s₃(t) оценивания величины минимальных и максимальных частот диапазонов принимаемого ЛЧМ сигнала , , зависящих от углового положения β₃ источника ЛЧМ сигналов относительно вектора скорости мобильного приемного пункта, выполнения тактовой синхронизации для цифровых отсчетов широкополосных сигналов, для источников ППРЧ и ЛЧМ сигналов демодуляции, декодирования и извлечения информационных сообщений в соответствии с частотно-временным планом, использования успешного извлечения информационных сообщений в качестве критерия правильности оценки величин характерных частот , принимаемых широкополосных сигналов, определения пространственных параметров , элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы, на основе разностей оценок характерных частот , принимаемых широкополосных сигналов и модуля вектора скорости мобильного приемного пункта .

На фиг. приведена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ определения пространственных параметров элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы.

Сочетание отличительных признаков и свойств предлагаемого способа из литературы не известны, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.

Способ определения пространственных параметров элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы, реализуется следующим образом:

1 Принимают и преобразуют в цифровую форму одноканальным цифровым приемником аналоговый сигнал s₁(t) от источника OFDM сигналов, s₂(t)от источника ППРЧ сигналов, s₃(t) от источника ЛЧМ сигналов.

2 Во время приема и преобразования аналогового сигнала измеряют и запоминают значения направления и модуля вектора скорости мобильного приемного пункта.

3 Оценивают количество и значения используемых в принятых широкополосных сигналах характерных частот ,

3.1 для источника OFDM сигналов по s₁(t) оценивают количество используемых в принятой реализации OFDM сигнала подканалов R₁ и величины частот поднесущих - характерных частот принимаемого OFDM сигнала , , зависящих от углового положения β₁ источника OFDM сигналов относительно вектора скорости мобильного приемного пункта;

3.2 для источника ППРЧ сигналов по s₂(t) оценивают количество используемых в принятой реализации ППРЧ сигнала частотных позиций R₂ и величины частот позиций - характерных частот принимаемого ППРЧ сигнала , , зависящих от углового положения β₂ источника ППРЧ сигналов относительно вектора скорости мобильного приемного пункта;

3.3 для источника ЛЧМ сигналов по s₃(t) оценивают величины минимальных и максимальных частот диапазонов принимаемого ЛЧМ сигнала , , зависящих от углового положения β₃ источника ЛЧМ сигналов относительно вектора скорости мобильного приемного пункта.

4 Выполняют синхронизацию частот поднесущих принимаемого OFDM сигнала , и частот поднесущих, используемых при демультиплексировании OFDM сигнала с помощью БПФ.

5 Выполняют тактовую синхронизацию для цифровых отсчетов широкополосных сигналов.

6 Для источника OFDM сигналов:

6.1 демультиплексируют подканалы с помощью БПФ;

6.2 демодулируют сигналы для каждого подканала, в соответствии с используемой манипуляцией;

6.3 декодируют и извлекают информационные сообщения подканалов OFDM сигнала.

7 Для источников ППРЧ и ЛЧМ сигналов демодулируют, декодируют и извлекают информационные сообщения в соответствии с частотно-временным планом.

8 Используют успешное извлечение информационных сообщений в качестве критерия правильности оценки величин характерных частот , принимаемых широкополосных сигналов.

9 Определяют пространственные параметры , элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы, на основе разностей оценок характерных частот , принимаемых широкополосных сигналов и модуля вектора скорости мобильного приемного пункта .

Для реализации пункта 1 аналоговый сигнал s₁(t) от источника OFDM сигналов, как и в способе-прототипе, принимают и преобразуют в цифровую форму в виде комплексных отсчетов с помощью одноканального цифрового приемника OFDM сигналов, расположенного на мобильном приемном пункте. Приемник определяет протокол передачи и помехоустойчивого кодирования обрабатываемых информационных сообщений OFDM сигнала, например (5 - IEEE 802.11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications), (6 - IEEE 802.16 Working Group, IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks), и передает в блок синхронизации необходимое для последующей обработки количество отсчетов N₁, что соответствует одному кадру. Каждому из стандартов соответствует интервал Δƒ, на который разнесены по частоте соседние мультиплексированные каналы.

Одновременно с приемом аналогового сигнала s₁(t) от источника OFDM сигналов реализуется прием аналоговых сигналов s₂(t) от источника ППРЧ сигналов и s₃(t) от источника ЛЧМ сигналов. Они преобразуются в цифровую форму в виде комплексных отсчетов и с помощью одноканального цифрового приемника, расположенного на мобильном приемном пункте. Приемник определяет протокол передачи и помехоустойчивого кодирования обрабатываемых информационных сообщений ППРЧ и ЛЧМ сигналов.

Для источников ППРЧ сигналов, например, в соответствии с (7 - Борисов В.И., Зинчук В.М., Лимарев А.Е., Мухин Н.П., Шестопалов В.И. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. - М.: Радио и связь, 2000. - 384 с.), (8 - Макаренко СИ., Иванов М.С., Попов С.А. Помехозащищенность систем связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. Монография. - СПб.: Свое издательство, 2013. - 166 с.) определяется шаг Δƒ₂ сетки частот, которые могут занимать частотные позиции ППРЧ сигнала, а также вид ППРЧ (по соотношению времени работы на одной частоте и длительности информационных символов: межсимвольная, посимвольная, внитрисимвольная; по скорости скачков частоты в единицу времени с медленной, средней и быстрой скоростью перестройки). В соответствии с этим, приемник передает в блок синхронизации необходимые для последующей обработки наборы отсчетов объемом N₂, каждый из которых соответствует одной части информации.

Для источников ЛЧМ сигналов, например, в соответствии с (9 - ГОСТ Р ИСО/МЭК 24730-5-2014. Информационные технологии. Системы позиционирования в реальном времени (RTLS). Часть 5. Радиоинтерфейс расширения спектра методом линейной частотной модуляции (CSS) для связи на частоте 2,4 ГГц. М.: Стандартинформ, 2015. - 67 с.), (10 - Радько Н.М., Козачок Н.И., Ибрагимов Н.Г., Степанов В.Г., Иркутский О.А. Об использовании ЛЧМ сигналов в системах радиосвязи // Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов, 2010. - №1. - С. 50-52.), (11 - Лукашин И.В. Исследование применения ЛЧМ-сигналов для передачи данных по радиоканалу // http://omoled.ru/publications/view/414, 2013) определяются тип ЛЧМ модуляции (например, двухточечная ортогональная ЛЧМ, DQPSK-CSS), формы подсигналов с ЛЧМ и ширина полосы частот Δƒ₃. В соответствии с этим, приемник передает в блок синхронизации необходимые для последующей обработки наборы отсчетов объемом N₃, каждый из которых соответствует одной части информации.

Для реализации пункта 2 измеряют и запоминают направление и модуль вектора скорости , используя данные навигационной системы мобильного приемного пункта (12 - Ковалев К.Б., Колесников С.С., Строцев А.А. Методика оценки истинного курса подвижного объекта при пеленгации источников радиоизлучения, Сборник докладов 21-й международной научно-технической конференции «Радиолокация. Навигация. Связь» (RLNC 2015), 14-16 апреля 2015, г. Воронеж, т. 3, с. 1540-1549). Направление вектора скорости используется в качестве оси, от которой отсчитываются искомые пространственные параметры - угловые координаты элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы.

Для реализации пункта 3 оценивают количество и значения используемых в принятых широкополосных сигналах характерных частот , . Для каждого из источников OFDM, ППРЧ и ЛЧМ сигналов характерные частоты различны.

Для источника OFDM сигналов (пункт 3.1) по s₁(t) оценивают количество используемых в принятой реализации OFDM сигнала подканалов R₁ и величины частот поднесущих - характерных частот принимаемого OFDM сигнала , , зависящих от углового положения β₁ источника OFDM сигналов относительно вектора скорости мобильного приемного пункта. Оценка величин R₁ и , может быть выполнена с помощью алгоритма частотной синхронизации OFDM сигналов (13 - Schmidl Т. М., Сох D. С.Robust frequency and timing synchronization for OFDM. IEEE Trans, on Comm., Vol. 45. 1997.).

Для источника ППРЧ сигналов (пункт 3.2) по s₂(t) оценивают количество используемых в принятой реализации ППРЧ сигнала частотных позиций R₂ и величины частот позиций - характерных частот принимаемого ППРЧ сигнала , , зависящих от углового положения β₂ источника ППРЧ сигналов относительно вектора скорости мобильного приемного пункта. Оценка величин R₂ и , может быть выполнена с помощью алгоритмов оценки параметров ППРЧ сигналов (14 - Патент РФ №2354979, МПК: (2006.01) G01R 23/00. Способ определения размера группы рабочих частот радиоэлектронного средства с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, ФГУ «ФГНИИЦ РЭБ ОЭСЗ» МО РФ. Анишин А.С., Батурин Ю.О. Публ. - 10.05.2009 г.), (15 - Хорунжий С.Г. Алгоритмы и устройства обнаружения и оценки параметров сигналов со скачкообразным изменением частоты. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Таганрог. 2009. - 166 с.). При этом оцениваются разности номеров частотных позиций в сетке частот, которые могут занимать частотные позиции источника ППРЧ сигнала с шагом Δƒ₂, соответствующих оцененным частотам пар позиций и .

Для источника ЛЧМ сигналов (пункт 3.3) по s₃(t) оценивают величины минимальных и максимальных частот диапазонов частот принимаемого ЛЧМ сигнала - характерных частот принимаемого ЛЧМ сигнала , , зависящих от углового положения β₃ источника ЛЧМ сигналов относительно вектора скорости мобильного приемного пункта. При этом R₃ - четное число, равное удвоенному числу диапазонов частот принимаемого ЛЧМ сигнала. Для двухточечной ортогональной ЛЧМ диапазон частот принимаемого ЛЧМ сигнала - один, и R₃ равно 2. Для DQPSK-CSS число диапазонов частот принимаемого ЛЧМ сигнала равно двум, а R₃ равно 4. Нечетные значения индекса r соответствуют минимальным частотам диапазонов, а четные - максимальным.

Для реализации пункта 4 выполняют синхронизацию частот поднесущих принимаемого OFDM сигнала , и частот поднесущих, используемых при демультиплексировании OFDM сигнала с помощью БПФ. При выполнении частотной синхронизации используется интерполяционный базис Котельникова, в котором учитывается ограниченное количество слагаемых 2Р + 1 (например Р равно 16):

где t_p - моменты времени, выбранные аналого-цифровым преобразователем (АЦП) для оцифровки сигнала ;

- моменты времени, которые соответствуют режиму, синхронизированному по частотам поднесущих принимаемого OFDM сигнала, и частотам используемых, при демультиплексировании OFDM сигнала с помощью БПФ, , причем r вычисляется как остаток от деления номера цифрового отсчета k на количество подканалов R₁, увеличенное на единицу, K - число комплексных отсчетов сигнала, соответствующих одному кадру. Величина М = K/R₁ - соответствует количеству OFDM символов в одном кадре обрабатываемого OFDM сигнала.

Для реализации пункта 5 выполняют тактовую синхронизацию для цифровых отсчетов широкополосных сигналов.

Для цифровых отсчетов OFDM сигнала тактовая синхронизация выполняется, как и в способе-прототипе, используя специальный канал синхронизации при его наличии в OFDM сигнале или с помощью алгоритма тактовой синхронизации, который основан на минимизации интерференционных помех [4], [13].

Для цифровых отсчетов ППРЧ сигнала тактовая синхронизация выполняется, например, в соответствии с реализацией типовых структурных схем и алгоритмов функционирования основных устройств подсистемы синхронизации в системах радиосвязи с ППРЧ [7, гл. 6].

Для цифровых отсчетов ЛЧМ сигнала тактовая синхронизация выполняется, например, с применением указанных в ГОСТе [11, п. 7] требований к физическому уровню системы ЛЧМ радиосвязи, включающих применение заголовка синхронизации.

Для реализации пункта 6 для источника OFDM сигналов выполняют, в соответствии с п. 6.1, демультиплексирование подканалов с помощью БПФ:

где j - мнимая единица;

t_m+r - момент времени взятия т комплексного отсчета обрабатываемого фрагмента OFDM сигнала для г подканала.

Для реализации пункта 6.2 демодулируют сигналы для каждого подканала, в соответствии с используемой манипуляцией с помощью программных или аппаратных демодуляторов, так как после реализации пункта 6.1 сигнал S(t_m+r) представляет собой R₁ независимых подканалов с фазовой, амплитудной или амплитудно-фазовой манипуляцией.

Для реализации пункта 6.3 декодируют и извлекают информационные сообщения подканалов в соответствии с протоколом передачи и помехоустойчивого кодирования информационных сообщений OFDM сигналов. При реализации пункта 6.3 оценивают и запоминают значение вероятности битовой ошибки Р₁.

Для реализации пункта 7 для источников ППРЧ сигналов выполняют их демодуляцию, декодирование и извлечение информационных сообщений, в соответствии с частотно-временным планом ППРЧ источника сигналов, например, в соответствии с [7], [8], оценивают и запоминают значение вероятности битовой ошибки Р₂.

Для источников ЛЧМ сигналов выполняют их демодуляцию, декодирование и извлечение информационных сообщений, в соответствии с частотно-временным планом ЛЧМ источника сигналов, например, в соответствии с [9], оценивают и запоминают значение вероятности битовой ошибки Р₃.

Для реализации пункта 8 используют успешное извлечение информационных сообщений в качестве критерия правильности оценки величин характерных частот , принимаемых широкополосных сигналов.

Для источника OFDM сигналов в качестве оценок величин характерных частот рассматривают оценки величин частот поднесущих принимаемого OFDM сигнала . Оценка величин частот поднесущих принимаемого OFDM сигнала считается верной, если вероятность битовой ошибки в информационных сообщениях не превышает заданную величину, т.е., например, Р₁≤10³.

Для источника ППРЧ сигналов в качестве оценок величин характерных частот рассматривают оценки величин частот позиций принимаемого ППРЧ сигнала . Оценка величин частот позиций принимаемого ППРЧ сигнала считается верной, если вероятность битовой ошибки в информационных сообщениях не превышает заданную величину, т.е., например, Р₂≤10³.

Для источника ЛЧМ сигналов в качестве оценок величин характерных частот рассматривают оценки величин минимальных и максимальных частот диапазонов частот принимаемого ЛЧМ сигнала . Оценка величин минимальных и максимальных частот диапазонов частот принимаемого ЛЧМ сигнала считается верной, если вероятность битовой ошибки в информационных сообщениях не превышает заданную величину, т.е., например, Р₃≤10³.

Для реализации пункта 9 определяют пространственные параметры , элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы, на основе разностей оценок характерных частот , принимаемых широкополосных сигналов и модуля вектора скорости мобильного приемного пункта .

Углы , отсчитываются от направления вектора скорости . Таким образом, каждая совокупность разностей оценок характерных частот образует вектор первичных пространственно-информационных параметров (ППИП) и формирует собой решетку в пространстве частот.

Для определения пространственных параметров элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы, можно воспользоваться существующим математическим аппаратом линейных антенных решеток для определения угловых положений источников сигналов, за счет его обобщения на случай решетчатых структур в пространстве частот.

В этом случае оценки углового положения источников OFDM, ППРЧ и ЛЧМ сигналов ИРИ формируются, в общем случае, на основе определения соответствующих максимумов пеленгационных рельефов D₁(β₁), D₂(β₂), D₃(β₃):

При этом пеленгационные рельефы рассчитываются по формулам:

где Т - обозначение операции транспонирования;

- обозначение нормы;

- вектор ППИП для источника OFDM сигнала;

- транспонированный вектор опорного пространственного сигнала для источника OFDM сигнала;

с - скорость распространения электромагнитных волн,

где - вектор ППИП для источника ППРЧ сигнала;

- транспонированный вектор опорного пространственного сигнала;

где - вектор ППИП для источника ППРЧ сигнала;

- транспонированный вектор опорного пространственного сигнала;

Практическая реализация процедуры определения максимума пеленгационного рельефа описана в статье (16 - Аверьянов А.В., Ломанцова Ю.А., Сторцев А.А., Сухенький И.А., Двухэтапный алгоритм работы многоканального корреляционно-интерферометрического пеленгатора, Общие вопросы радиоэлектроники. Ростов-на-Дону: ФГУП «РНИИРС», 2016, Вып. 1, с. 35-49).

Предлагаемый способ имеет следующие отличительные признаки в последовательности его реализации от способа-прототипа, которые представлены в таблице 1.

Из представленной таблицы 1 сравнения последовательностей реализации способа-прототипа и предлагаемого способа видно, что в предлагаемом способе, относительно способа-прототипа, дополнительно оценивают количество и значения используемых в принятых широкополосных сигналах характерных частот , : для источника ППРЧ сигналов по s₂(t) оценивают количество используемых в принятой реализации ППРЧ сигнала частотных позиций R₂ и величины частот позиций - характерных частот принимаемого ППРЧ сигнала , , зависящих от углового положения β₂ источника ППРЧ сигналов относительно вектора скорости мобильного приемного пункта; для источника ЛЧМ сигналов по s₃(t) оценивают величины минимальных и максимальных частот диапазонов принимаемого ЛЧМ сигнала , , зависящих от углового положения β₃ источника ЛЧМ сигналов относительно вектора скорости мобильного приемного пункта, выполнения тактовой синхронизации для цифровых отсчетов широкополосных сигналов, для источников ППРЧ и ЛЧМ сигналов демодуляции, декодирования и извлечения информационных сообщений в соответствии с частотно-временным планом, использования успешного извлечения информационных сообщений в качестве критерия правильности оценки величин характерных частот , принимаемых широкополосных сигналов, определения пространственных параметров , элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы, на основе разностей оценок характерных частот , принимаемых широкополосных сигналов и модуля вектора скорости мобильного приемного пункта .

Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, изображена на фигуре. В состав устройства входят:

01 - радиоприемное устройство (РПУ);

02 -навигационная система (НС);

03 - блок системы синхронизации (БСС);

04 - блок демультиплексирования OFDM сигналов (БДОС);

05 - блок демодуляции OFDM сигналов (БДС);

06 - блок демодуляции ЛЧМ и ППРЧ сигналов (БДС ЛЧМ и ППРЧ)

07 - декодер (Д);

08 - блок обработки информационных сообщений (БОИС);

09 - блок определения пространственных параметров (БОПП).

Устройство содержит РПУ 01, выходы РПУ 01 соединены с входами НС 02 и БСС 03. Выход НС 02 соединен с первым входом БОПП 09. Выходы БСС 03 соединены с входами БДОС 04, БДС ЛЧМ и ППРЧ 06 и вторым входом БОПП 09. Выход БДС ЛЧМ и ППРЧ 06 соединен с первым входом Д 07. Выход БДОС 04 соединен с входом БДС 05, выход которого соединен со вторым входом Д 07. Выход Д 07 соединен с входом БОИС 08, выход которого соединен с третьим входом БОПП 09. На выходе БОПП 09 формируются искомые пространственные параметры элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы.

Устройство работает следующим образом: РПУ 01 представляет собой одноканальный цифровой приемник, который преобразует в цифровую форму аналоговый сигнал от источника OFDM, ППРЧ или ЛЧМ сигналов, и передает цифровые комплексные отсчеты сигнала в БСС 03, а также команду для регистрации направления и модуля вектора скорости мобильного приемного пункта в НС 02. В БСС 03 оценивается количество и значения используемых в принятых широкополосных сигналах характерных частот и выполняется синхронизация по частотам, а также осуществляется тактовая синхронизация. Преобразованные цифровые отсчеты далее поступают в БДОС 04 для источника OFDM сигнала или БДС ЛЧМ и ППРЧ 06 для источников ППРЧ и ЛЧМ сигналов. Для OFDM сигналов БДОС 04 выполняет демультиплексирование подканалов с помощью быстрого преобразования Фурье с последующей демодуляцией в БДС 05. Для ЛЧМ и ППРЧ сигналов БДС ЛЧМ и ППРЧ 06 выполняет демодуляцию. Демодулированные сигналы с выходов БДС 05 и БДС ЛЧМ и ППРЧ 06 поступают на входы Д 07 для OFDM, ЛЧМ и ППРЧ сигналов, в котором выполняется преобразование демодулированых сигналов в битовый поток декодированных данных, который далее поступает в БОИС 08, где происходит извлечение информационных сообщений. В БОИС 08 дополнительно оценивается вероятность битовой ошибки, и если она не превышает заданную величину, например 10^-3, то на третий вход БОПП 09 поступает команда выполнения оценки пространственных параметров элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы, отсчитываемого от направления вектора скорости мобильного приемного пункта сигнала на основе модуля этого вектора, который получен от НС 02 и значений разностей характерных частот, которые поступают от БСС 03 на второй вход БОПП 09, на выходе которого сформирована оценка пространственных параметров элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы.

Таким образом, предлагаемый способ, относительно способа-прототипа, позволяет определить пространственные параметры элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы.

Способ определения пространственных параметров элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы, при котором принимают и преобразуют в цифровую форму одноканальным цифровым приемником аналоговый сигнал s₁(t) от источника OFDM сигналов, во время приема и преобразования аналогового сигнала измеряют и запоминают значения направления и модуля вектора скорости мобильного приемного пункта, оценивают количество используемых в принятой реализации OFDM сигнала подканалов R₁ и величины частот поднесущих - характерных частот принимаемого OFDM сигнала , , зависящих от углового положения β₁ источника OFDM сигналов относительно вектора скорости мобильного приемного пункта, выполняют синхронизацию частот поднесущих принимаемого OFDM сигнала , и частот поднесущих, используемых при демультиплексировании OFDM сигнала с помощью быстрого преобразования Фурье, выполняют тактовую синхронизацию для цифровых отсчетов OFDM сигнала, для источника OFDM сигналов демультиплексируют подканалы с помощью быстрого преобразования Фурье, демодулируют сигналы для каждого подканала, в соответствии с используемой манипуляцией, декодируют и извлекают информационные сообщения подканалов OFDM сигнала, используют успешное извлечение информационных сообщений в качестве критерия правильности оценки величин частот поднесущих - характерных частот принимаемого OFDM сигнала , , определяют угловое положение источника OFDM сигнала на основе разностей оценок частот поднесущих принимаемого OFDM сигнала , и модуля вектора скорости мобильного приемного пункта , отличающийся тем, что дополнительно одновременно с приемом и преобразованием в цифровую форму одноканальным цифровым приемником аналогового сигнала s₁(t) от источника OFDM сигналов выполняют прием и преобразование в цифровую форму одноканальным цифровым приемником аналогового сигнала s₂(t) от источника сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты и сигнала s₃(t) от источника сигналов с линейной частотной модуляцией, после измерения и запоминания значений направления и модуля вектора скорости мобильного приемного пункта и одновременно с оценкой количества используемых в принятой реализации OFDM сигнала подканалов R₁ и величины частот поднесущих - характерных частот принимаемого OFDM сигнала , оценивают количество и значения используемых в принятых широкополосных сигналах характерных частот , : для источника сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты по s₂(t) оценивают количество используемых в принятой реализации сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты частотных позиций R₂ и величины частот позиций - характерных частот принимаемого сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты , , зависящих от углового положения β₂ источника сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты относительно вектора скорости мобильного приемного пункта, для источника сигналов с линейной частотной модуляцией по s₃(t) оценивают величины минимальных и максимальных частот диапазонов принимаемого сигнала с линейной частотной модуляцией , , зависящих от углового положения β₃ источника сигналов с линейной частотной модуляцией относительно вектора скорости мобильного приемного пункта, одновременно с выполнением тактовой синхронизации для цифровых отсчетов OFDM сигнала выполняют тактовую синхронизацию для цифровых отсчетов широкополосных сигналов, одновременно с демультиплексированием, демодулированием, декодированием и извлечением информационных сообщений подканалов OFDM сигнала для источников сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты и линейной частотной модуляцией демодулируют, декодируют и извлекают информационные сообщения в соответствии с частотно-временным планом, используют успешное извлечение информационных сообщений в качестве критерия правильности оценки величин характерных частот , принимаемых широкополосных сигналов, определяют пространственные параметры элементов телекоммуникационных систем, использующих широкополосные сигналы, на основе разностей оценок характерных частот , принимаемых широкополосных сигналов и модуля вектора скорости мобильного приемного пункта .