СПОСОБ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО ПРИЕМА ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ
METHOD FOR NOISELESS RECEPTION OF PHASE-MANIPULATED SIGNALS

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;
Н
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 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;
ВХ
Д
3. Опорную ПСП  и фрагмент принимаемого ФмС S(τ, F)в цифровом виде подают на входы соответствующих устройств перемежения символов принимаемого и опорного сигналов и сохраняют (запоминают) во входном буфере;
i+1
0
i
max
max
0
max
ПСП
4. Выполняют перемежение символов опорной ПСП и отсчетов принимаемого ФмС по рекуррентному правилу в соответствии с законом фрактального отображения, обладающего свойством хаотичной динамики n=f(n, n), i=1…N. В частности, в качестве рекуррентного правила перемежения в канале опорного сигнала используют отображение , i=1…N. Параметр n определяет начальное состояние устройства перемежения или номер отсчета сигнала, с которого начинается перемежение, а параметр N 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 числено равно количеству символов опорного сигнала, подвергаемых перемежению, и характеризует глубину буфера перемежителя в канале опорного сигнала;
max
5. В качестве рекуррентного правила перемежения в канале принимаемого сигнала используют отображение , i=1…N.
ВХ
Величина N здесь определяет общее количество символов фрагмента входного сигнала, подвергаемого перемежению, и характеризует глубину буфера перемежителя в канале принимаемого сигнала;
max
6. Перемежение осуществляют циклически по N 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);
Н
max
8. Результат перемножения подают на вход интегратора и вычисляют сумму результата перемножения принимаемого и опорного сигналов на заданном интервале времени Т, которое пропорционально заданной величине N;
Н
9. По истечении интервала накопления длительностью Т 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;
ВХ
11. При необходимости подают на вход устройства перемежения в канале принимаемого сигнала следующий фрагмент ФмС, содержащий N - 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:
max,
i
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 характеризуемого наличием хаотичной динамики изменения номера отсчета сигнала n 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;
max
2. Способ, в зависимости от значения N, позволяет адаптивно управлять размерностью (длительностью) сигналов на выходе устройства перемежения (на входе коррелятора, см. Фиг.2);
ВХ
3. Способ, в зависимости от значения N (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.