Rechazo de ecos parásitos en un receptor radar pasivo de señales OFDM.

Receptor radar que trata una señal radioeléctrica recibida a través de un canal de propagación (EM-RE) y compuestapor tramas de símbolos emitidas cada una en portadoras ortogonales codificadas (f1 - fK),

que comprende unmedio de recepción (11, 12) para poner la señal recibida en forma de una señal digital de símbolos y un medio decorrelación Doppler-distancia (4) para discriminar blancos móviles, caracterizado porque comprende un medio (13)para estimar parámetros de la señal digital emitida (X, S1 - SI) en dos símbolos (S1, S2) de la trama, un medio (21)que utiliza los citados parámetros para producir rayas espectrales (SP1 - SPK) de la señal digital de símbolos (X)correspondiente a las portadoras ortogonales (f1 - fK), y un medio de filtrado frecuencial (2) que utiliza los citadosparámetros para eliminar en las rayas espectrales (SP1 - SPK) al menos señales parásitas de efecto Doppler nulo(TD) a fin de aplicar una señal filtrada digital (X') que contiene esencialmente señales radiodifundidas (SC) por blancos(CB) al medio de correlación (4), comprendiendo el medio de filtrado frecuencial (2) un medio (3) para detectarlas señales parásitas de efecto Doppler nulo (TD) por la estimación de coeficientes de la función de transferencia(H1 - HK ) del canal de propagación respectivamente en las rayas espectrales, un medio (22) para substraer lasrayas espectrales de las señales parásitas de efecto Doppler nulo (TD) deducidas de los coeficientes de la funciónde transferencia estimada de las rayas espectrales de señal de símbolos (SP1 - SPK), y un medio (23) para sintetizarlas rayas espectrales producidas por el medio para substraer (22) en la señal filtrada digital (X').

Rechazo de ecos parásitos en un receptor radar pasivo de señales OFDM.

La presente invención concierne a un receptor radar pasivo que recibe una señal radioeléctrica compuesta por tramas de símbolos emitidas cada una en portadoras ortogonales codificadas.

En el ámbito radar, es generalmente difícil, incluso imposible, obtener las prestaciones límites alcanzables en términos de detección para un blanco móvil. En efecto, estas prestaciones, que están fijadas por la relación entre señal y ruido térmico a la salida de un filtro adaptado en el receptor radar, están generalmente limitadas, en la práctica, no por el nivel de ruido térmico, sino por el nivel asociado a los ecos parásitos a la salida del filtro adaptado. El término ecos parásitos, debe tomarse aquí en el sentido amplio puesto que éste designa el conjunto de las trayectorias con Doppler nulo. Por ejemplo, para un radar biestático en el que el emisor y el receptor están distantes, los ecos parásitos designan el conjunto de las trayectorias siguientes: trayectoria que procede directamente del emisor, así como cada trayectoria recibida después de la reflexión sobre un obstáculo fijo.

Se conocen diversos procedimientos de rechazo de estas señales no deseables, pero presentan inconvenientes no desdeñables. Por ejemplo, los procedimientos de rechazo adaptativos basados en la utilización de una matriz de covarianza de las señales recibidas por una red de sensores presentan las limitaciones siguientes:

- Estos solamente eliminan un número limitado de señales de interferencia descorrelacionadas, caracterizadas por su dirección. En consecuencia, estos procedimientos no son óptimos en el marco de la lucha contra los ecos parásitos cuando estos son ricos en trayectorias múltiples de retardos diferentes.

- Estos provocan la creación de ejes ciegos, ligados a las señales rechazadas, según las cuales se hace imposible detectar un blanco.

- Estos rechazan solamente señales en las que la relación entre señal y ruido es positiva a la salida de compresión angular. Este rechazo es limitativo cuando se efectúa en cabeza de tratamiento radar, es decir antes de la compresión distancia-Doppler.

La invención va dirigida de modo más particular al rechazo del conjunto de las trayectorias de Doppler nulo en los ecos parásitos captados por un receptor radar pasivo de señales particulares de tipo OFDM (Orthogonal Frquency Division Multiplex) . Las señales OFDM están caracterizadas por la emisión simultánea de un gran número de subportadoras ortogonales codificadas en varios estados de fase o en amplitud, es decir por un espectro de rayas ortogonales en el sentido de la transformada de Fourier en una duración finita T, equidistantes en 1/T.

De acuerdo con la solicitud de patente FR 2776438, un radar biestático trata señales de radiocomunicación digitales en el formato COFDM (Coded OFDM) en el marco de radiodifusión y de teledifusión de programas de acuerdo con las normas europeas DAB (Digital Audio Broadcasing) y DVB (Digital Video Broadcasting) . Estas señales emitidas así por emisores de oportunidad para aplicaciones de receptor radar pasivo aseguran una utilización óptima del espectro emitido, de una manera similar a un ruido blanco, y son resistentes a las trayectorias múltiples e interferencias.

De acuerdo con esta patente, el receptor radar comprende varias antenas de recepción para detectar estas señales. El tratamiento radar se basa en la correlación Doppler-distancia de las señales recibidas con una referencia temporal de señal emitida. La referencia temporal se obtiene descodificando las señales registradas de acuerdo con las operaciones efectuadas en radio-telecomunicaciones.

Sin embargo, dada la naturaleza biestática del sistema radar, la potencia de la señal de trayectoria directa es elevada con respecto a la potencia de la señal útil reflejada por un blanco. La trayectoria directa debería ser rechazada antes de efectuar la correlación Doppler-distancia. La energía contenida en los lóbulos secundarios distancia-Doppler de la trayectoria directa es generalmente netamente superior al nivel de ruido térmico, por lo que blancos situados en la proximidad de la trayectoria directa son difícilmente detectables.

La solicitud de patente EP 0 681 190 divulga una vía de sincronización en un receptor radar de una señal recibida con portadoras ortogonales OFDM. La vía de sincronización comprende un circuito de cálculo de media deslizante entre un convertidor analógico-digital y un convertidor digital-analógico unido a un substractor que precede a un circuito de tratamiento en distancia y Doppler. El circuito de cálculo de media deslizante comprende una batería de filtros que operan en el ámbito temporal y un convertidor paralelo-serie a la salida de los filtros para efectuar una media deslizante en períodos de la señal emitida de manera que solamente se conserve la trayectoria directa y se “elimine” la contribución de los blancos con Doppler no nulo. Esta señal conservada es, después de la conversión digital-analógica, substraída entonces de la señal recibida para minimizar la trayectoria directa en las vías blancos. Sin embargo, siendo efectuada esta substracción en analógico y además a partir de coeficientes estimados temporalmente y desfasados en el tiempo, solamente puede presentar una eficacia más pequeña que realizaciones en digital.

La invención tiene por objetivo reducir, incluso suprimir, en el ámbito frecuencial la contribución de la trayectoria directa y de modo más general de señales parásitas de efecto Doppler nulo en el tratamiento de las señales recibidas antes de la correlación Doppler-distancia.

Para conseguir este objetivo, un receptor radar de acuerdo con una primera realización de la invención que trata una señal radioeléctrica recibida a través de un canal de propagación y compuesta por tramas de símbolos emitidas cada una en portadoras ortogonales codificadas, comprende medios tales como los definidos en la reivindicación 1.

Esta primera realización elimina las señales parásitas de efecto Doppler nulo, es decir esencialmente las señales debidas a las trayectorias directas y múltiples desde un emisor dado.

A fin de caracterizar mejor la función de transferencia del canal de propagación independientemente de señales retrodifundidas en blancos, las rayas espectrales de las señales parásitas son estimadas para cada símbolo y promediadas en cada trama en el medio para detectar, antes de ser substraídas de las rayas espectrales de la señal digital de símbolos. En esta primera realización está previsto entonces un medio para estimar una réplica de señal emitida en función de las rayas espectrales de las señales parásitas de efecto Doppler nulo, siendo correlacionada la réplica estimada con la señal filtrada en el medio de correlación Doppler-distancia.

De acuerdo con una segunda realización de la invención, un receptor radar comprende varios medios de recepción para poner varias señales recibidas en forma de señales digitales de símbolos, y comprende medios tales como los definidos en la reivindicación 4. Esta segunda realización elimina igualmente señales perturbadoras distintas de las señales correlacionadas codificadas de tipo COFDM.

A fin de caracterizar mejor la función de transferencia del canal de propagación, los productos de rayas espectrales de los que dependen las matrices de covarianzas dependen de rayas espectrales de símbolos y son promediados en cada trama.

En la segunda realización está previsto además un medio para estimar una réplica de señal emitida en función de las rayas espectrales de una de las señales de símbolo por estimación de coeficientes de la función de transferencia del canal de propagación en las señales parásitas de efecto Doppler nulo, siendo correlacionada la réplica estimada con las señales de símbolos filtradas digitales en el medio de correlación.

Otras características y ventajas de la presente invención se pondrán de manifiesto de modo más claro con la lectura de la descripción que sigue de varias realizaciones preferidas de la invención refiriéndose a los dibujos anejos correspondientes, en los cuales:

- la figura 1 es un diagrama temporal de símbolos sucesivos en una señal COFDM emitida;

- la figura 2 es un diagrama temporal de una trama de señal... [Seguir leyendo]

1. Receptor radar que trata una señal radioeléctrica recibida a través de un canal de propagación (EM-RE) y compuesta por tramas de símbolos emitidas cada una en portadoras ortogonales codificadas (f1 – fK) , que comprende un medio de recepción (11, 12) para poner la señal recibida en forma de una señal digital de símbolos y un medio de correlación Doppler-distancia (4) para discriminar blancos móviles, caracterizado porque comprende un medio (13) para estimar parámetros de la señal digital emitida (X, S1 – SI) en dos símbolos (S1, S2) de la trama, un medio (21) que utiliza los citados parámetros para producir rayas espectrales (SP1 – SPK) de la señal digital de símbolos (X) correspondiente a las portadoras ortogonales (f1 – fK) , y un medio de filtrado frecuencial (2) que utiliza los citados parámetros para eliminar en las rayas espectrales (SP1 – SPK) al menos señales parásitas de efecto Doppler nulo (TD) a fin de aplicar una señal filtrada digital (X’) que contiene esencialmente señales radiodifundidas (SC) por blancos (CB) al medio de correlación (4) , comprendiendo el medio de filtrado frecuencial (2) un medio (3) para detectar las señales parásitas de efecto Doppler nulo (TD) por la estimación de coeficientes de la función de transferencia

( H1 -HK ) del canal de propagación respectivamente en las rayas espectrales, un medio (22) para substraer las rayas espectrales de las señales parásitas de efecto Doppler nulo (TD) deducidas de los coeficientes de la función de transferencia estimada de las rayas espectrales de señal de símbolos (SP1 – SPK) , y un medio (23) para sintetizar las rayas espectrales producidas por el medio para substraer (22) en la señal filtrada digital (X’) .

2. Receptor radar de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual las rayas espectrales de las señales parásitas (TD) son estimadas para cada símbolo y promediadas en cada trama en el medio para detectar (3) , antes de ser substraídas de las rayas espectrales (SP1 – SPK) de la señal digital de símbolos.

3. Receptor radar de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, que comprende un medio (5) para estimar una réplica de señal emitida (Re) en función de las rayas espectrales de las señales parásitas de efecto Doppler nulo (TD) , estando correlacionada la réplica estimada con la señal filtrada (X’) en el medio de correlación Doppler-distancia (4) .

4. Receptor radar que trata una señal radioeléctrica recibida a través de un canal de propagación (EM-RE) y compuesta por tramas de símbolos emitidas cada una en portadoras ortogonales codificadas (f1 – fK) , que comprende varios medios de recepción (111, 121 a 11N, 12N) ) para poner varias señales recibidas en forma de señales digitales de símbolos (X1 – XN) y un medio de correlación Doppler-distancia (4b) para discriminar blancos móviles, caracterizado porque comprende un medio (13b) para estimar parámetros de la señal digital emitida (X, S1 – SI) en dos símbolos (S1, S2) de la trama, un medio (21b) que utiliza los citados parámetros para producir grupos de rayas espectrales (SP11 – SP1N a SPK1 – SPKN) de las señales digitales de símbolos (X1 – XN) correspondientes respectivamente a las portadoras ortogonales (f1 – fK) , un medio de filtrado frecuencial (2) que utiliza los citados parámetros para eliminar en las rayas espectrales (SP11 – SP1N a SPK1 – SPKN) al menos señales parásitas de efecto Doppler nulo (TD) a fin de aplicar señales filtradas digitales (X’1 – X’N) , que contienen esencialmente señales radiodifundidas (SC) por blancos (CB) al medio de correlación (4b) , comprendiendo el medio de filtrado frecuencial (2b) un medio (24b) para estimar matrices de covarianza (R1 – RK) dependientes cada una de productos de las rayas espectrales (SPk1 a SPkN) dos a dos en un grupo relativo a una portadora respectiva (fk) , un medio (25b) para deducir matrices inversas (R-11 a R-1K) de las matrices de covarianza, un medio (26b) para filtrar los grupos de rayas espectrales relativas respectivamente a las portadoras (f1 – fK) multiplicando los grupos de rayas por las matrices inversas respectivas a fin de producir grupos filtrados de rayas espectrales y un medio (23b) para sintetizar los grupos filtrados de rayas espectrales en señales de símbolos filtradas digitales (X’1 – X’N) que contienen esencialmente señales radiodifundidas por blancos (CB) aplicadas al medio de correlación (4b) .

5. Receptor radar de acuerdo con la reivindicación 4, en el cual los productos de rayas espectrales de los que dependen las matrices de covarianza (R1 – RK) dependen de rayas espectrales de símbolos y son promediados en cada trama.

6. Receptor radar de acuerdo con las reivindicaciones 4 o 5, que comprende un medio (3, 5) para estimar una réplica de señal emitida (Re) en función de las rayas espectrales (SP11 – SPK1) de una de las señales de símbolos (X1) por estimación de coeficientes de la función de transferencia del canal de propagación en las señales parásitas de efecto Doppler nulo, siendo correlacionada la réplica estimada con las señales de símbolos filtradas digitales (X’1 – X’N) en el medio de correlación (4b) .

perturbadores

Señal OFDM