RECHAZO DE ECOS PARÁSITOS EN UN RECEPTOR RADAR PASIVO DE SEÑALES OFDM CON RED DE ANTENAS.

Rechazo de ecos parásitos en un receptor radar pasivo de señales OFDM con red de antenas. La presente invención se refiere a un receptor radar pasivo que recibe una señal radioeléctrica compuesta por tramas de símbolos transmitidos cada uno de ellos en portadoras ortogonales codificadas. En el campo del radar, generalmente es difícil, o incluso imposible, alcanzar las prestaciones límite alcanzables en términos de detección para un blanco móvil. En efecto, estas prestaciones, que están fijadas por la relación señal a ruido térmico a la salida de un filtro adaptado en el receptor radar, generalmente quedan 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, en el presente documento, en sentido amplio, puesto que designa el conjunto de los trayectos con Doppler nulo. Por ejemplo, para un radar biestático cuyo transmisor y cuyo receptor están distantes, los ecos parásitos designan el conjunto de los siguientes trayectos: trayecto directamente procedente del transmisor así como cada trayecto recibido después de reflexión sobre un obstáculo fijo. Se conocen diversos procedimientos de rechazo de estas señales indeseables, pero presentan inconvenientes nada 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 siguientes limitaciones: - No suprimen más que un número limitado de señales de interferencia incorreladas, caracterizadas por su dirección. Así pues, estos procedimientos no son óptimos en el contexto de la lucha contra los ecos parásitos cuando los mismos abundan en multitrayectos de diferentes retardos. - Conllevan la creación de ejes ciegos, relacionados con las señales rechazadas, según los cuales se hace imposible detectar un blanco. - Rechazan tan sólo señales cuya relación señal a ruido es positiva a la salida de compresión angular. Este rechazo es limitativo cuando se efectúa encabezando el tratamiento de radar, es decir, antes de la compresión distancia-Doppler. La invención está orientada más particularmente al rechazo del conjunto de las señales con efecto Doppler nulo en los ecos parásitos captados por un receptor radar pasivo de señales particulares de tipo OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex). Las señales OFDM se caracterizan por la transmisión simultánea de un gran número de subportadoras ortogonales codificadas de varios estados de fase o de amplitud, es decir, por un espectro de rayas ortogonales al sentido de la transformada de Fourier durante un tiempo finito T, equidistantes en l/T. Según la solicitud de patente FR2776438, un radar biestático trata señales de radiocomunicación digitales en formato COFDM (Coded OFDM) en el contexto de radiodifusión y de teledifusión de programas según las normas europeas DAB (Digital Audio Broadcasting) y DVB (Digital Video Broadcasting). Estas señales transmitidas de este modo por transmisores de oportunidad para aplicaciones de receptor radar pasivo aseguran una óptima utilización del espectro emitido, de una manera similar a un ruido blanco, y son resistentes a los multitrayectos e interferencias. Según esta solicitud de patente, el receptor radar comprende varias antenas receptoras para detectar esas señales. El tratamiento de radar radica en la correlación Doppler-distancia de las señales recibidas con una referencia temporal de señal transmitida. La referencia temporal se obtiene decodificando las señales registradas de conformidad con las operaciones efectuadas en radiotelecomunicaciones. Sin embargo, dada la naturaleza biestática del sistema radar, la potencia de la señal de trayecto directo es elevada con relación a aquélla de la señal deseada reflejada por un blanco. El trayecto directo debería ser rechazado antes de efectuar la correlación Doppler-distancia. La energía contenida en los lóbulos secundarios distancia-Doppler del trayecto directo generalmente es netamente superior al nivel de ruido térmico, de tal modo que unos blancos situados próximos al trayecto directo son difícilmente detectables. La solicitud de patente FR2820507 propone un receptor radar para señal radioeléctrica recibida a través de un canal de propagación y de tipo OFDM compuesta por tramas de símbolos trasmitidos cada uno de ellos sobre portadoras ortogonales codificadas. El receptor radar está encaminado a suprimir la contribución del trayecto directo y, más generalmente, señales parásitas con efecto Doppler nulo en el tratamiento de las señales recibidas antes de la correlación Doppler-distancia. Este receptor radar comprende un medio de conformación para conformar la señal recibida en una señal digital de símbolos, un medio de correlación Doppler-distancia para discriminar blancos móviles y un medio de filtrado para eliminar de la señal de símbolos al menos señales parásitas con efecto Doppler nulo, con el fin de aplicar una señal filtrada que contiene esencialmente señales retrodifundidas por blancos por medio de correlación. Este receptor radar puede comprender varios canales de recepción. No obstante, si el medio de filtrado basado en matrices inversas de matrices de covarianza, dependientes cada una de ellas de productos de las rayas espectrales de las señales de símbolos relativas a una respectiva portadora, 2 ES 2 365 701 T3 rechaza el conjunto de los ecos parásitos, es decir, esencialmente las señales parásitas con efecto Doppler nulo, el receptor no asegura una cobertura isótropa del espacio. Después del filtrado, los diagramas de radiación de las señales filtradas correspondientes a los canales de recepción presentan sectores ciegos, es decir, "agujeros" según las direcciones de recepción de las señales correladas con efecto Doppler nulo, tanto más acusados cuanto más elevada sea la potencia de esas señales. El filtrado adaptativo de las rayas de las señales recibidas OFDM acarrea pérdidas de rechazo que pueden derivarse de una eventual correlación entre el vector direccional relacionado con un blanco móvil y uno de los vectores asociados a las señales con efecto Doppler nulo que se debe filtrar. Ya no se pueden detectar blancos móviles situados en la dirección ciega según la cual se eliminan las señales parásitas con efecto Doppler nulo. Es el objetivo de la presente invención limitar las pérdidas relacionadas con la colinealidad del vector direccional de trayecto directo que ha de eliminarse y de un eventual vector direccional de blanco, es decir, con la correlación de las señales de trayecto directo y de eventuales señales retrodifundidas por un blanco móvil. Después del filtrado, se obtiene un diagrama de recepción ligeramente atenuado e isótropo en el que se suprime la contribución de las señales con efecto Doppler nulo. Para lograr este objetivo, un receptor radar que trata una señal radioeléctrica recibida a través de un canal de propagación y compuesta por tramas de símbolos transmitidos cada uno de ellos sobre portadoras ortogonales comprende unos medios tal y como están definidos en la reivindicación 1. Las N1 señales ficticias son análogas a señales virtualmente transmitidas siguiendo los N1 vectores direccionales ortogonales entre el transmisor real de los símbolos transmitidos y el receptor radar y retardadas entre sí y con relación al trayecto directo real en función de los múltiplos enteros diferentes de la inversa del ancho de banda de las portadoras. Según la invención, unas señales ficticias provenientes de varios transmisores OFDM ficticios según diferentes direcciones y diferentes distancias con relación al receptor radar son sumadas a las señales realmente captadas por las antenas, para producir señales recibidas modificadas que son representativas de un canal de propagación "compuesto". El canal compuesto se caracteriza por un vector de propagación que, en promedio en la banda de las portadoras OFDM, es prácticamente ortogonal a todos los posibles vectores direccionales de trayecto directo y trayectos múltiples de tipo espacio libre. El diagrama de radiación después del filtrado es prácticamente isótropo, dejando de estar presentes los sectores ciegos o agujeros debidos a la eliminación de las señales con efecto Doppler. Se pueden detectar entonces blancos móviles según el vector direccional de trayecto directo real. Según una realización preferida basada en un tratamiento de las señales digitales de símbolos recibidas después de una transformación de Fourier de las mismas en grupos de rayas espectrales correspondientes a las portadoras ortogonales, el medio para estimar es apto para estimar el vector direccional del trayecto directo de N componentes en función de matrices de covarianza de orden N dependientes... [Seguir leyendo]

1. Receptor radar que trata una señal radioeléctrica recibida a través de un canal de propagación (TM-RE) y compuesta por tramas de símbolos transmitidos cada uno de ellos sobre portadoras ortogonales (f1 f K), que comprende N medios de recepción (111, 121 a 11N, 12N), medios para conformar N señales recibidas por los medios de recepción en N señales digitales de símbolos (X1 a XN), siendo N un entero mayor que 1, y un medio de correlación Doppler-distancia (7) para discriminar blancos móviles, caracterizado porque comprende un medio (81) para estimar un vector direccional (VTD) del trayecto directo de N componentes en una marca de referencia de N dimensiones, un medio (82) para construir una base ortonormal en la marca de referencia de N dimensiones compuesta por el vector de trayecto directo (VTD = U 1) y por N1 vectores direccionales (U2 a U N) ortogonales entre sí y al vector direccional (VTD) del trayecto directo real, y un medio (83) para generar N1 señales ficticias (SF2 a SFN) que son análogas a una señal de referencia (SR) representativa de señales parásitas con efecto Doppler nulo (TD) en las N señales de símbolos recibidas (X1 a X N), en función de los productos de la señal de referencia (SR) por coeficientes angulares dependientes de las direcciones de N1 vectores ortogonales y de coeficientes de retardo con relación al trayecto directo real dependientes de los productos de múltiplos enteros diferentes de la inversa del ancho de banda de las portadoras, un medio (9) para sumar cada señal de símbolos recibida (X1 a X N) a las N1 señales ficticias (SF2 a SFN) con el fin de producir señales recibidas modificadas (SPM1 a SPMN) y un medio de filtrado (3) para eliminar en las señales recibidas modificadas las señales parásitas con efecto Doppler nulo (TD), ' ' con el fin de aplicar señales de símbolos filtradas ( X a X N ) que contienen esencialmente señales retrodifundidas 1 (SC) por blancos (BL) por medio de correlación (7). 2. Receptor radar según la reivindicación 1, en el que el medio (81) para estimar es apto para estimar el vector direccional (VTD) del trayecto directo en función de matrices de covarianza de orden N dependientes cada una de ellas de productos de rayas espectrales (SPk1 a SPkN) de las señales de símbolos recibidas (X1 a X N) dos a dos en un grupo relativo a una respectiva portadora (fk). 3. Receptor radar según la reivindicación 1 ó 2, que comprende un medio (5) para estimar los coeficientes de la función de transferencia del canal de propagación (TM-RE) en función de las rayas espectrales (SP11 a SPK1) de una (X1) de las señales de símbolos recibidas para cada símbolo y promediar los coeficientes de la función de transferencia sobre cada trama con el fin de producir las rayas espectrales (SR1 a SRK) de la señal de referencia. 4. Receptor radar según las reivindicaciones 2 y 3, que comprende un medio (5) para corregir las rayas espectrales (SR1 a SRK) de la señal de referencia en función de la dirección de un blanco con relación al vector direccional de trayecto directo estimado. 5. Receptor radar según la reivindicación 3 ó 4, que comprende un medio (6) para estimar una réplica de señal transmitida (Re) en función de las rayas espectrales (SR1 a SRK) de la señal de referencia, correlándose la réplica ' ' estimada con las señales de símbolos filtradas ( X a X N ) en el medio de correlación Doppler-distancia (7). 1 6. Receptor radar según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el medio de filtrado (3) comprende un medio (31) para estimar matrices de covarianza de orden N dependientes cada una de ellas de productos de las rayas espectrales (SPk1 a SPkN) de las señales recibidas modificadas (SPM1 a SPMN) dos a dos en un grupo relativo a una respectiva portadora (fk), un medio (32) para deducir matrices inversas de las matrices de covarianza y un medio (33) para filtrar los grupos de rayas espectrales relativos respectivamente a las portadoras (f1 - fk) dentro de las señales recibidas modificadas multiplicando los grupos de rayas por las respectivas matrices inversas con el fin de producir grupos filtrados de rayas espectrales, y porque el receptor radar comprende ' además un medio (4) para sintetizar los grupos filtrados de rayas espectrales en señales de símbolos filtradas ( X 1 ' a X N ) que contienen esencialmente señales retrodifundidas por blancos (BL) aplicadas al medio de correlación (7). 7. Receptor radar según la reivindicación 2 ó 6, en el que los productos de rayas espectrales de los que dependen las matrices de covarianza dependen de rayas espectrales de símbolos y son promediados sobre cada trama. ES 2 365 701 T3 11 ES 2 365 701 T3 12 ES 2 365 701 T3 13 ES 2 365 701 T3 14 ES 2 365 701 T3 ES 2 365 701 T3 16