Procedimiento de detección de un mensaje emitido por un interrogador o un respondedor en modo S.

Procedimiento de detección de un mensaje provisto de un preámbulo de varios impulsos en una señal (201) deradiofrecuencia emitida por un interrogador o un respondedor en modo S,

ejecutando dicho procedimiento una etapade descomposición de dicha señal (201) en una señal (205) de amplitud y en una señal (207) de fase compleja,ejecutando dicho procedimiento una etapa (240) de detección de dicho preámbulo correlacionando la señal (205) deamplitud con una señal (306) de réplica de los impulsos esperados, estando dicho procedimiento caracterizadoporque ejecuta una etapa (250) de control de fase que permite determinar si la evolución de la fase de la señal(201) de radiofrecuencia es coherente con la que se espera para un preámbulo de mensaje en modo S sumando lasmuestras de dicha señal (207) de fase durante la duración del desarrollo de los impulsos (411, 412) de dichopreámbulo y aprovechando las muestras, de manera que se determine si la señal de fase es una señal sinusoidal.

Procedimiento de detección de un mensaje emitido por un interrogador o un respondedor en modo S

La presente invención se refiere a un procedimiento de detección de un mensaje emitido por un interrogador o un respondedor en modo S. La invención se aplica particularmente a la decodificación de mensajes de interrogación transportados mediante unas señales de reducida potencia.

Los aeropuertos están equipados generalmente con radares secundarios para interrogar a las aeronaves que evolucionan en su proximidad. Las aeronaves tratan los mensajes de interrogación emitidos desde el suelo gracias a unos respondedores a bordo. Básicamente, los radares secundarios están equipados con antenas directivas apuntadas en dirección a las aeronaves a interrogar, de manera que se concentre la potencia de las señales portadoras de los mensajes de interrogación y para facilitar así su tratamiento a bordo.

Se plantea un problema de decodificación de los mensajes de interrogación cuando se desea reducir la potencia de las señales emitidas por los radares secundarios o se intenta decodificar estas señales a una distancia más elevada de la distancia inicialmente prevista. Por ejemplo, puede ser deseable ampliar la zona cubierta por un radar desde el suelo sin incrementar la potencia de las señales emitidas; se puede desear igualmente emitir unos mensajes de interrogación a partir del suelo con una antena omnidireccional hacia una aeronave. La potencia recibida por el respondedor es entonces insuficiente para poder decodificar los mensajes con los equipos actuales.

Para compensar las pérdidas por balance de enlace entre el interrogador y el respondedor, es posible incrementar la potencia del interrogador. Esta solución es sin embargo raramente aplicable por razones de limitaciones operativas y/o de coste de la instalación, porque necesita unas modificaciones materiales importantes.

Entre los formatos de mensajes de interrogación existentes, el modo S es el más particularmente afectado, porque se trata de un modo selectivo de interrogación ampliamente utilizado en la aviación civil. Un mensaje en el formato modo S, representado en la figura 1, comprende un preámbulo 101 seguido por una inversión de fase 103 y unos datos 105 transmitidos mediante modulación de fase diferencial, modulación que se designa en lo que sigue del documento, mediante la sigla anglosajona DPSK que significa “Differential Phase Shift Keying”. El preámbulo 101 comprende dos impulsos 111, 112 separados temporalmente por una duración conocida.

Una patente americana publicada bajo la referencia US5089822 presenta un procedimiento de detección del preámbulo del mensaje de interrogación en modo S que efectúa la comparación entre un motivo esperado de dos impulsos con un umbral fijado de la señal recibida. Sin embargo, la utilización de este procedimiento conduce a numerosas falsas detecciones porque el nivel de señal a ruido de la señal recibida es reducido. Esta misma patente US5089822 propone detectar la inversión de fase 103. En cualquier caso, esta detección simple de la inversión de fase se puede revelar imprecisa para la sincronización temporal que sirve para efectuar una decodificación correcta de los datos 105.

Un objeto de la invención es principalmente mejorar la sensibilidad de los respondedores para la decodificación de las interrogaciones en modo S sin modificación material de estos respondedores. Con este fin, la invención tiene por objeto un procedimiento de detección del mensaje provisto de un preámbulo de varios impulsos en una señal de radiofrecuencia emitida por un interrogador o un respondedor en modo S, ejecutando dicho procedimiento una etapa de descomposición de dicha señal en una señal de amplitud y en una señal de fase compleja, ejecutando dicho procedimiento una etapa de detección de dicho preámbulo correlacionando la señal de amplitud con una señal de réplica de los impulsos esperados, estando caracterizado dicho procedimiento porque ejecuta una etapa de control de fase que permite determinar si la evolución de la fase de la señal de radiofrecuencia (201) es coherente con la que se espera para un preámbulo de mensaje en modo S sumando las muestras de dicha señal de fase durante la duración del desarrollo de los impulsos de dicho preámbulo y, por ejemplo, comparando la suma obtenida con un umbral aprovechando las muestras, de manera que se determine si la señal de fase es una señal sinusoidal.

El procedimiento según la invención permite controlar la coherencia de la fase en los impulsos no modulados de una señal detectada después de la primera fase de detección por correlación, con el fin de verificar que la fase de esta señal detectada posee justamente las características lineales de una señal sinusoidal, para los sistemas IFF de 1030 MHz o 1090 MHz, y no aquellos aleatorios de un ruido térmico presente antes de la señal, entre los impulsos de la señal y después de los impulsos de la señal.

La asociación entre la etapa de correlación y la etapa de control de fase permite principalmente reducir la potencia de emisión de los sistemas de interrogación y, por lo tanto, reducir el tamaño y el consumo de energía del sistema de interrogación, lo que es particularmente útil cuando dichos sistemas están embarcados en unas plataformas de volumen limitado y de recursos limitados. El procedimiento según la invención permite igualmente disminuir el número de falsas detecciones de preámbulos.

Según un modo de realización del procedimiento según la invención, el preámbulo del mensaje es seguido por un bloque de datos codificados mediante modulación de fase diferencial y el procedimiento comprende una etapa de sincronización temporal mediante correlación de la señal de fase compleja con una secuencia de referencia formada por uno o varios bits conocidos antes de la decodificación de los datos.

En efecto, si el preámbulo de un mensaje de modo S se detecta en una señal cuyo nivel de potencia se disminuye con relación a una señal clásica, gracias al procedimiento según la invención, todavía falta que la sincronización temporal en esta señal de reducido nivel esté a continuación correctamente efectuada. También, la secuencia de referencia se utiliza para mejorar esta sincronización, principalmente para permitir una decodificación con éxito de los datos que siguen al preámbulo.

La secuencia de referencia puede comprender al menos un bit de inversión de fase y cinco bits que identifican el formato del mensaje de modo S. Además, la secuencia de referencia puede comprender unos bits de datos no consecutivos.

Según un modo de realización del procedimiento según la invención, la etapa de control de fase verifica que la fase de la señal recibida varía según una sinusoide, demodulando la señal de fase compleja en una componente real I y una componente imaginaria Q y comparando después con un umbral la suma de varias muestras contenidas durante los impulsos en cada una de las componentes I, Q.

Según un modo de realización del procedimiento según la invención, el mensaje es un mensaje de interrogación en modo S y la señal de réplica correlacionada con la señal de amplitud comprende dos impulsos, cada uno de duración sensiblemente igual a la 0, 8 μs, estando separados dichos impulsos temporalmente por una duración de 2 μs.

Según un modo de realización del procedimiento según la invención, el mensaje es un mensaje de respuesta en modo S y la señal de réplica correlacionada con la señal de amplitud comprende cuatro impulsos, cada uno de duración sensiblemente igual a 0, 5 μs.

Según un modo de realización del procedimiento según la invención, la etapa de control de fase no se ejecuta más que si se ha observado un preámbulo durante la etapa de detección del preámbulo.

Según un modo de realización del procedimiento según la invención, el nivel de umbral para la detección del preámbulo se determina en función del nivel de ruido de la señal y/o de la amplitud máxima de la señal de amplitud.

La invención tiene igualmente por objeto un respondedor que comprende al menos una antena y un módulo frontal de radiofrecuencias, comprendiendo el respondedor una unidad de procesamiento de realización del procedimiento tal como se ha descrito más arriba.

Surgirán otras características con la lectura de la descripción detallada dada a título de ejemplo y no limitativa, a continuación, realizada en relación a unos dibujos adjuntos que representan:

- la figura 1a, un gráfico que representa el aspecto de un mensaje de interrogación en modo S, habiendo sido ya presentada esta figura más arriba;

- la figura 1b, un gráfico... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de detección de un mensaje provisto de un preámbulo de varios impulsos en una señal (201) de radiofrecuencia emitida por un interrogador o un respondedor en modo S, ejecutando dicho procedimiento una etapa de descomposición de dicha señal (201) en una señal (205) de amplitud y en una señal (207) de fase compleja, ejecutando dicho procedimiento una etapa (240) de detección de dicho preámbulo correlacionando la señal (205) de amplitud con una señal (306) de réplica de los impulsos esperados, estando dicho procedimiento caracterizado porque ejecuta una etapa (250) de control de fase que permite determinar si la evolución de la fase de la señal

(201) de radiofrecuencia es coherente con la que se espera para un preámbulo de mensaje en modo S sumando las muestras de dicha señal (207) de fase durante la duración del desarrollo de los impulsos (411, 412) de dicho preámbulo y aprovechando las muestras, de manera que se determine si la señal de fase es una señal sinusoidal.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, el preámbulo del mensaje estando seguido por un bloque de datos codificados mediante modulación de fase diferencial, estando el procedimiento caracterizado porque comprende una etapa de sincronización temporal mediante correlación de la señal (207) de fase compleja con una secuencia de referencia formada por uno o varios bits conocidos antes de la decodificación de los datos.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque la secuencia de referencia comprende al menos un bit de inversión de fase y cinco bits que identifican el formato del mensaje de modo S.

4. Procedimiento según la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque la secuencia de referencia comprende unos bits de datos no consecutivos.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la etapa (250) de control de fase verifica que la fase de la señal recibida varía según una sinusoide, demodulando la señal de fase compleja en una componente real I y una componente imaginaria Q y comparando (506) después con un umbral la suma (504) de varias muestras (501, 501’) contenidas durante los impulsos (411, 412) en cada una de las componentes I, Q.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, siendo el mensaje un mensaje de interrogación en modo S, estando el procedimiento caracterizado porque la señal (306) de réplica correlacionada con la señal (205) de amplitud comprende dos impulsos, cada uno de duración sensiblemente igual a la 0, 8 μs, estando separados dichos impulsos temporalmente por una duración de 2 μs.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, siendo el mensaje un mensaje de respuesta en modo S, estando el procedimiento caracterizado porque la señal (306) de réplica correlacionada con la señal (205) de amplitud comprende cuatro impulsos, cada uno de duración igual a 0, 5 μs.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la etapa (250) de control de fase solamente se ejecuta si se ha observado un preámbulo durante la etapa (240) de detección del preámbulo.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el nivel (307) de umbral para la detección del preámbulo se determina en función del nivel de ruido de la señal y/o de la amplitud máxima de la señal (205) de amplitud.

10. Respondedor que comprende al menos una antena (200a) y un módulo (200b) frontal de radiofrecuencias, caracterizado porque comprende una unidad (270) de procesamiento de implementación del procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes.