Метод пеленгации со сверхразрешением

Задача: внутриканальная помеха

Большинство методов радиопеленгации позволяют пеленговать только один излучатель на определенной частоте, занятой исключительно интересующим передатчиком. Если дополнительные передатчики работают на той же частоте, возможно негативное влияние на пеленгацию (внутриканальная помеха). В этом случае результат пеленгации зависит от соотношения уровней передатчиков. Если один из передатчиков значительно мощнее остальных, соответствующий пеленг отображается с незначительными ошибками. Если передатчики имеют близкие уровни, результат пеленгации обычно неправильный. Это касается всех традиционных принципов пеленгации, включая корреляционный интерферометр и методы Доплера и Ватсона-Ватта.

Внутриканальная помеха регулярно встречается на практике. Отчасти это даже характерно для метода передачи:

• В ВЧ-диапазоне характеристики распространения сигналов непрерывно изменяются. Излучения иногда могут распространяться значительно дальше, чем первоначально планировалось и приниматься в зонах, где другая станция осуществляет передачу на той же частоте.
• Неисправные электронные устройства могут создавать электромагнитные помехи на частоте передатчиков.
• В одночастотных сетях, например, определяемых стандартами DAB/DVB, несколько передатчиков осуществляют передачу одного сигнала на одной частоте из нескольких мест, чтобы повысить качество передачи.
• Иногда определенные передатчики преднамеренно подавляются. В этом случае сигнал помехи передается на той же частоте.
• В случае работы с методом широкополосного множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), который используется в стандарте мобильной радиосвязи UMTS (Универсальная система мобильной связи), несколько станций одновременно передают сигналы в одном диапазоне частот. Приемники должны различать сигналы с помощью кода расширения спектра, который накладывается на сообщение.

Для пеленгации сигналов в одном канале компания Rohde & Schwarz реализовала метод пеленгации со сверхразрешением в опции для высокоскоростного сканирующего ВЧ-пеленгатора R&S^®DDF1GTX. Опция R&S^®DDFGTX‑SR дополняет ранее доступные методы пеленгации. В высокоскоростном сканирующем пеленгаторе R&S^®DDF5GTS сверхразрешение даже входит в состав стандартных функций. Метод пеленгации со сверхразрешением предусматривает разложение на составляющие волнового поля с несколькими сигналами на одной частоте. Количество и углы падения волн сначала точно рассчитываются, а затем отображаются. Максимальное количество зависит от частоты приема, угла падения и отношения сигнал-шум.

Общее техническое описание

Традиционные методы пеленгации основываются на предположении, что интересующий частотный канал содержит только одну преобладающую волну. Однако это может не соответствовать действительности, например, по следующим причинам:

• Спектральное перекрытие (например, CDMA) анализируемых полезных сигналов
• Источники помех с большой амплитудой в дополнение к полезному сигналу (например, электромагнитные помехи)
• Многолучевое распространение (например, отражения от зданий). Возникающие ошибки пеленгации делают результаты непригодными для использования

Традиционная технология пеленгации предусматривает две контрмеры:

• Если составляющая помехи по мощности меньше составляющей полезного сигнала, ошибку пеленгации можно сократить до минимума посредством соответствующего подбора параметров пеленгатора (путем выбора достаточно большой апертуры антенны)
• Если составляющая помехи равна или больше составляющей полезного сигнала, можно определить отдельные пеленги некоррелированных сигналов с использованием широкополосных пеленгаторов с высоким разрешением. Можно извлечь выгоду из спектральных различий сигналов

Методы пеленгации со сверхразрешением обеспечивают систематическое решение этой проблемы. Они позволяют рассчитать количество волн и углы падения для них. Это можно выполнить различными способами. Наиболее точный метод основывается на анализе главных компонентов (PCA) данных антенны. Анализ PCA используется в новом устройстве R&S^®DDF5GTS и опции сверхразрешения R&S^®DDFGTX-SR.