ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2022. №7
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.7.5
требования к кодирующей матрице фазокодоманипулированного
зондирующего сигнала с нулевой зоной автокорреляции
Р.Н. Ипанов
Национальный исследовательский университет «МЭИ»
111250, Россия, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 14
Статья поступила в редакцию 26 мая 2022 г.
Аннотация. Оптимальные дискретные сигналы не позволяют решать радиолокационную задачу разрешения по дальности перекрывающихся по времени эхо-сигналов, значительно различающихся по амплитуде. Также эти сигналы из-за наличия корреляционного шума ограничивают возможность улучшения качества радиолокационного изображения в РЛС различного назначения. В этом случае для решения названных радиолокационных задач представляет интерес применения зондирующего сигнала с нулевой зоной автокорреляции. Для формирования автокорреляционной функции с областью нулевых боковых лепестков зондирующий сигнал должен представлять собой пачку из двух и более фазокодоманипулированных импульсов. В работе аналитически обосновано, что для формирования нулевой зоны автокорреляции пачка импульсов должна быть кодирована ансамблем комплементарных или ортогональных последовательностей. В этом случае зондирующий сигнал будет иметь большое количество импульсов в пачке, что затрудняет его использование в РЛС с излучением и приемом на одну антенну. Показано, что при кодировании ансамблем комплементарных последовательностей комплексные огибающие дискрет всех импульсов пачки должны быть равны. В этом случае сжатый сигнал будет иметь достаточно высокий уровень боковых лепестков вне нулевой зоны автокорреляции, а также в нулевой зоне автокорреляции при рассогласовании по частоте Доплера. Аналитически также доказано, что для формирования нулевой зоны автокорреляции пачка импульсов может быть кодирована строками блочной матрицы, состоящей из набора взаимноортогональных матриц. Тогда комплексные огибающие дискрет импульсов пачки могут быть различны, что позволяет уменьшить уровень боковых лепестков вне нулевой зоны автокорреляции, а также подавить боковые лепестки в нулевой зоне автокорреляции при рассогласовании по частоте Доплера. В работе также получены требования к кодирующей матрице полифазного (p-фазного, р ≥ 2 – простое число) зондирующего сигнала с нулевой зоной автокорреляции, состоящего из минимального количества импульсов в пачке, равного p, названного когерентным дополнительным сигналом.
Ключевые слова: автокорреляционная функция, зондирующий сигнал, комплементарные последовательности, нулевая зона автокорреляции, оптимальный дискретный сигнал, ортогональные последовательности, пачка импульсов.
Финансирование: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Министерством культуры, образования, науки и спорта Монголии в рамках научного проекта №19-57-44001.
Автор для переписки: Ипанов Роман Николаевич, iproman@ya.ru
Литература
1. Свердлик М.Б. Оптимальные дискретные сигналы. Москва, Советское радио. 1975. 200 с.
2. Ипатов В.П. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов: Принципы и приложения. Москва, Техносфера. 2007. 488 с.
3. Nunn C.J., Coxson G.E. Polyphase pulse compression codes with optimal peak and integrated sidelobes. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 2009. V.45. №2. P.775-781. https://doi.org/10.1109/TAES.2009.5089560.
4. Ипанов Р.Н. Импульсные фазоманипулированные сигналы с нулевой зоной автокорреляции. Радиотехника и электроника. 2018. Т.63. №8. С.823-830. https://doi.org/10.1134/S0033849418080077.
5. Levanon N., Mozeson E. Radar Signals. Hoboken, Wiley. 2004. 411 p.
6. Mozeson E., Levanon N. Removing autocorrelation sidelobes by overlaying orthogonal coding on any train of identical pulses. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 2003. V.39. №2. P.583-603. https://doi.org/10.1109/EEEI.2002.1178487
7. Chebanov D. Some autocorrelation properties of phase-coded waveforms. 2009 43rd Annual Conference on Information Sciences and Systems. Baltimore. 2009. P.371-376. https://doi.org/10.1109/CISS.2009.5054748
8. Chebanov D., Lu G. Removing autocorrelation sidelobes of phase-coded waveforms. 2010 IEEE Radar Conference. Arlington. 2010. P.1428-1433. https://doi.org/10.1109/RADAR.2010.5494391
9. Ипанов Р.Н. Когерентные дополнительные сигналы и их применение в радиолокации. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2015. №2. http://jre.cplire.ru/jre/feb15/8/text.pdf
10. Ипанов Р.Н. Полифазные когерентные дополнительные сигналы. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2017. №1. http://jre.cplire.ru/jre/jan17/14/text.pdf
11. Ипанов Р.Н. Когерентные дополнительные сигналы и алгоритм их сжатия. DSPA: Вопросы применения цифровой обработки сигналов. 2018. Т.8. №1. С.90-94.
12. Ipanov R.N., Baskakov A.I., Olyunin N., Ka Min-Ho. Radar Signals with ZACZ Based on Pairs of D-Code Sequences and Their Compression Algorithm. IEEE Signal Processing Letters. 2018. V.25. №10. P.1560-1564. https://doi.org/10.1109/LSP.2018.2867734.
13. Баскаков А.И., Ипанов Р.Н., Комаров А.А. Фазокодоманипулированные радиолокационные сигналы для точного определения дальности и скорости малоразмерных космических объектов. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2018. №12. http://jre.cplire.ru/jre/dec18/7/text.pdf
14. Ипанов Р.Н., Мурзабулатова А.Ф. Полифазные радиолокационные сигналы с нулевой зоной автокорреляции и алгоритм их сжатия. 21-я Международная конференции «Цифровая обработка сигналов и ее применение». Москва. 2019. Т.2. С.43-47.
15. Baskakov A.I., Ipanov R.N., Komarov A.A. The Use of Phase-shift Keyed Signals with a Zero Autocorrelation Zone in a Multi-position Radar System for Searching and Detecting of Space Debris Objects. 2019 PhotonIcs & Electromagnetics Research Symposium. Rome. 2019. P.1043-1049. https://doi.org/10.1109/PIERS-Spring46901.2019.9017759
16. Ипанов Р.Н. Зондирующие сигналы с нулевой зоной автокорреляции для радиолокаторов с синтезированной апертурой. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. №8. http://jre.cplire.ru/jre/aug19/7/text.pdf
17. Ipanov R.N. Signals with zero autocorrelation zone for the synthesised aperture radar. Electronics Letters. 2019. V.55. №19. P.1063-1065. https://doi.org/10.1049/el.2019.1918
18. Ipanov R.N. Polyphase Radar Signals with ZACZ Based on p-Pairs D-Code Sequences and Their Compression Algorithm. Infocommunications Journal. 2019. V.11. №3. P.21-27. https://doi.org/10.36244/ICJ.2019.3.4
19. Ipanov R.N., Komarov A.A., Klimova A.P. Phase-Code Shift Keyed Probing Signals with Discrete Linear Frequency Shift Keying and Zero Autocorrelation Zone. 2019 International Conference on Engineering and Telecommunication. Dolgoprudny. 2019. P.1-5. https://doi.org/10.1109/EnT47717.2019.9030566
20. Ipanov R.N. Phase-Code Shift Keyed Probing Signals with Discrete Linear Frequency Modulation and Zero Autocorrelation Zone. Infocommunications Journal. 2020. V.12. №1. P.45-52. https://doi.org/10.36244/ICJ.2020.1.7
21. Ipanov R.N., Smolskiy S.M. Polyphase Radar Signals with Zero Autocorrelation Zone and Their Compression Algorithm. Intelligent Systems Reference Library. Advances in Signal Processing. 2020. V.184. P.5-19. https://doi.org/10.1007/978-3-030-40312-6_2
22. Ипанов Р.Н. Импульсные полифазные сигналы с нулевой зоной автокорреляции и алгоритм их сжатия. Радиотехника и электроника. 2020. Т.65. №6. С.578-586. https://doi.org/10.31857/S0033849420060121
23. Ипанов Р.Н. Полифазные частотно-манипулированные зондирующие сигналы с нулевой зоной автокорреляции для радиолокаторов с синтезированной апертурой. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. №6. http://jre.cplire.ru/jre/jun20/11/text.pdf
24. Ипанов Р.Н. Импульсные сигналы с нулевой зоной автокорреляции для радиолокаторов с синтезированной апертурой. Радиотехника и электроника. 2020. Т.65. №9. С.894-901. https://doi.org/10.31857/S0033849420080069
25. Ipanov R.N., Komarov A.A. Polyphase signals with discrete frequency shift keying and zero autocorrelation zone for the remote sensing radar. Journal of Applied Remote Sensing. 2020. V.14. №4. P.040501. https://doi.org/10.1117/1.JRS.14.040501
26. Ipanov R.N., Komarov A.A. Probing signals with ZACZ for GPR onboard of unmanned aerial vehicle. Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science. 2021. V.21. №1. P.110-117. https://doi.org/10.11591/ijeecs.v21.i1.pp110-117
27. Blahut R.E. Theory of remote surveillance algorithms. Radar and Sonar. Part 1. 1991. V.32. P.1-65.
28. Sivaswamy R. Digital and analog subcomplementary sequences for pulse compression. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 1978. V.AES-14. №2. P.343-350. https://doi.org/10.1109/TAES.1978.308657
29. Tseng C.C., Liu C.L. Complementary sets of sequences. IEEE Transactions on Information Theory. 1972. V.18. №5. P.644-652. https://doi.org/10.1109/TIT.1972.1054860
30. Патент РФ №2670773. Ипанов Р.Н. Способ формирования множества ансамблей p-ичных D-кодов. Дата заявки: 22.09.2017. Дата публикации: 25.10.2018. 10 с. URL: https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=0002670773&TypeFile=html
Для цитирования:
Ипанов Р.Н. Требования к кодирующей матрице фазокодоманипулированного зондирующего сигнала с нулевой зоной автокорреляции. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2022. №7. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.7.5