Неофициальный отзыв 2 (Исследование характеристик шумоподобных сигналов на многопозиционных поднесущих и разработка алгоритмов их обработки для спутниковых радионавигационных систем)

Акционерное обшество «Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем» (АО «Российские космические системы») Лааапосорпаа 5а,. а. 53. Москва. 111250 Гс к: 14951673-95-19. факс: 14 )51509-12-00, с-п1а1!', сппсас1960881псо12к89 с1818111477389 !Я'РИ 1097746649681 !!!П!7722698789 К!11177485!88!! УТВЕРЖДАЮ ,.ЗщФадЧ'Итс!72ЬааВЕНЕраЛЬНОГО дИрЕКтОра ,!'.,'~4о науке д,т'.""ц'.,"!~профессор А.А. Романов ся .'~Р':! Отзыв на диссертацию Бойкова В.В.

«Исследование характеристик шумоподобных сигналов на многопозиционных поднесущих и разработка алгоритмов их обработки для спутниковых радионавигационных систем», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальностям 05.12.04 — Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения.

Применяющиеся в настоящее время сигналы глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) состоят из не менее чем двух компонент, имеющих различное назначение. В процессе разработки ГНСС и на начальной стадии их эксплуатации такими компонентами были сигналы открытого и санкционированного доступов. Важнейшими требованиями, предъявляемыми к двухкомпонентному сигналу, были постоянство его амплитуды, позволяющее бортовому усилителю мощности работать в режиме насыщения, в котором достигается высокий коэффициент полезного действия, и разделение этих компонент в приемном устройстве. Для удовлетворения этих требований каждая из компонент формировалась как бинарная псевдослучайная последовательность (ПСП), которая модулировала в противофазе одно из двух ортогональных друг к другу несущих колебания.

Суммарный излучаемый сигнал в такой структуре представляет собою гармоническое колебание с постоянной амплитудой и четырехпозиционной фазовой модуляцией. В приемном устройстве за счет формирования опорного несущего колебания, синфазного с одной из ортогональных несущих, осуществляется выделение компоненты, передаваемой на этой несущей, и подавление компоненты, передаваемой на ортогональной несущей. В процессе дальнейшего развития ГНСС появилась потребность добавления дополнительных компонент в структуру излучаемых сигналов. Во-первых, это новые сигналы с лучшими характеристиками, а во вторых, это так называемые пилот-сигналы, не модулированные данными навигационных сообщений, позволяющие осуществлять измерение псевдодальностей в условиях очень слабых сигналов.

При этом для того, чтобы обеспечить работоспособность огромного парка ранее выпущенной аппаратуры потребителя, необходимо новые сигналы излучать вместе со старыми. Уплотнение более чем двух бинарных сигналов путем их суммирования приводит к изменению амплитуды суммы. Для выравнивания амплитуды такого многокомпонентного сигнала применяются специальные методы интерплекс модуляции и А11ВОС модуляции, Использование этих методов приводит к искажению суммы сигналов, в результате чего часть мощности излучаемого сигнала не может быть использована в приемном устройстве при выделении отдельных его компонент, т.е.

теряется. Каждая компонента такого многокомпонентного сигнала является бинарной, но суммарный выровненный по амплитуде сигнал является сигналом с многопозиционной фазовой модуляцией. "Гаким образом в современных ГНСС многопозиционная фазовая модуляция используется для передачи некоторого множества навигационных сигналов, каждый из которых является бинарным. Целью диссертации Бойкова В.В. является расширение класса сигналов, применяемых в ГНСС, путем использования для этих целей многопозиционных ПСП с многопозиционными поднесущими, исследование корреляционных и спектральных характеристик этих новых сигналов и разработка методов их обработки в навигационных приемниках. В диссертации на достаточно высоком научно-техническом уровне исследуются автокорреляционные свойства многопозиционных ПСП с многопозиционными поднесущими.

Показывается двукратное уменьшение уровня боковых лепестков действительной части автокорреляционной функции (АКФ) сигналов, предлагаемых в диссертации, по сравнению с боковыми лепестками АКФ ВОС-сигналов, используемых в настоящее время в ГНСС. Это упрощает выделение основного пика АКФ при обработке таких сигналов в навигационном приемнике. Большое внимание в диссертации уделено анализу спектральных свойств предлагаемых сигналов.

Выявлено, что изменение фазовой структуры многопозиционной поднесущей позволяет управлять формой и расположением основной части спектра новых сигналов на частотной оси. В диссертации определенное внимание уделено методам обработки в приемном устройстве новых многопозиционных сигналов. На основе теории полей Галуа степени и над полем бГ(2) (расширенное поле бГ(2 )) предложена схема ускоренного оценивания грубого значения циклической задержки сигналов бинарного типа путем их преобразования в функции Уолша и перемножения вектор-столбца, найденной таким преобразованием функции Уолша, на факторизованную матрицу Адама. Для р-ичных сигналов на основе теории полей Галуа степени т над полем уф) (расширенное поле 6Г~р )) также предложена схема ускоренного оценивания грубого значения циклической задержки этих сигналов путем их преобразования в функции Виленкина-Кристенсона и перемножения вектор-столбца, найденной таким преобразованием функции Виленкина-Кристенсона, на факторизованную матрицу функций ВиленкинаКристенсона.

Теоретические построения на основе расширенных полей Галуа 6Г(2'") и И (р )) завершаются разработкой структурной схемы устройства грубого оценивания циклической задержки сигнала. Проводится сопоставление вычислительной сложности алгоритмов прямого и ускоренного оцени вания грубого оценивания циклической задержки сигнала, демонстрирующего выигрыш десятки и сотни раз алгоритма ускоренного оценивания, К числу недостатков диссертации Бойкова В.В.

следует отнести ее слабую практическую направленность, а также наличие ряда не до конца раскрытых вопросов. Применение многопозиционных сигналов для улучшения автокорреляционных свойств навигационного сигнала приводит к многопозиционной фазовой модуляции, при которой все ресурсы фазовой плоскости используются для передачи единственного сигнала. В тоже время в современных ГНСС каждый навигационный спутник должен одновременно излучать не менее двух сигналов. В случае излучения одновременно двух и более многопозиционных сигналов возникает изменение амплитуды суммарного сигнала, что неприемлемо для работы бортового усилителя мощности, который для обеспечения высокого коэффициента своего полезного действия должен работать в режиме насыщения.

Для выравнивания амплитуды суммы нескольких многопозиционных сигналов можно было бы разработать специальные методы, аналогичные интерплекс модуляции либо А11ВОС модуляции, используемые для бинарных сигналов. Однако методы выравнивания амплитуды суммы нескольких многопозиционных сигналов в диссертации не рассматриваются. Диссертация посвящена исследованию автокорреляционных свойств, спектральных свойств и разработке методов грубого оценивания циклической задержки отдельного (одиночного) многопозиционного сигнала. Однако на вход навигационного приемника современных ГНСС поступает сумма навигационных сигналов, излучаемых множеством навигационных спутников, находящихся в зоне видимости приемника.

Для оценивания параметров этих сигналов (псевдозадержки, псевдодоплеровского смещения частоты и псевдодоплеровской фазы несущего колебания), навигационный приемник должен входные сигналы разделить. Такое разделение в существующих ГНСС основано на использовании взаимокорреляционных свойств сигналов, излучаемых разными спутниками, входящими в орбитальную группировку. Ясно, что уровень взаимной корреляции у сигналов, излучаемых разными спутниками ГНСС, должен быть возможно более низким. По этой причине во всех современных ГНСС с кодовым разделением спутниковых сигналов бинарные М-последовательности, которые не обладают хорошими взаимокорреляционными свойствами, не используются.

Исключение составляет только система ГЛОНАСС, в которой в качестве сигнала открытого доступа используется М-последовательность с 511-ю символами на периоде. Однако в ГЛОНАСС низкий уровень взаимной корреляции достигается за счет частотного разделения спутниковых сигналов.

Применение многопозиционных сигналов для навигационных приложений предполагает формирование некоторого ансамбля этих сигналов с последующим изучением взаимокорреляционных свойств сигналов этого ансамбля. Интуитивно можно высказать предположение, что взамокорреляционные свойства сигналов этого ансамбля будут достаточно хорошими. Но в диссертации не рассматривается формирование ансамбля моногопозиционных сигналов и исследование его взаимокорреляционных свойств.

Остается открытым вопрос об использовании установленной в диссертации возможности управления формой и расположением на частотной оси спектральной плотности мощности шумоподобного сигнала путем выбора фазовой структуры поднесущей. Например, из общей теории сигналов известно, что для повышения точности оценивания задержки (в навигации псевдозадержки) необходимо увеличивать среднеквадратичес кую ширину спектра. При ограниченной полосе, выделенной для сигнала, такое увеличение среднеквадратической ширины спектра обеспечивает модуляция ВОС, раздвигающая спектр бинарной ПСП из центра полосы ближе к ее краям. Такое преобразование спектра увеличивает его среднеквадратическую ширину и, следовательно, увеличивает точность оценивания задержки.