ITU-R SM 1598 FRENCH-2002 Methods of radio direction finding and location on time division multiple access and code division multiple access signals《无线电方向寻找的方法以及在时分多址及码分多址信号中的位置》.pdf

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1、 Rec. UIT-R SM.1598 1 RECOMMANDATION UIT-R SM.1598 Mthodes de radiogoniomtrie et de localisation de signaux accs multiple par rpartition dans le temps et accs multiple par rpartition en code (Question UIT-R 28/1) (2002) LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que le dveloppement con

2、sidrable des rseaux de radiotlphonie cellulaire augmente le risque de brouillages lintrieur et en direction de rseaux, en particulier aux frontires de pays situes aux limites de couverture de stations exploites par diffrents oprateurs et/ou en cas de partage de bandes de frquences ou de bandes adjac

3、entes; b) que le maintien dun niveau lev de qualit de service revt une importance cruciale pour les oprateurs et les utilisateurs du service; c) quil est ncessaire de fournir aux oprateurs et aux rgulateurs les outils indispensables pour enquter sur les cas de brouillages prjudiciables; d) que les t

4、echniques utilises dans ces rseaux exigent des mthodes acceptables de radiogoniomtrie; e) que les plaintes en brouillage portant sur les rseaux cellulaires modernes sont souvent difficiles rgler; f) que les systmes utilisant les techniques accs multiple par rpartition dans le temps (AMRT) et accs mu

5、ltiple par rpartition en code (AMRC) reprsentent une partie importante des services de radiotlphonie exploits actuellement dans le monde; g) que des appareils permettant deffectuer la radiogoniomtrie de signaux numriques sont dsormais sur le march, recommande 1 que des fonctions de radiogoniomtrie d

6、e signaux AMRT et AMRC utilisant la synchronisation soient mises en uvre dans les stations de contrle fixes et mobiles; 2 que le processus de radiogoniomtrie repose sur des principes analogues ceux figurant dans lAnnexe 1, et sur les mthodes dcrites dans les Annexes 2 et 3. ANNEXE 1 Processus de rad

7、iogoniomtrie et de localisation de signaux AMRT et AMRC Pour la radiogoniomtrie de signaux AMRT et AMRC, il est recommand didentifier pralablement le signal, avant ou pendant le processus de radiogoniomtrie, de manire pouvoir employer les mthodes applicables. A cette fin, il est intressant dassocier

8、 des techniques de radiogoniomtrie des techniques didentification pralable. En effet, en termes de prcision et en cas de sources multiples, la combinaison de ces techniques est particulirement efficace. 2 Rec. UIT-R SM.1598 Un radiogoniomtre capable de traiter des signaux discontinus tels que les si

9、gnaux AMRT, AMRC ou duplex rpartition dans le temps devrait ainsi permettre lapplication successive de plusieurs mthodes visant amliorer la prcision de la radiogoniomtrie en aveugle et en temps rel dans une premire tape, conformment aux mthodes courantes recommandes lAnnexe 2. La radiogoniomtrie dev

10、rait porter sur un enregistrement du signal sur un seul canal ou, de prfrence, sur plusieurs canaux. Lidentification pralable du signal par intercorrlation avec des signaux dessai devrait tre effectue en temps rel ou en temps lgrement diffr. Et Si le processus didentification pralable choue, la radi

11、ogoniomtrie en aveugle, telle que dcrite lAnnexe 2 (utilise laide des mthodes de synchronisation et ventuellement de haute rsolution) peut tre effectue en temps rel ou en temps diffr (au moyen dun signal enregistr sur des canaux multiples), afin dobtenir une meilleure prcision angulaire, tout en aug

12、mentant les possibilits de discrimination des sources dans des environnements moyennement difficiles (trajets multiples, sources multiples). Si le processus didentification pralable russit, la radiogoniomtrie utilise en combinaison, telle que dcrite dans lAnnexe 3, peut tre effectue en temps rel ou

13、en temps diffr (au moyen dun signal enregistr sur des canaux multiples), afin dobtenir une meilleure prcision angulaire, tout en augmentant considrablement les possibilits de discrimination des sources dans des environnements dfavorables (trajets multiples, forte densit de sources). ANNEXE 2 Radiogo

14、niomtrie en aveugle au moyen de signaux AMRT Si londe nest pas identifie ou ne peut pas tre identifie au moyen du processus didentification pralable, et si aucune information nest disponible sur un paramtre de discrimination possible lintrieur du signal (utilisation en aveugle), il est recommand dap

15、pliquer les mthodes de radiogoniomtrie numres ci-aprs: Toutes ces mthodes pourraient tre amliores par lemploi dantennes directionnelles, par la reconnaissance pralable de leurs paramtres techniques (porteuse, largeur de bande, type de modulation, dure des intervalles, etc.), lorsquils sont disponibl

16、es, et par des mesures multiples (pour les processus de triangulation, de radioralliement, etc.). Linterfromtrie traditionnelle ou corrlative (en srie ou en parallle au moyen de canaux multiples) peut tre associe la synchronisation de signaux par dtection dnergie. Linterfromtrie a pour principe le c

17、alcul du temps de propagation de phase entre les signaux dtects par plusieurs dtecteurs, et la comparaison entre le rsultat obtenu et une table dtalonnage, afin de dterminer la direction dune source. La synchronisation du radiogoniomtre avec le temps darrive des crneaux temporels, dtermins par un ca

18、lcul de lnergie des signaux, prsente de nombreux avantages: le radiogoniomtre se dclenche pendant la dure effective dun crneau temporel; sauf en cas de brouillages entre crneaux temporels (voir plus bas), le radiogoniomtre est dclench par un signal provenant dune seule source. Rec. UIT-R SM.1598 3 C

19、ontrairement un radiogoniomtre en srie, un radiogoniomtre en parallle prsente lavantage que la commutation de lantenne nest pas ncessaire. Ainsi, la dure de lintgration du signal permet daccrotre le gain et la prcision denviron 7 dB pour une mesure prise pendant la dure dun crneau temporel. Des mtho

20、des courantes haute rsolution, telles que lalgorithme MUSIC, permettent de faire face des situations de rception plus complexes se caractrisant par des brouillages ou par des conditions de propagation dfavorables. Ces mthodes, qui consistent calculer et rduire la matrice dautocorrlation du signal re

21、u par chaque dtecteur dun rseau dantennes, ncessitent une puissance de traitement et un temps de propagation plus levs que la mthode dinterfromtrie corrlative. Elles prsentent les avantages suivants: meilleure prcision par rapport linterfromtrie corrlative; calcul de la radiogoniomtrie mme en cas dm

22、issions multiples ou de brouillages de densit faible moyenne (en fonction du nombre dlments dantenne); radiogoniomtrie possible mme dans des conditions de propagation trajets multiples; comme pour linterfromtrie corrlative, possibilit de synchroniser le radio-goniomtre avec le temps darrive des crne

23、aux temporels des signaux AMRT, avec les nombreux avantages mentionns dans le prcdent paragraphe. La technique de dcalage des instants darrive (TDOA, time difference of arrival) est fonde sur lintercorrlation des signaux numriques reus par un ensemble de dtecteurs suffisamment distants et synchrones

24、 pour permettre la localisation hyperbolique de la source. Le principe de base de cette mthode dans une gomtrie plane est le suivant: soit un seul metteur et un couple dantennes synchrones (A et B) situes une distance convenable, le processus dintercorrlation des signaux reus chaque antenne A et B p

25、ermet de dterminer un TDOA AB, qui, associ la position des antennes A et B et la TDOA AB, permet de dfinir la branche hyperbolique HAB, sur laquelle se situe lmetteur, soit un autre couple dantennes synchrones distantes (A, C). Le mme processus dintercorrlation des signaux reus chaque antenne A et C

26、, associ la position de ces dernires et la TDOA AC, permet de dfinir la branche hyperbolique HACsur laquelle se situe lmetteur. La position de lmetteur est donne par lintersection des branches hyperboliques HABet HAC. Il convient de noter que, mme en prsence dun seul metteur, des ambiguts gomtriques

27、 peuvent se produire, la prcision dpendant fortement de la configuration gomtrique. Cela peut tre vit si lon utilise des antennes directives ou un processus de radiogoniomtrie supplmentaire. En cas de sources multiples, la technique TDOA peut tre amliore par lemploi dantennes directionnelles permett

28、ant de limiter le champ de balayage, ainsi que le risque dambigut d la prsence de plusieurs metteurs, et le risque dassociation incorrecte de TDOA diffrents metteurs. En outre, lemploi dantennes directionnelles permet de limiter le nombre de mesures synchrones seulement deux antennes. La position hy

29、perbolique peut ensuite tre utilise pour amliorer la prcision obtenue partir des mesures angulaires, ou pour lever les ambiguts. 4 Rec. UIT-R SM.1598 1598-01BA cABc ACCABcBCcABFIGURE 1Localisation en aveugle laide de la technique TDOASecteur angulaire dfinipar la directivit delantenne au point ASour

30、celocalise SSource limine(hors secteur angulaire)HA,B: d(B, M) d(A, M) = cABSourcelocalise SHA,B: d(B, M) d(A,M)= cABHA,B: d(C, M) d(B, M) =cABHA,B:d(C,Md(A,M)=cABDemi-branche de lhyperboleBranche de lhyperboleBranchedelhyperboleBranchedelhyperbolePrincipe de la localisation hyperbolique laide de la

31、 technique TDOAPrincipe de la localisation par association de la technique TDOAavec la directivit de lantenneLa technique TDOA peut galement tre employe en aveugle dans le cas dondes spectre tal (modulation AMRC) et en combinaison avec dautres techniques, mais elle prsente moins dintrt que les techn

32、iques recommandes ci-dessous, dans le cadre de la prsente tude. On envisagera les techniques TDOA en aveugle ou en combinaison pour localiser les appels de dtresse, sur la base des infrastructures des rseaux cellulaires. ANNEXE 3 Combinaison dondes modulation AMRT et dondes modulation AMRC par codes

33、 courts ou connus Dans ce cas, qui sapplique aux signaux utilisant la modulation AMRT ou AMRC par codes courts, les paramtres normaliss de londe figurent dans les canaux de service et de trafic, et sont mis en continu ou intervalles dtermins dans des intervalles AMRT, des codes PILOT ou des codes de

34、 synchronisation dans le cas de protocoles AMRC, etc. Dans le prsent document, ces signaux seront dsigns sous le nom de signaux connus. Les diffrentes options possibles sont les suivantes: Linterfromtrie en srie ou en parallle traditionnelle ou corrlative est associe la synchronisation du signal par

35、 intercorrlation. Linterfromtrie consiste calculer le temps de propagation de phase entre les signaux dtects par plusieurs dtecteurs, et comparer les rsultats obtenus avec une table dtalonnage, afin de dterminer la direction dune source. La synchronisation du radiogoniomtre avec le temps darrive des

36、 crneaux temporels, dtermins par le calcul de lintercorrlation des signaux laide dune squence de rfrence figurant dans ceux-ci, prsente un avantage accru par rapport aux techniques en aveugle. Un autre avantage rside dans lamlioration du processus de synchronisation, rendu plus sensible et plus fiab

37、le grce lexploitation des squences connues des signaux. Rec. UIT-R SM.1598 5 Cette technique suffit dans un grand nombre de cas concrets faible densit. Linterfromtrie en parallle combine repose sur la dtermination dune rfrence de phase par chaque dtecteur, par intercorrlation totale ou partielle des

38、 signaux reus avec le signal discriminant (une intercorrlation partielle peut tre envisage dans le cas de protocoles AMRC utilisant de longs codes (IS 95, Globalstar). Lensemble des temps de propagation de phase est compar avec une table dtalonnage. Cette technique prsente de nombreux avantages: ell

39、e permet damliorer la dtection en raison de lintercorrlation canaux multiples, augmentant ainsi fortement la sensibilit du radiogoniomtre ainsi que ses performances en cas de sources multiples; la rsolution obtenue sur la mesure brute de la phase est denviron cTS/2 cTS, TSreprsentant la dure dun sym

40、bole (ou dun lment dans le cas dune synchronisation sur des codes de protocoles AMRC). La prcision est encore meilleure lorsquon utilise des rapports confortables C/(N + I). Cette mesure brute prcision intrinsque permet damliorer simultanment la convergence de la position (en limitant le nombre de r

41、elvements), ainsi que sa prcision et sa fiabilit; elle permet de sparer les sources situes dans la mme bande, lorsquelles utilisent des squences, des mots ou des codes de synchronisation diffrents, et ainsi de prendre en charge plusieurs missions, lorsque les sources prsentent des caractristiques de

42、 discrimination diffrentes ou lorsquelles sont spares par un dlai de propagation de phase plus long que la dure de quelques symboles; elle permet deffectuer des comptages, de mesurer des pourcentages doccupation (occupation de crneaux temporels dans le cas de protocoles AMRT, occupation de codes dan

43、s le cas de protocoles AMRC), et dassocier des mesures de position des mesures techniques. Les techniques adaptatives canaux multiples reposent sur lexploitation des matrices dautocorrlation et sur lintercorrlation des signaux avec les squences de rfrence contenues dans ceux-ci. Elles peuvent tre mi

44、ses en uvre laide de deux mthodes diffrentes: Synchronisation canaux multiples et radiogoniomtrie gnrique haute rsolution: (mthodes MUSIC, ESPRIT et mthodes drives, etc.). Cette mthode, dont il est question plus haut, permet damliorer les performances du radiogoniomtre par interfromtrie, dans le cas

45、 de sources multiples ou de problmes de propagation (trajets multiples). Synchronisation canaux multiples et sparation de sources laide de techniques adaptatives et dune mthode spciale de radiogoniomtrie haute rsolution: Les mthodes de synchronisation par filtrage adaptatif font appel des filtres ad

46、aptatifs spatiotemporels propres optimiser la dtection et la rception de sources AMRT ou AMRC. Elles sont employes en outre pour dmoduler les signaux mis tout en rejetant les signaux brouilleurs. Elles permettent, en particulier, dliminer les brouillages dans un mme canal ou dans un canal adjacent,

47、qui se produisent dans des rseaux cellulaires ou dans des rseaux utilisant des sources multiples, la position des sources tant obtenue partir de leur identification (par exemple, dans le cas dun rseau GSM, on dmodule et on dcode les canaux balise pour extraire les donnes didentification des stations de base, telles que les donnes BSIC, CI ou LAC, dans des rseaux GSM, permettant 6 Rec. UIT-R SM.1598 de dterminer la position des stations aprs