Space-time anti-jamming receiver structures for satellite navigation systems

Abstract

Tässä työssä käsitellään tila-aika käsittelyyn ja älykkäisiin antenneihin perustuvia menetelmiä, joita voidaan käyttää radiohäirinnältä suojautumiseen satelliittinavigaatiovastaanottimissa. Esimerkiksi GPS (Global Positioning System) järjestelmän tarjoamaa tarkkaa paikkatietoa käytetään useissa sotilas- ja siviilisovelluksissa. Eurooppalainen Galileo järjestelmä tulee edelleen lisäämään satelliittipaikannuksen käyttöä. Käytetyt signaalitehot ovat kuitenkin niin alhaisia, että navigaatiovastaanottimet ovat helppo kohde radiohäirinnälle. Näinollen on tärkeää käyttää kehittyneitä vastaanotinrakenteita, jotka toimivat luotettavasti häirinnästä huolimatta.

Navigaatiovastaanottimissa käytetyt tila-aika käsittelyyn perustuvat menetelmät tarjoavat riittävän määrän vapausasteita useiden kapea- ja laajakaistaisten häirintälähteiden vaimentamiseen. Työssä esitetään neljä tila-aika käsittelyyn perustuvaa vastaanotinrakennetta, joissa hyödynnetään monivaiheista Wiener suodinta (MSWF). Vastaanotinrakenteiden suorituskykyä signaali-interferenssi+kohina suhteen (SINR) ja bittivirhesuhteen mielessä verrataan simuloimalla käyttäen vaativia häirintäskenaarioita. Lisäksi käsitellään rakenteiden toteutusta, vankkuutta (robustiutta) tehtyjen oletusten paikkansapitäävyydelle sekä laskennallista tehokkuutta.

Työn ohessa on kehitetty uusi kaksivaiheinen vastaanotin rakenne häirinnän kumoamiseksi. Rakenteen idea perustuu Zoltowskin ja Goldsteinin työhön, mutta tässä työssä on johdettu menetelmä signaali-interferenssi+kohina suhteen maksimoivan toisen vaiheen painokertoimien löytämiseksi. Työssä on myös kehitetty Householder-pohjaista menetelmää häirintää torjuviin navigaatiovastaanottimiin. Ehdotettu menetelmä, ristikorrelaatioon pohjautuva Householder MSWF, parantaa MSWF menetelmän laskennallista tehokkuutta ja numeerista vakautta.