Dynamic Range Improvements for Beacon Receivers Using Noise Power Measurements
Améliorations de plage dynamique pour des récepteurs balise utilisant des mesures de puissance de bruit
Résumé
Satellite beacon receivers are metrology instruments measuring beacon power to determine excess tropospheric attenuation. In the presence of thermal noise, beacon power measurements are biased and should be corrected a posteriori using unbiased (or with minimum bias) estimators to remove or at least to reduce the noise contribution. When satellite beacon receivers are able to measure the noise power level in a frequency band adjacent to the beacon frequency band, it is shown that this additional information can be used opportunely to reduce the estimation bias. In this context, three estimators are discussed, one of which is an originality introduced to take into account the particular processing of beacon measurements.The performances of these estimators are assessed using synthetic time series simulating beacon measurements. For the new
estimator, the results show a dynamic range improvement of about 12 dB, using typical beacon receiver characteristics. When considering long-term statistics of attenuation, the improvement is even larger. The estimators are applied to experimental beacon receiver data collected in Ka and Q bands in Toulouse (France). The results confirm the potentiality of the approach to improve significantly the dynamic range of beacon measurements.
Les récepteurs de balise satellitaire sont des instruments de métrologie mesurant l'atténuation troposphérique en excès. En présence de bruit thermique, les mesures de puissance de la balise sont biaisées et devraient être corrigées a posteriori à l'aide d'estimateurs non biaisés (ou avec un biais minimal) de manière à supprimer ou du moins réduire la contribution du bruit. Lorsque les récepteurs de balise satellitaire sont en capacité de mesurer le niveau de puissance du bruit dans une bande de fréquence adjacente à celle de la balise, il est montré que cette information supplémentaire peut être utilisée opportunément afin de réduire le biais d'estimation. Dans ce contexte, trois estimateurs sont évoqués, dont l'un est une originalité, introduit pour prendre en compte les particularités du traitement des mesures balise. Les performances de ces estimateurs sont évaluées à l'aide de séries temporelles synthétiques simulant des mesures balise. Les résultats obtenus montrent une amélioration de la plage dynamique d'environ 12 dB, en utilisant des caractéristiques typiques de récepteurs balise. Dans le cas où des distributions d'atténuation sont considérées, l'amélioration est plus grande encore. Les estimateurs sont appliqués à des données expérimentales collectées par des récepteurs balise en bande Ka et Q à Toulouse. Les résultats confirment la potentialité de l'approche pour améliorer significativement la plage dynamique des mesures balise.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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