DE3134846C2 - - Google Patents

Description

Zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses von Empfangssignalen ist es bekannt, Filter, beispielsweise analoge oder digitale Filter, Korrelationsverfahren oder Optimalfilter zu verwenden, deren Bandbreite der Bandbrei­ te des Nutzsignales angepaßt ist. Beim Korrelationsver­ fahren und beim Optimalfilter wird hierfür die Kenntnis des Nutzsignales vorausgesetzt. Das Optimalfilter liefert das optimal erreichbare Signal-Rausch-Verhältnis unter der Voraussetzung, daß es sich beim Störanteil um normal ver­ teiltes weißes Rauschen handelt. Tritt farbiges Rauschen auf, d. h. ungleichmäßige Energieverteilung im betrachteten Frequenzband, dann muß durch zusätzliche Filter, sogenann­ te Pre-Whitening-Filter, eine gleichmäßige Energievertei­ lung vor dem Optimalfilter erzeugt werden.

Diese bekannten Filterverfahren sind technisch sehr auf­ wendig und können vor allem dann nicht eingesetzt werden, wenn das Auftreten derartiger Rauschanteile von vornhe­ rein weder bekannt ist noch erwartet wird. In diesen Fäl­ len ist zu befürchten, daß bei genügender Stärke dieser Rauschanteile bei automatischer Auswertung der Eingangs­ signale die Rauschanteile sogar als Nutzsignale ausgewer­ tet werden.

Es ist an sich auch schon bekannt, das Eingangssignal abzutasten und zu digitalisieren (DE-OS 30 03 556) und aus der so gewonnenen Digitalwertfolge das Störsignal nachzubilden. Mit diesem nachgebildeten Störsignal kann dann das Originalsignal in bekannter Weise kom­ pensiert werden. Dieses Verfahren setzt a priori-Kenntnisse über das Störsignal voraus.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Verbessern des Signal-Rausch-Verhältnisses eines Eingangssignales aufzuzeigen, das mit technisch einfachen Mitteln reali­ siert werden kann und das auch dann wirksam ist, wenn die Rauschanteile und deren Energieverteilung nicht bekannt sind.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeich­ nende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen erge­ ben sich aus den Unteransprüchen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird durch Überabtastung und anschließende Ermittlung der jeweiligen digitalen Mi­ nimalwerte die untere Einhüllende des gleichgerichteten Basisbandsignales ermittelt und so die bei der Abtastung ermittelte Menge unterschiedlicher Digitalwerte reduziert. Diese Datenreduzierung entspricht einer Bandbreiteneinen­ gung, wodurch die Verbesserung des Signal- Rausch-Verhältnisses erreicht wird. Das erfindungsgemäße Ver­ fahren kann nicht nur im Zeitbereich durchgeführt werden, sondern die Datenreduzierung durch Ermittlung der Minimalwerte kann auch im Frequenzbereich durchgeführt werden. In diesem Fall wird eine an sich bekannte Trans­ formation in den Frequenzbereich durchgeführt, und aus der hierdurch wieder gewonnenen Digitalwertfolge können dann im Sinne des Hauptanspruches mittels des versetzten Fen­ sters wieder die Minimalwerte und daraus die untere Ein­ hüllende ermittelt werden. Die Auswertung des so im Signal-Rausch-Verhältnis verbesserten Signals kann ent­ weder unmittelbar mit den digital vorliegenden Werten erfolgen oder nach vorheriger Rückwandlung in entsprechen­ de Analogwerte. Das erfindungsgemäße Verfahren ist ins­ besondere geeignet für die Verbesserung des Signal-Rausch- Verhältnisses von Peilsignalen. Aus den hierbei mit der Antennenabtastung periodisch sich wiederholenden verbes­ serten Peilsignalen kann in an sich bekannter Weise aus zwei oder mehreren solcher verbesserten Signalen ggf. in einem Rechenwert noch der Mittelwert gebildet werden, es ist ggf. auch möglich, das Eingangssignal mit dem verbes­ serten Ausgangssignal in an sich bekannter Weise zu korre­ lieren.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen im Zusammenhang mit einem bekannten Peilver­ fahren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines Funkpeilers zur Peilung mit einer rotierenden Richtantennenkeule. Das über die Antenne empfangene Eingangssignal wird in einem Em­ pfänger verstärkt, ins Basisband umgesetzt, gleichgerich­ tet und über einen Tiefpaß geführt. Das so aufbereitete Eingangssignal am Ausgang des Tiefpasses zeigt im Zeitbe­ reich Fig. 3. Das eigentliche Nutzsignal, nämlich das Signal in Richtung des zu peilenden Hochfrequenzsenders, tritt um den Zeitpunkt a ₁ auf (die Zeitachse in Fig. 3 entspricht gleichzeitig dem Abtastwinkel der rotierenden Richtkeule, und α ₁ ist damit auch gleichzeitig der Peil­ winkel). Gleichzeitig treten aber auch noch starke Rausch­ anteile um den Zeitpunkt α ₂ auf. In dem gezeigten Beispiel ist das Nutzsignal bei α ₁ nicht mehr von den Rauschantei­ len bei α ₂ zu unterscheiden, und ein automatischer Maximum­ detektor würde für das Nutzsignal den falschen Wert α ₂ ermitteln.

Gemäß der Erfindung wird daher das Ausgangssignal des Tiefpasses einer Überabtastung und Digitalisierung unterwor­ fen, und aus der so gewonnenen Digitalwertfolge werden mit einem Fenster F, das eine Breite von n Digitalwerten be­ sitzt und das jeweils um k Digitalwerte versetzt wird, aus der Gruppe von n Digitalwerten des Fensters jeweils der kleinste Digitalwert ermittelt.

Fig. 2 zeigt schematisch diese Datenreduktion. Das Ausgangssignal S des Tiefpasses wird in an sich bekannter Weise durch Überabtastung in eine entsprechende Digitalwertfolge D umgewandelt, diese Digitalwertfolge D wird mit einem Fenster F, das eine Breite von 3 Digitalwerten (n = 3) hat, ausgewertet, und zwar wird das Fenster fortlaufend um einen Digitalwert (k = 1) versetzt. Dabei wird bei jedem Fensterschritt der jeweilige digitale Minimalwert M innerhalb des Fensters ermittelt und in die Fenstermitte gesetzt. Die so nachein­ ander ermittelten Minimalwerte M entsprechen dann der unteren Einhüllenden des Ausgangssignales des Tiefpasses, wie dies Fig. 4 zeigt. Durch die Datenreduktion wird gemäß Fig. 4 das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert, und ein Maximumdetektor wird bei der automatischen Verarbeitung des verbesserten Ausgangssignales nach Fig. 4 automatisch den richtigen Nutzsignalwert im Zeitpunkt α ₁ ermitteln.

Claims (6)

1. Verfahren zum Verbessern des Signal-Rausch-Verhältnisses eines von einer Antenne empfangenen und in einem Empfänger verstärkten Eingangssignales durch Abtasten und Digitali­ sieren, dadurch gekennzeichnet, daß
das Eingangssignal in an sich bekannter Weise in das Ba­ sisband umgesetzt, gleichgerichtet und über einen Tiefpaß geführt wird,
das so gewonnene Basisband-Signal in an sich bekannter Weise mit einer Frequenz, die höher ist als der doppelte Wert der höchsten vorkommenden Frequenz des Basisband- Nutzsignales, abgetastet und in aufeinanderfolgende Digi­ talwerte umgewandelt wird, aus dieser Digitalwertfolge mit einem Fenster einer Breite von n Digitalwerten und einer jeweiligen Versetzung des Fensters um k Digitalwerte - wo­ bei n eine beliebige ganze Zahl größer als 1 und 1≦k≦n ist - jeweils der kleinste Digitalwert innerhalb dieses Fensters ermittelt und aus der Folge dieser digitalen Minimalwerte schließlich ein der unteren Einhüllenden ent­ sprechendes, im Signal-Rausch-Verhältnis verbessertes Si­ gnal erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß anstelle der Umsetzung des Eingangssignales in das Basisband eine Transformation in den Frequenzbereich durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die obere Grenzfrequenz des Tiefpasses wesentlich größer ist als die Bandbreite des Nutzsignales, jedoch kleiner als die untere Bandgrenze des ZF-Verstärkers des Empfängers.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Mini­ malwerte aus der Digitalwertfolge in Echtzeit erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Minimalwerte aus der Digitalwertfolge nach deren Zwi­ schenspeicherung zu beliebiger Zeit erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Minimal­ werte in Analogwerte rückgewandelt werden.