NL1008510C2 - Signaaldetector voor een enkele toon. - Google Patents

Description

983011/AA/MMA

Korte aanduiding: Signaaldetector voor een enkele toon.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING.

1. Gebied van de uitvinding.

De uitvinding heeft betrekking op een signaaldetector voor het detecteren van een enkele toon met een sinusgolfvorm met een enkele frequentie en een faseverandering.

5 2. Beschrijving van de bijbehorende techniek.

Fig. 1 toont een blokschema van een detector voor een smalbandig signaal zoals bekend uit de Japanse ter inzage gelegde octrooiaanvrage 295422/91.

Een digitaal signaal x(t) wordt vanaf een ingangsaan-10 sluiting 413 aan een eenheidvertragingsketen 401 en een aftrekker 403 geleverd. De eenheidvertragingsketen 401 vertraagt het ingevoerde digitale signaal x(t) over een bemonsteringstijd en voert het vertraagde ingevoerde digitale signaal uit naar een eenheidvertragingsketen 402 en een 15 vermenigvuldiger 404. De vermenigvuldiger 404 vermenigvuldigt de uitvoer van de eenheidvertragingsketen 401 met de uitvoer a1 van een filtercoëfficiëntwijzigingseenheid 407. Verder wordt de uitvoer van de eenheidvertragingsketen 402 aan een vermenigvuldiger 405 geleverd en vermenigvuldigd met een uitvoer a2 van 20 een filtercoëfficiëntwijzigingseenheid 408.

Vervolgens worden de uitvoeren van de vermenigvuldigers 404 en 405 door een opteller 406 opgeteld en wordt het resulterende signaal als een schattingssignaal aan de aftrekker 403 geleverd. De aftrekker 403 trekt het schattingssignaal van 25 het ingevoerde digitale signaal x(t) af, waarna de uitvoer als een restverschilsignaal gebruikt wordt. De uitvoeren van beide filtercoëfficiëntwijzigingseenheden 407 en 408 worden op basis van het restverschilsignaal adaptief gewijzigd.

Een signaal-tot-ruis (hierna S/N genoemd) verhouding-30 berekeningsorgaan 409 berekent een signaalvermogensverhouding tussen het audiogedeelte en een audiovrij gedeelte van het ingevoerde digitale signaal x(t). Vervolgens kiest een drempelkiezer 410 uit een aantal drempels een met de uitvoer 1008510 - 2 - van het S/N-verhoudingberekenorgaan 409 corresponderende drempel en voert deze uit. Een beoordelingseenheid 411 vergelijkt de filteraanpassingscoëfficiënt a2, die een uitvoer van de filtercoëfficiëntwijzigingseenheid 408 is, met een 5 variabele drempel dichtbij -1 die correspondeert met de S/N-verhouding, die de uitvoer van de drempelkiezer 410 is, ter beoordeling of het ingevoerde digitale signaal al of geen enkele toon is. Wanneer de filteraanpassingscoëfficiënt a2 onder de drempel is, bepaalt de beoordelingseenheid 41 dat de 10 invoer een enkele toon is en voert het vanaf een uitgangsaan-sluiting 412 een detectiesignaal voor een enkele toon uit.

In de in fig. 1 getoonde detector voor een signaal met een smalle band wordt met gebruik van een adaptief filter op basis van eerder ingevoerde signalen een ingangssignaal geschat. 15 Wanneer de filtercoëfficiënt a2 naar 1 geconvergeerd is, wordt het ingangssignaal x(t) als een smalbandig signaal beoordeeld. Verder, wanneer de berekende S/N van het ingangssignaal laag is, wordt de voor beoordeling aan te leveren drempel gewijzigd. Hierdoor is, zelfs wanneer de S/N-verhouding laag is, detectie 20 van een smalbandig signaal mogelijk.

Fig. 2 toont een blokschema van een detector voor het detecteren van een smalbandig signaal met een gewenste frequentie en een faseverandering. De detector heeft een aantal met gewenste frequenties corresponderende banddoorlaatfilters 25 en beoordelingseenheden.

Het ingangssignaal x(t) vanaf een ingangsaansluiting 531 wordt aan elk van de banddoorlaatfilters 501~50n geleverd. Elk van de beoordelingseenheden 511~50n vergelijkt het ingangssignaal van elk van de banddoorlaatf liters 501~50n met het 30 uitgangssignaal daarvan. Wanneer het vergelijkingsresultaat een klein verschil vertoont, wordt geoordeeld dat het betreffende banddoorlaatfilter een invoer kreeg binnen de frequentieband daarvan.

Bij detectie van een faseverandering wordt het punt waar 35 een voor niveau vergeleken waarde verandert aangetekend. Omdat op het moment dat een faseaf wij king optreedt het ingangssignaal x(t) een signaal buiten de frequentieband wordt, treedt tussen elke invoer en uitvoer van de banddoorlaatfliters 501~50n een niveauverschil op. Op dat moment wordt faseafwijkingsdata 40 gedetecteerd. Een detectieketen 520 detecteert uit de uitvoeren 1008510 - 3 - van de respectievelijke beoordelingseenheden 511~50n dat er een invoer geweest is van het signaal met de gewenste frequentie en voert vervolgens het resultaat naar een uitgangsaansluiting 531.

5 De grote zorgen bij het realiseren van een signaaldetector omvatten de omvang van de berekeningen en de detectienauwkeu-righeid van signalen met een lage S/N.

Voorbeeld 1 van de bekende techniek (fig. 1) kent de volgende problemen: 10 Ten eerste, wanneer de bekende detector probeert een smalbandig signaal te detecteren, kan het niet de frequentie van een smalbandig signaal specificeren.

Ten tweede convergeert de filtercoëfficiëntwijzigings-grootte onstabiel bij signalen met een lage S/N als gevolg van 15 het ontbreken van een functie voor de wijzigingsgrootte die voor filtercoëfficiëntverhoudingen onderhouden kan worden. Dit maakt het noodzakelijk de S/N-verhouding te bewaken en om wanneer de S/N-verhouding te laag gevonden wordt een beoorde-lingsdrempel te wijzigen. Hierdoor neemt de detectienauwkeurig-20 heid af.

Voorbeeld 2 van de bekende techniek (fig. 2) kent de volgende problemen:

Ten eerste moet in een geval waar een aantal frequenties gedetecteerd moet worden een aantal banddoorlaatfliters 25 aangebracht worden. Elk filter moet alle ingevoerde bemon-steringsdata verwerken, wat leidt tot een toename van de hoeveelheid berekeningen binnen een tijdseenheid.

Ten tweede heeft een beoordeling door middel van een niveauvergelijking tussen de invoer en de uitvoer van een 30 banddoorlaatfilter een fout tot gevolg wanneer het ingangssignaal een lage S/N heeft. Hierdoor wordt de detectie voor ingangssignalen met een lage S/N moeilijk.

Ten derde, wat betreft de detectie van de faseverandering, hoewel een faseveranderingspunt detecteerbaar is, is de grootte 35 van een faseverandering niet detecteerbaar.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING.

De uitvinding heeft als doel een signaaldetector te verschaffen voor het detecteren van smalbandige signalen van 40 een aantal gewenste frequenties, welke weinig rekencapaciteit 1008510 - 4 - vereist, een hoge detectienauwkeurigheid verschaft en welke geschikt is voor het detecteren van zowel het punt als de grootte van een faseverandering.

De signaaldetector volgens de uitvinding omvat een 5 adaptief F.I.R. (eindige impulsresponsie; "finite impulse response") filter met twee filtercoëfficiënten om variabiliteit mogelijk te maken van een wijzigingsbereik dat toegepast wordt voor het wijzigen van respectievelijke f iltercoëf f iciënten. Met gebruik van dit filter wordt het ingangssignaal naar een 10 schuifregister, welke werd vertraagd, met behulp van het uitgangssignaal geschat. Door namelijk respectieve filterco-efficiënten van de filters te vergelijken met een bekende filtercoëfficiënt die correspondeert met de frequentie die gedetecteerd moet worden kan een smalbandig signaal van een 15 gewenste frequentie als een equivalent voor het ingangssignaal gedetecteerd worden.

Een vergelijking van de filtercoëfficiënten van het FIR-filter met een aantal gegevens maakt detectie mogelijk van een aantal smalbandige signalen door middel van een enkele 20 filterverwerking.

Verder maakt besturing van de hiervoor genoemde wijzi-gingsgrootte op basis van detectie-omstandigheden het mogelijk een filtercoëfficiënt zelfs voor ingangssignalen met een lage S/N stabiel te berekenen. Hierdoor kan een gestabiliseerde 25 detectienauwkeurigheid verwacht worden.

Daarnaast, met een grotere filtercoëfficiëntwijziging hoewel de nadruk wordt gelegd op de schattingsconvergentie-snelheid ten tijde van het falen bij de detectie van een smalbandig signaal, maar met de respectieve f iltercoëff iciënten 30 klein gemaakt na detectie daarvan, wordt verwacht dat de detectietijd substantieel verkort wordt.

Verder maakt vertraging van de verschuiving van een schuif register de detectie mogelijk van een punt en een grootte van een faseverandering van een smalbandig ingangssignaal.

35 De bovengenoemde doelstellingen, eigenschappen en voordelen van de uitvinding zullen duidelijker worden uit de navolgende toelichting in combinatie met de bijgevoegde tekeningen. 1 1008510 KORTE TOELICHTING VAN DE TEKENINGEN- - 5 -

Fig. 1 toont een blokschema van een eerste bekende uitvoeringsvorm; fig. 2 toont een blokschema van een tweede bekende uitvoeringsvorm; 5 fig. 3 toont een blokschema van een eerste uitvoeringsvorm van een signaaldetector volgens de uitvinding; fig. 4 toont een blokschema van een in fig. 3 getoonde keten 105 voor berekening van een wijzigingsgrootte; fig. 5 toont een blokschema van een in fig. 3 getoonde 10 beoordelingsketen 102; fig. 6 toont een diagram van een faseverandering van een ingangssignaal; fig. 7 toont een blokschema van een tweede uitvoeringsvorm van een signaaldetector volgens de uitvinding; en 15 fig. 8 toont een voor de werking van de eerste uitvoe ringsvorm volgens de uitvinding illustratief diagram.

TOELICHTING VAN VOORKEURSUITVOERINGSVORMEN.

Fig. 3 toont een eerste uitvoeringsvorm van een signaal-20 detector volgens de uitvinding. De signaaldetector volgens deze uitvoeringsvorm omvat een schuifregister 108 die een ingangssignaal x(t) vanaf een ingangsaansluiting 115 over (n-2) monsters vertraagt, een adaptief FIR-filter 117 met twee aftakkingen (die in deze uitvoeringsvorm een lerende identifi-25 catiewerkwijze gebruikt) voor het schatten van het ingangssignaal x(t) naar het schuifregister 108 door naar de uitgang ervan te kijken, en een beoordelingsketen 102 om ten aanzien van de met een gewenste frequentie corresponderende filterco-efficiënt de waarden te bewaken in filtercoëfficiëntgeheugens 30 103, 104 van het adaptieve FIR-filter 117.

Het adaptieve FIR-filter 117 heeft vertragingselementen 107, 108 voor het vertragen van de invoer van het schuif register 108 en voor het uitvoeren van respectieve referen-tiesignalen x(t-n), x(t-n-l), filtercoëfficiëntgeheugens 103, 35 104 voor het opslaan van f iltercoëf ficiënten wQ (t) , w^t), optellers 110, 109 voor het bij de filtercoëfficiënten wQ(t), w1(t) optellen van respectieve wijzigingsgrootten CQ, C1, een vermenigvuldiger 114 voor het vermenigvuldigen van de uitvoer (referentiesignaal x(t-n)) van het vertragingselement 106 en 40 de uitvoer van de opteller 109, een vermenigvuldiger 113 voor 1008510 - 6 - het vermenigvuldigen van de uitvoer (referentiesignaal x(t-n-l)) van het vertragingselement 107 en de uitvoer van de opteller 110, een opteller 111 voor het optellen van de uitvoeren van de vermenigvuldigers 113, 114, een aftrekker 112 5 voor het verkrijgen van een verschil tussen het ingangssignaal y(t) (=x(t)) en de uitvoer van de opteller 111 voor het leveren van een restverschilsignaal e(t) , en een wijzigingsgroottebere-kenketen 105 voor het berekenen van de wijzigingsgrootten CQ, van respectieve filtercoëfficiënten op basis van de 10 referentiesignalen x(t-n), x(t-n-l) en de uitvoer van de aftrekker 112.

Fig. 4 toont een blokschema van een wijzigingsgrootte-berekenketen 105. De wijzigingsgrootteberekenketen 105 heeft een rekenketen 204 voor het berekenen van elk respectievelijk 15 referentiesignaal x(t-n), x(t-n-l) die respectievelijk vanaf referentiesignaalingangsaansluitingen 202, 203 ingevoerd worden, een invers-getalberekeneenheid 205 voor inverse getalberekening voor de uitvoer van de vermogensberekenketen 204, een vermenigvuldiger 206 voor het vermenigvuldigen van het 20 restverschilsignaal e(t) vanaf de restverschilingangsaan- sluiting 201 en de uitvoer van de inverse-getalberekeneenheid 205, constante vermenigvuldigers 207, 208 voor het vermenigvuldigen van de uitvoer van de vermenigvuldiger 206 met respectievelijke constanten μ 0, μ 1, een kiesketen 209 voor 25 het kiezen van een van de uitvoeren van de constantenvermenigvuldigers 207, 208 op basis van een beoordelingsresul-taatsignaal vanaf de beoordelingsresultaatingangsaansluiting 210, een vermenigvuldiger 211 voor het vermenigvuldigen van het referentiesignaal x(t-n) en de uitvoer van de kiesketen 209 en 30 voor het uitvoeren van de filtercoëfficiëntwijzigingsgrootte CQ naar de wijzigingsgrootte-uitgangsaansluiting 213, en een vermenigvuldiger 212 voor het vermenigvuldigen van het referentiesignaal x(t-n-l) en de uitvoer van de kiesketen 209 en voor het uitvoeren van een filtercoëfficiëntwijzigings-35 grootte naar de wijzigingsgrootte-uitgangsaansluiting 214.

Fig. 5 toont een blokschema van de beoordelingsketen 102. De beoordelingsketen 102 heeft een coëfficiëntgeheugen 303 voor het opslaan van een met een gewenste frequentie corresponderende filtercoëfficiënt, vergelijkers 304, 305 voor het vergelij-40 ken van elk van de vanaf de filtercoëfficiëntingangsaansluitin- 1008510 - 7 - gen 301, 302 ingevoerde filtercoëfficiënten wQ(t), w^t) met de uitgangswaarde van het coëfficiëntgeheugen 303, en het uitvoeren van een signaal "1" wanneer de filtercoëfficiënt binnen een bepaald gebied gecentreerd rond een uitgangswaarde 5 van het coëf f iciëntgeheugen 303 ligt, een EN-keten 306 voor het uitvoeren van een EN-operatie op de uitvoeren van de vergelij-kers 304, 305 en voor het leveren van een kiessignaal voor uitvoer aan een kiessignaaluitgangsaansluiting 307 en een stuurketen 309 om het adres van het coëfficiëntgeheugen 303 10 naar het coëff iciëntgeheugen 303 uit te voeren en om een signaal met de met het adres corresponderende frequentie naar de detectieresultaatuitgangsaansluiting 308 uit te voeren, wanneer de uitgang van de EN-keten 306 "1" is.

Hierna zal het adaptieve FIR-filter 117 toegelicht worden. 15 Wat betreft het adaptieve FIR-filter met twee aftakkingen wordt het geschatte signaal y, dat een uitvoer van de opteller 111 op het tijdstip t is, met de navolgende uitdrukking (1) berekend. De betreffende berekening wordt uitgevoerd door de vermenigvuldigers 113, 114 en de opteller 111.

A 1 20 Y (t) =Σ Wi (t) x (t-i-n-1) (1) i=0 waarin w^(t) een ie filtercoëfficiënt op het tijdstip t voorstelt en x(t) voor een referentiesignaal op het tijdstip t staat. Zoals getoond met uitdrukking (2) wordt als doel van de detectie het geschatte signaal £(t) van uitdrukking (1) op 25 het tijdstip t afgetrokken van het signaal y(t). Deze bereke-ning wordt door de aftrekker 112 uitgevoerd. %,* e(t) = y(t) - y(t) (2)

Met de lerende identificatiewerkwijze volgens deze uitvoeringsvorm wordt de filtercoëfficiënt w^(t) (i=0,l) 30 volgens uitdrukking (3) vernieuwd zodat het in uitdrukking (2) gegeven restverschilsignaal e(t) geminimaliseerd kan worden. Deze berekening wordt uitgevoerd door de optellers 109, 110 en de wijzigingsgrootteberekenketen 105.

(t+1)=w^(t)+μ(t)e(t) x (t-i-n-1) (3) 35 waarin een stapgrootte μ{t) op het tijdstip t gegeven wordt door uitdrukking (4).

Deze berekening wordt uitgevoerd door de keten van fig. 4. μ(0 = μ 0/Ρχ (t) (4) waarin μ 0 een wijzigingsconstante is waarmee de schattings-40 stabiliteit bepaald wordt.

1008510 - 8 -

Des te groter μ 0 is, des te sneller convergeert de schatting, terwijl des te kleiner μ 0 is des te trager de schatting is, hoewel zelfs met lage S/N-ingangssignalen stabiele schatting mogelijk is. Zoals getoond in fig. 4 stelt 5 besturing van μ 0 met een μ O-waardekiesketen in overeenstemming met de convergentiecondities de signaaldetector niet alleen in staat de schattingstijd te verkorten maar ook om voor lage S/N-ingangssignalen een stabiele schatting te maken.

In geval van het mislukken van signaaldetectie wordt de 10 schattingsconvergentie bijvoorbeeld bevorderd door het kiezen van een grote waarde (voor de uitvoer van de constantenvermenigvuldiger 207). Wanneer de filtercoëfficiënten Wg(t) en wx(t) door de vergelijkers 304, 305 in de beoordelingsketen 102 van fig. 5 bepaald worden als zijnde de waarden dichtbij de 15 filtercoëfficiënten die met een gewenste frequentie corresponderen wordt een kleine waarde gekozen (voor de uitvoer van de constantenvermenigvuldiger 208) voor het bevorderen van een stabiele schatting.

Er wordt hier opgemerkt dat P (t) het vermogen van het 20 referentiesignaal dat de lerende identificatiewerkwijze kenmerkt en welke door uitdrukking (5) gegeven wordt. Deze berekening wordt uitgevoerd door de vermogensberekenketen 204 van fig. 4. Door deze berekening wordt in uitdrukking (4) een normalisatie teweeggebracht ter versterking van de verwachting 25 voor het compenseren van de nauwkeurigheid van de berekeningen en de convergentiesnelheid van de schatting, of het ingangssignaal een grote of kleine amplitude heeft.

Px(t)=E x2(t-i-n-l) (5) i«0

De werking in het adaptieve FIR-filter wordt in overeen-30 stemming met de uitdrukkingen (1) tot en met (5) uitgevoerd (document: Noda/Nagumo's System's Learning Type Identification Method" Scheme & Control 7,9; biz. 5 (1989).

De reden waarom de frequentie-informatie van een smalban-dig signaal in deze uitvoeringsvorm geïdentificeerd kan worden 35 met een adaptief FIR-filter met twee coëfficiënten wQ(t) en w^t) zal hierna toegelicht worden.

Er wordt nu aangenomen dat het ingangssignaal x(t) door uitdrukking (6) gegeven wordt, waarin A een frequentie-afhankelijke constante voorstelt en t de tijd voorstelt. 40 Wanneer de voorstelling van uitdrukking (7) ingebracht wordt 1008510 - 9 - zijn de waarden a en β direct afleidbaar.

x(t)=sin(At) (6) x(t)=a-sin{A(t-n)}+β-sin{A(t-n-l)} (7) ot= sin{a (n+1) }/sin A (8) 5 β= sin(An)/sin A (9)

Wanneer uitdrukking (6) in uitdrukking (7) gesubstitueerd wordt en α en β door respectievelijk wQ(t) en w1(t) vervangen worden, wordt uitdrukking (7) equivalent aan het in fig. 3 getoonde adaptieve FIR-filter 117. Wanneer x(t) = y(t), wordt 10 uitdrukking (7) als onderstaand.

y(t)=wQ(t) -x(t-n-l)+w1 (t) -x(t-n) (10)

Uit het voorgaande kan begrepen worden dat de in uitdrukking (10) gegeven filtercoëfficiënten wQ(t), w1(t) van het adaptieve FIR-filter met twee aftakkingen naar de respectieve 15 waarden α en β zullen convergeren die voldoen aan de uitdrukkingen (8) en (9) . Omdat de coëfficiënt A een frequentie-afhankelijke constante is, worden de filtercoëfficiënten bewaakt en vergeleken met de respectieve waarden van α en β die vooraf verkregen zijn voor het bepalen of het ingangssignaal 20 x(t) al of niet de frequentie van het detectiedoel heeft.

Zoals getoond in fig. 6 verandert de waarde van n in uitdrukking (7) in overeenstemming met de grootte van een faseafwijking wanneer een faseveranderingspunt van het ingangssignaal x(t) door het schuifregister 108 gaat. In het 25 geval dat de faseafwijking bijvoorbeeld 180° is, varieert het faseverschil tussen het ingangssignaal y(t) van het schuif-register 108 en het uitgangssignaal x(t-n-2) 180° tot het oorspronkelijke faseverschil, terwijl het faseveranderingspunt van het ingangssignaal door het schuifregister 108 gaat.

30 De respectieve waarden van a en β, die corresponderen met de door de detectie beoogde meerdere frequenties, worden vooraf berekend en als vergelijkingsdata in het coëfficiëntgeheugen 303 van fig. 5 opgeslagen. De stuurketen 309 kiest de data van een gewenste frequentie en laat het vervolgens door elk van de 35 vergelijkers 304, 305 vergelijken met elk van de filtercoëffi-ciënten wQ (t) , w1 (t) . Wanneer het vergelijkingsresultaat binnen een vergelijkingsgebied blijkt te zijn levert elk van de vergelijkers 304, 305 een signaal "1", waardoor de uitgang van de EN-keten 306 "1" wordt, waardoor de stuurketen 309 vaststelt 40 dat een smalbandig signaal met de actueel gekozen frequentie 1008510 - 10 - ingevoerd is. Verder slaat de stuurketen 309 in het coëffici-entgeheugen 303 de waarde op van een filtercoëfficiënt die correspondeert met de grootte van de faseafwijking in de actueel gekozen frequentie als bekende data, waardoor het de 5 grootte van de faseverandering kan detecteren tot de bij het veranderen van de fase optredende f iltercoëf f iciëntve rendering.

Voor deze uitvoeringsvorm kunnen de volgende eigenschappen genoemd worden: (1) praktische detectie van smalbandige signalen met diverse frequenties met gebruik van een filter, 10 (2) stabiele detectienauwkeurigheid van lage S/N-ingangs- signalen, en (3) de geschiktheid van het detecteren van een faseafwijkingspunt en een faseafwijkingshoek.

De in fig. 5 getoonde stuurketen 309 bestuurt de respectievelijke functies. De stuurketen 309 levert aan het 15 coëfficiëntgeheugen 303 de adresinformatie waarop noodzakelijke data geschreven wordt, zodat de vergelijkers 304, 305 gevoed kunnen worden met de waarden die corresponderen met de frequenties die met de detectie beoogd worden. Verder bepaalt de stuurketen 309 of het signaal met de frequentie dat actueel 20 onderwerp van de detectie is ingevoerd is door raadpleging van de informatie die van de uitgangen van de vergelijkers 304, 305 verkregen is.

Met betrekking tot eigenschap (1) worden typische werkingsbijzonderheden hierna toegelicht: 25 In het geval van detectie van drie verschillende signalen met frequenties a, b en c voert de stuurketen 309 de volgende stappen uit: (1) Een stap om naar het coëf f iciëntgeheugen 303 het adres uit te voeren waarin de met de frequentie corresponderende 30 filtercoëfficiënt geschreven is; (2) Een stap voor het bepalen of de door de vergelijkers 304, 305 met gebruik van de informatie van de actueel aangegeven frequentie a verkregen vergelijkingsresultaten gelijk zijn door raadpleging van de uitvoer van de EN-keten 306; 35 (3) Een stap om naar (4) door te gaan wanneer de resultaten gelijk zijn of anders naar (5); (4) Een stap, waarin het ingangssignaal x(t) vastgesteld wordt als een smalbandig signaal met een frequentie a waarbij de adresinformatie onveranderd blijft, en de informatie 40 van het feit dat het smalbandige signaal met de frequentie 1008510 - 11 - a gedetecteerd is naar de detectieresultaataansluiting 308 uitgevoerd wordt, gevolgd door terugkeer naar (3) ; (5) Een stap waarin de informatie van een adres waarin de met de frequentie b corresponderende filtercoëfficiënt 5 geschreven is, naar het coëfficiëntgeheugen 303 wordt uitgevoerd; (6) Een stap om naar (7) te gaan wanneer de resultaten van de vergelijkers 304, 305 gelijk zijn of anders naar (8); (7) Een stap waarin het ingangssignaal x(t) vastgesteld wordt 10 als een smalbandig signaal met de frequentie b, met de adresinformatie ongewijzigd blijvend, en de informatie van het feit dat het smalbandige signaal met de frequentie b gedetecteerd is naar de detectieresultaatuitgangsaanslui-ting 308 uitgevoerd wordt, gevolgd door terugkeer naar 15 (6); (8) Een stap waarin de informatie van een adres waarin de met de frequentie c corresponderende filtercoëfficiënt geschreven is naar het coëfficiëntgeheugen 303 uitgevoerd wordt; 20 (9) Een stap om naar (10) te gaan wanneer de resultaten van de vergelijkers 304, 305 gelijk zijn of om anders naar (1) terug te gaan; en (10) Een stap waarin het ingangssignaal x(t) vastgesteld wordt als een smalbandig signaal met de frequentie c met de 25 adresinformatie ongewijzigd blijvend en de informatie van . #- het feit dat het smalbandige signaal met de frequentie c gedetecteerd is naar de detectieresultaatuitgangsaanslui-ting 308 uitgevoerd wordt, gevolgd door terugkeer naar (9) .

30 Zoals hiervoor toegelicht worden de resultaten van die vergelijkingen door de vergelijkers 304, 305 bewaakt in overeenstemming met de frequentie van elke respectievelijke frequentie a, b of c. Deze verwerking vereist geen bemonstering van elk van de ingangssignalen in tegenstelling tot de 35 filterverwerking, maar maakt verspreide bemonstering mogelijk, wat leidt tot de verwachting van een vermindering van de omvang van de actuele berekeningen.

Wanneer wat eigenschap (2) betreft de onder (4), (7) en (10) aangegeven conditionele bijzonderheden optreden, te weten 40 wanneer een signaal met een van de bovengenoemde frequenties 1008510 - 12 - gedetecteerd wordt, wijzigt de beoordelingsketen 102 het kiessignaal voor wijziging van de grootteberekenketen 105. Door deze besturing kiest de wijzigingsgrootteberekenketen 105 een wijzigingsconstante met een kleine waarde die geschikt is voor 5 stabiele filtercoëfficiëntconvergentie.

Door deze werking kan zelfs voor lage S/N-ingangssignalen een stabiele convergentietoestand behouden worden, waarbij te verwachten is dat de signaaldetectienauwkeurigheid verbeterd zal zijn.

10 Met betrekking tot eigenschap (3) wordt de voorstelling van de voorgaande typische werkingsbijzonderheden onder de in (4) aangegeven voorwaardelijke bijzonderheden aanwezig en stabiel geacht.

(11) Een stap om naar (11) te gaan wanneer de resultaten van 15 de vergelijkers 304, 305 gelijk zijn, of anders naar (12); (12) Een stap waarin, wanneer de respectieve resultaten ongelijk zijn, de adresinformatie waarin de filtercoëffi-ciënt geschreven is die correspondeert met een faseafwij-kingsgrootte voor frequentie a, naar het coëfficiëntgeheu- 20 gen 303 uitgevoerd wordt, en waarin verder een bewakings- temporisator naar zijn instelwaarde verhoogt, en wanneer de temporisator niet klaar is met naar de instelwaarde te tellen, wordt naar (13) gegaan, maar wanneer de temporisator zijn telling beëindigd heeft wordt naar (14) gegaan; 25 (13) Een stap om naar (14) te gaan wanneer de respectieve resultaten ongelijk zijn of anders naar (16);* (14) Een stap waarin de informatie van een adres waarin de met een grootte van een volgende faseverandering voor een frequentie d corresponderende filtercoëff iciënt geschreven 30 is, naar het coëfficiënt geheugen 303 uitgevoerd wordt, en waarin verder de bewakingstemporisator naar zijn instelwaarde omhoog telt, en wanneer de temporisator niet klaar is met naar de instelwaarde te tellen, wordt naar (13) gegaan, maar wanneer het tellen beëindigd is wordt naar 35 (15) gegaan; (15) Een stap ter bepaling dat geen signaal met een fase-afwijking ingevoerd is en om naar (1) terug te gaan; (16) Een stap waarin aangenomen wordt dat het ingangssignaal x(t) een faseafwijkingspunt heeft die gelijk is aan de 40 actueel aangenomen faseafwijkingsgrootte voor frequentie 1 0085 1 0 - 13 - a, met de adresinformatie onveranderd blijvend, en waarin verder de bewakingstemporisator naar zijn instelwaarde omhoog telt, en wanneer de temporisator niet klaar is met het naar de instelwaarde tellen, wordt naar (17) gegaan 5 en anders wordt naar (15) teruggekeerd; (17) Een stap om naar (16) terug te keren wanneer de respec tieve resultaten gelijk zijn, of het in het geheugen opslaan van de in (16) gekozen faseveranderingsgrootte wanneer de resultaten ongelijk zijn en het doorgaan naar 10 (18) ; (18) Een stap waarin de adresinformatie waarin de met de frequentie a corresponderende filtercoëfficiënt geschreven is naar het coëfficiëntgeheugen 303 uitgevoerd wordt; (19) Een stap om naar (20) te gaan wanneer de respectieve 15 resultaten gelijk zijn of om anders naar (15) te gaan; en (20) Een stap waarin de in (17) in het geheugen opgeslagen informatie van een faseafwijking uitgevoerd wordt.

In overeenstemming met een reeks van deze stappen met beoordelingen is het mogelijk een smalbandig ingangssignaal en 20 tevens een faseveranderingspunt en de grootte van een faseafwi jking van het ingangssignaal x(t) te detecteren.

Fig. 7 toont een blokschema van een tweede uitvoeringsvorm van een signaaldetector volgens de uitvinding. Deze uitvoeringsvorm heeft als eigenschappen dat de detectie van een 25 faseveranderingspunt bereikt wordt met een werkwijze die verschilt van die van de eerste uitvoeringsvorm. Meer specifiek vergelijkt de niveauvergelijker 118 het niveau van het ingangssignaal y(t) van de aftrekker 112 met het niveau van het uitgangssignaal e(t) daarvan. Voor smalbandige ingangssignalen 30 wordt een signaalschatting uitgevoerd met gebruik van het adaptieve FIR-filter 117, zoals aangegeven met uitdrukking (9) , en wordt het niveauverschil tussen het ingangssignaal naar en het uitgangssignaal van de aftrekker 112 een positieve waarde bevonden wanneer berekend volgens uitdrukking (10).

35 Niveauverschil = niveau y(t) - niveau e(t) (10)

Fig. 8 toont een grafische voorstelling met een duidelijk voorbeeld dat genomen is om aan te geven hoe het niveau verschil verkregen wordt. Een ingangssignaalvoorbeeld is als volgt (fig. 8) : (1) een niet-smalbandig ingangssignaal, (2) een 40 smalbandig ingangssignaal, (3) een faseveranderingspunt (180°), 1 00 851.0 - 14 - (4) een smalbandig signaal en (5) een niet-smalbandig signaal. In dit geval varieert het niveauverschil als getoond in fig. 8b. Bij dergelijke niet-smalbandige ingangssignalen (1) en (5) faalt het adaptieve FIR-filter 117 om een signaalschat-5 ting te maken, waardoor geen niveauverschil waargenomen kan worden. Wanneer er echter een smalbandig signaal (2) ingevoerd wordt en de signaalschatting uitgevoerd wordt kan het gevonden worden door middel van de respectievelijke werking volgens de uitdrukking (1) tot en met (5) , waarbij de waarde van het 10 restverschilsignaal e(t) van uitdrukking (5) tot nul nadert en het niveauverschil positief groot wordt. Op het moment dat de faseverandering zoals in Voorbeeld (3) 180° is, is de uitvoer e(t) van de aftrekker 112 het dubbele van het ingangssignaal y(t) . Dit komt doordat een faseomkering plaatsvindt, waarbij, 15 tot hier normaal geïmplementeerd, aftrekking in optelling veranderd wordt. Het gevolg is dat het niveauverschil negatief wordt. Het detecteren van de temporisatie waarop het faseverschil negatief wordt maakt het mogelijk het faseveranderings-punt te detecteren. Verder, omdat de (negatieve) grootte van 20 het niveauverschil in een faseveranderingspunt afhangt van de grootte van een faseverandering, is tevens detectie van de faseveranderingsgrootte mogelijk. De beoordelingsketen 102 detecteert niet alleen de smalbandige signalen maar bewaakt ook het uitgangsniveau van de vergelijker 118 om daarbij detectie 25 mogelijk te maken van smalbandige ingangssignalen met een faseveranderingspunt.

Deze uitvoeringsvorm heeft moeite met het verbeteren van de nauwkeurigheid van de detectie van de faseveranderingsgrootte maar heeft als voordeel dat de betrokken verwerkingen 30 eenvoudig kunnen zijn omdat het niet nodig is de met de respectievelijke faseveranderingsgrootten corresponderende filtercoëfficiënten voor een vergelijking op te slaan.

Hoewel met gebruik van specifieke beschrijvingen voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding toegelicht zijn, is 35 elke toelichting slechts ter illustratie gegeven en moet het duidelijk zijn dat binnen het kader van de uitvinding volgens de bijgevoegde conclusies wijzigingen en variaties aangebracht kunnen worden.

1008510

Claims (7)

1. Signaaldetector voor het detecteren of een ingangssignaal al of geen smalbandig signaal met een gewenste frequentie is, omvattende: een schuifregister voor het vertragen van het ingangs-5 signaal; een adaptief FIR-filter met twee filtercoëfficiënten voor het schatten van het ingangssignaal van het schuifregister met gebruik van het uitgangssignaal ervan; en beoordelingsmiddelen voor het bewaken van de twee 10 filtercoëfficiënten van het adaptieve FIR-filter, en die uit de respectieve bewaakte waarden beoordelen of het ingangssignaal een gewenst smalbandig signaal is en die verder het punt en de grootte detecteren van een faseverandering in het smalbandige signaal.

2. Signaaldetector volgens conclusie 1, waarin de beoordelingsmiddelen een coëfficiëntgeheugen hebben voor het opslaan van de filtercoëfficiënt die correspondeert met een gewenste frequentie die onderwerp van detectie is; twee vergelijkers 20 voor het vergelijken van de waarde van een uitvoer van het coëfficiëntgeheugen met elk van twee filtercoëfficiënten van het adaptieve FIR-filter en het vervolgens uitvoeren van een actief signaal wanneer de filtercoëfficiënten binnen een rond de waarde van de uitvoer gecentreerd gebied blijken te liggen; 25 een poortketen voor het uitvoeren van een actief signaal wanneer de respectieve uitvoeren van de twee vergelijkers actief zijn; en een stuurketen voor het uitvoeren van adresinformatie voor gewenste data naar het coëfficiëntgeheugen en voor het vervolgens uitvqeren van een signaal met de frequentie 30 die correspondeert met het adres als detectieresultaat wanneer de EN-keten een actief signaal uitvoert.

3. Signaaldetector volgens conclusie 2, waarin het adaptieve FIR-filter een eerste vertragingselement heeft voor het 35 vertragen van de uitvoer van het schuifregister en het vervolgens uitvoeren van een eerste referentiesignaal; een tweede vertragingselement voor het vertragen van de uitvoer van het eerste vertragingselement en het vervolgens uitvoeren van 1008510 - 16 - een tweede referentiesignaal; eerste en tweede coëfficiëntge-heugens waarin respectieve eerste en tweede filtercoëfficiënten opgeslagen zijn; eerste en tweede optellers voor het optellen van een eerste en een tweede wijzigingsgrootte bij de eerste 5 en tweede filtercoëfficiënten die door de respectieve eerste en tweede filtercoëfficiëntgeheugens uitgevoerd zijn; eerste en tweede vermenigvuldigers voor het vermenigvuldigen van de eerste en tweede referentiesignalen door de respectieve uitvoeren van de eerste en tweede optellers; een derde opteller 10 voor het sommeren van de uitvoeren van de eerste en tweede vermenigvuldigers; een aftrekker voor het van de uitvoer van de derde opteller aftrekken van het ingangssignaal voor het uitvoeren van een restverschilsignaal; en een wijzigingsgroot-teberekenketen voor het invoeren van het eerste en een tweede 15 referentiesignaal, het restsignaal en een kiessignaal vanuit de beoordelingsketen en voor het berekenen en uitvoeren van eerste en tweede wijzigingsgrootten uit de respectieve eerste en tweede referentiesignalen, zodanig dat het restverschilsignaal geminimaliseerd wordt. 20

4. Signaaldetector volgens conclusie 3, waarin de wijzigings-grootteberekenketen een vermogensberekenketen heeft voor het berekenen van de vermogens van de eerste en tweede referentiesignalen; een omgekeerde-getalberekeneenheid voor omgekeerde-25 getalberekening van de uitvoeren van de vermogensberekenketen; een vermenigvuldiger voor het berekenen van het restverschilsignaal door de uitvoer van de omgekeerde-getalberekeneenheid; eerste en tweede constantenvermenigvuldigers voor het vermenigvuldigen van de uitvoer van de vermenigvuldiger met een eerste 30 constante respectievelijk een tweede constante die kleiner is dan de eerste constante; een kiesketen voor het kiezen van de uitvoer van de eerste constantenvermenigvuldiger wanneer het kiessignaal inactief is en het kiezen van de uitvoer van de tweede constantenvermenigvuldiger wanneer het kiessignaal 35 actief is; en een eerste en tweede vermenigvuldiger voor het vermenigvuldigen van de eerste en tweede referentiesignalen met de uitvoer van de kiesketen en het vervolgens uitvoeren van de vermenigvuldigingsresultaten als respectieve eerste en tweede wi j z igingsgrootten. 40 1008510 - 17 -

5. Signaaldetector volgens conclusie 1, verder omvattende een niveauvergelijker voor het vergelijken van een niveauvergelij-kingswaarde die een niveauverschil is tussen het niveau van een ingangssignaal naar het adaptieve FIR-filter en een verschil- 5 signaal tussen het ingangssignaal naar het adaptieve FIR-filter en een in het adaptieve FIR-filter opgewekt schattingssignaal, en waarin de beoordelingsmiddelen middelen hebben voor het detecteren van een smalbandig ingangssignaal met een faseveran-deringspunt door vergelijking van de door de niveauvergelijker 10 uitgevoerde niveauvergelijkingswaarde.

6. Signaaldetector volgens conclusie 2, verder omvattende een niveauvergelijker voor het verkrijgen van een niveauvergelij-kingswaarde die een niveauverschil is tussen het niveau van een 15 ingangssignaal naar het adaptieve FIR-filter en een verschil-signaal tussen het ingangssignaal naar het adaptieve FIR-filter en een in het adaptieve FIR-filter opgewekt schattingssignaal, en waarin de beoordelingsmiddelen middelen hebben voor het detecteren van een smalbandig ingangssignaal met een faseveran-20 deringspunt door bewaking van de door de niveauvergelijker uitgevoerde niveauvergelijkingswaarde.

7. Signaaldetector volgens conclusie 3, verder omvattende een niveauvergelijker voor het verkrijgen van een niveauvergelij- 25 kingswaarde die een niveauverschil is tussen het niveau van een ingangssignaal naar het adaptieve FIR-filter en een verschil-signaal tussen het ingangssignaal naar het adaptieve FIR-filter en een in het adaptieve FIR-filter opgewekt schattingssignaal, en waarin de beoordelingsmiddelen middelen hebben voor het 30 detecteren van een smalbandig ingangssignaal met een faseveran-deringspunt door bewaking van de door de niveauvergelijker uitgevoerde niveauvergelijkingswaarde. 1 1008510 Signaaldetector volgens conclusie 4, verder omvattende een 35 niveauvergelijker voor het verkrijgen van een niveauvergelij- kingswaarde die een niveauverschil is tussen het niveau van een ingangssignaal naar het adaptieve FIR-filter en een verschil-signaal tussen het ingangssignaal naar het adaptieve FIR-filter en een in het adaptieve FIR-filter opgewekt schattingssignaal, 40 en waarin de beoordelingsmiddelen middelen hebben voor het - 18 - detecteren van een smalbandig ingangssignaal met een faseveran-deringspunt door bewaking van de door de niveauvergelijker uitgevoerde niveauvergelijkingswaarde. 1008510