RU2141706C1 - Method and device for adaptive spatial filtering of signals - Google Patents
Method and device for adaptive spatial filtering of signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2141706C1 RU2141706C1 RU98113362A RU98113362A RU2141706C1 RU 2141706 C1 RU2141706 C1 RU 2141706C1 RU 98113362 A RU98113362 A RU 98113362A RU 98113362 A RU98113362 A RU 98113362A RU 2141706 C1 RU2141706 C1 RU 2141706C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- signal
- signals
- output
- adder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемые объекты изобретения объединены единым изобретательским замыслом, относятся к радиотехнике и связи, а именно к адаптивной пространственной фильтрации сигналов, реализуемой в адаптивных антенных решетках, и могут быть использованы в системах радиосвязи, функционирующих в условиях сложной помеховой обстановки, например в системах радиосвязи с подвижными объектами (ПО), при необходимости достижения более высокого уровня помехозащищенности приема сигналов. The proposed objects of the invention are united by a single inventive concept, relate to radio engineering and communication, namely to adaptive spatial filtering of signals implemented in adaptive antenna arrays, and can be used in radio communication systems operating in difficult jamming environments, for example, in radio communication systems with moving objects (ON), if necessary, to achieve a higher level of noise immunity of signal reception.
Известны способы адаптивной пространственной фильтрации (АПФ) сигналов, реализуемые в адаптивных антенных решетках (ААР), например, способ АПФ сигналов, реализованный в ААР по заявке Японии N 57-112564 от 02.04.1992 г. Known methods of adaptive spatial filtering (ACE) of signals implemented in adaptive antenna arrays (AAR), for example, the method of ACE signals implemented in AAR according to the application of Japan N 57-112564 from 04/02/1992
Данный способ предусматривает прием сигналов в N пространственно разнесенных точках, где N ≥ 2, выбор из N принятых сигналов Ml сигналов, где 2≤Ml≤N, l - количество выбранных сигналов (l=N, N-1, N-2, ..., 2), расчет весовых коэффициентов (ВК), взвешенное суммирование Ml выбранных сигналов, оценку взвешенно суммированного (выходного) сигнала. (Оценка в данном случае характеризует качество принятого полезного сигнала, под которым будем понимать отношение сигнал/(помеха + шум) (ОСПШ) на выходе ААР). В случае, когда качество выходного сигнала не удовлетворяет требуемому значению, принимается решение на выбор новых M1 сигналов и так далее. При необходимости процедура выбора новых M1 сигналов циклически повторяется. При этом расчет ВК осуществляется по алгоритму минимизации мощности сигнала (ММВ) на выходе ААР.This method involves receiving signals at N spatially separated points, where N ≥ 2, selecting from N received signals M l signals, where 2≤M l ≤N, l is the number of selected signals (l = N, N-1, N-2 , ..., 2), calculation of weighting coefficients (VK), weighted summation of M l selected signals, estimation of the weighted summed (output) signal. (Evaluation in this case characterizes the quality of the received useful signal, by which we mean the signal / (interference + noise) (SINR) ratio at the output of the AAR). In the case when the quality of the output signal does not satisfy the required value, a decision is made on the choice of new M 1 signals and so on. If necessary, the procedure for selecting new M 1 signals is cyclically repeated. In this case, the calculation of VC is carried out according to the algorithm for minimizing the signal power (MMV) at the output of the AAR.
Однако указанный аналог имеет недостатки:
низкая помехозащищенность приема сигналов, так как расчет ВК должен производиться в те моменты времени, когда на входе ААР полезный сигнал отсутствует (Pс=0) или полезный сигнал присутствует, но выполняется условие Pп > Pс (здесь Pп, Pс - мощность помехи и полезного сигнала соответственно), а в случае, если на входе ААР Pп ≤ Pс, может произойти непреднамеренное подавление полезного сигнала в процессе адаптации [1];
неэффективное использование ресурса антенных элементов (АЭ), так как на основе оценки выходного сигнала принимается решение на выбор числа АЭ, а соответственно, и числа сигналов Ml, для последующей АПФ и возможны ситуации, когда один или несколько АЭ не будут использоваться для приема сигналов.However, this analogue has disadvantages:
low noise immunity of signal reception, since VC calculation should be performed at those times when a useful signal is absent at the AAP input (P s = 0) or a useful signal is present, but the condition P p > P s is fulfilled (here P p , P s - interference power and useful signal, respectively), and if at the input of the AAR P p ≤ P s , unintentional suppression of the useful signal during adaptation can occur [1];
inefficient use of the resource of antenna elements (AE), because based on the evaluation of the output signal, a decision is made on the choice of the number of AEs, and accordingly, the number of signals M l , for the subsequent ACE and there may be situations when one or more AEs will not be used to receive signals .
Известен также способ АПФ сигналов, реализованный в ААР по патенту РФ N 2090960 от 20.09.1997 г. There is also a known method of ACE signals implemented in AAP according to the patent of the Russian Federation N 2090960 from 09.20.1997.
Данный способ предусматривает прием сигналов в N пространственно разнесенных точках, где N≥2, расчет N весовых коэффициентов, выбор i-го ВК, где i-1, 2, . . .N, взвешенное суммирование принятых сигналов, оценку качества взвешенного суммированного (выходного) сигнала. В данном случае, если по результатам оценки качество выходного сигнала ниже требуемой величины, то принимается решение на выбор новых предварительно рассчитанных ВК. При необходимости процедура выбора новых ВК циклически повторяется. При этом расчет ВК осуществляется по алгоритму MMB. This method involves receiving signals at N spatially separated points, where N≥2, calculation of N weighting factors, the choice of the i-th VK, where i-1, 2,. . .N, weighted summation of the received signals, quality assessment of the weighted summed (output) signal. In this case, if according to the evaluation results the quality of the output signal is lower than the required value, then a decision is made on the choice of new previously calculated VCs. If necessary, the procedure for selecting new VK is cyclically repeated. In this case, the calculation of VC is carried out according to the MMB algorithm.
Однако указанный аналог имеет недостаток: - низкую помехозащищенность приема сигналов, так как расчет ВК должен производиться в те моменты времени, когда на входе ААР полезный сигнал отсутствует (Pс=0) или полезный сигнал присутствует, но выполняется условие Pп > Pс, а в случае, если на входе ААР Pп ≤ Pс, может произойти непреднамеренное подавление полезного сигнала в процессе адаптации [1].However, this analogue has the disadvantage: - low noise immunity of signal reception, since VC calculation should be performed at those times when there is no useful signal at the AAP input (P s = 0) or a useful signal is present, but the condition P p > P s is satisfied, and if at the input of the AAR P p ≤ P s , unintentional suppression of the useful signal during adaptation can occur [1].
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому способу является способ АПФ сигналов, реализованный в ААР по патенту США N 4.713.668 от 15.12.1987 года. The closest in technical essence to the claimed method is the ACE signal method implemented in AAP according to US patent N 4.713.668 of 12/15/1987.
Данный способ-прототип АПФ сигналов предусматривает прием сигналов в N пространственно разнесенных точках, расчет ВК и взвешенное суммирование принятых сигналов. При этом расчет ВК осуществляется по алгоритму максимизации отношения сигнал/(помеха + шум) (МОСП) на выходе ААР, согласно выражению
где Wi(t) - текущее значение i-го ВК, Δt - интервал временной дискретизации, Vyi - значение i-го управляющего сигнала, Y(t) - взвешенно суммированный (выходной) сигнал, Xi(t) - сигнал, принятый i-м АЭ, μ - коэффициент усиления (передачи), * - обозначение операции комплексного сопряжения.This prototype method of ACE signals provides for the reception of signals at N spatially separated points, the calculation of the VC and the weighted summation of the received signals. In this case, the calculation of the VC is carried out according to the algorithm for maximizing the signal / (noise + noise) ratio (MOSP) at the output of the AAR, according to the expression
where W i (t) is the current value of the i-th VK, Δt is the time sampling interval, V yi is the value of the i-th control signal, Y (t) is the weighted summed (output) signal, X i (t) is the signal, adopted by the i-th AE, μ - gain (transmission), * - designation of the operation of complex pairing.
Применение данного способа основывается на предположении, что управляющие сигналы Vyi, точно определяют направление прихода полезного сигнала, его частоту и учитывают характеристики собственно АР, то есть Vyi = Vci, где Vci - сигналы, принимаемые i-ми АЭ (сигналы, описывающие волновой фронт полезного сигнала). В дальнейшем для упрощения записи управляющие сигналы Vyi, а также сигналы Vci, описывающие волновой фронт полезного сигнала, представим в виде N-мерных векторов и , здесь θy и θc - предполагаемое и реальное направление прихода сигнала, T - знак, обозначающий операцию транспонирования. Кроме того, для удобства записи и упрощения математических выкладок выражение (1) представим в векторной форме
где - N-мерный вектор весовых коэффициентов (ВВК) - вектор, составляющими которого являются сигналы с выходов АЭ - взвешенно суммированный сигнал (выходной сигнал ААР).The application of this method is based on the assumption that the control signals V yi , precisely determine the direction of arrival of the useful signal, its frequency and take into account the characteristics of the AP itself, that is, V yi = V ci , where V ci are the signals received by the i-th AEs (signals describing the wavefront of the useful signal). Further, to simplify the recording, the control signals V yi , as well as the signals V ci describing the wavefront of the useful signal, are represented as N-dimensional vectors and , here θ y and θ c are the estimated and actual direction of arrival of the signal, T is the sign denoting the transpose operation. In addition, for the convenience of writing and simplifying mathematical calculations, expression (1) can be represented in vector form
Where - N-dimensional vector of weights (VVK) - vector, the components of which are signals from the outputs of AE - weighted summed signal (AAR output signal).
Однако способ-прототип имеет недостаток - низкую помехозащищенность приема сигналов, так как основой применимости данного способа является совпадение управляющих сигналов (сигналов управления характеристикой направленности ААР) Vyi, с сигналами Vci, принимаемыми i-ми АЭ (сигналы, описывающие волновой фронт полезного сигнала) Вместе с тем в реальных условиях направление прихода полезного сигнала θc известно, как правило, лишь с точностью до некоторого углового сектора θc∈[θy1÷θy2], где θy1,θy2 - левая и правая границы сектора, в пределах которого ожидается приход полезного сигнала. Данная неопределенность ведет в тому, что предполагаемое направление прихода полезного сигнала θy будет не равно истинному направлению прихода полезного θc(θy≠ θc) и вектор управляющих сигналов не будет коллинеарен (не совпадает с точностью до постоянного коэффициента). Вместе с тем, если не коллинеарен , то применение данного способа АПФ сигналов может привести к непреднамеренному подавлению полезного сигнала, причем глубина непреднамеренного подавления полезного сигнала прямо пропорционально зависит от входного отношения сигнал/шум и величины ошибки в априорных данных о направлении прихода полезного сигнала (углового расстояния между векторами
Известны устройства, реализующие АПФ сигналов, например, ААР по патенту РФ N 2099838, опублик. 20.12.1997 года, бюл. N 35.However, the prototype method has the disadvantage of low noise immunity of signal reception, since the basis for the applicability of this method is the coincidence of the control signals (control signals of the directivity characteristic of the AAR) V yi , with signals V ci received by the i-AE (signals describing the wavefront of the useful signal ) At the same time, under real conditions, the direction of arrival of the useful signal θ c is known, as a rule, only up to a certain angular sector θ c ∈ [θ y1 ÷ θ y2 ], where θ y1 , θ y2 are the left and right boundaries of the sector, within which is expected to receive a useful signal. This uncertainty leads to the fact that the expected direction of arrival of the useful signal θ y will not equal the true direction of arrival of the useful θ c (θ y ≠ θ c ) and the vector of control signals will not be collinear (does not coincide up to a constant coefficient). However, if not collinear , then the use of this method of ACE signals can lead to unintentional suppression of a useful signal, and the depth of unintentional suppression of a useful signal is directly proportional to the input signal-to-noise ratio and the magnitude of the error in a priori data on the direction of arrival of the useful signal (angular distance between vectors
Known devices that implement ACE signals, for example, AAP according to the patent of the Russian Federation N 2099838, published. 12/20/1997, bull.
Данное устройство состоит из N АЭ, соединенных через комплексные весовые умножители (КВУ) с соответствующими входами общего сумматора, N адаптивных контуров и блока максимизации мощности сигнала. Первые входы N адаптивных контуров соединены с выходами соответствующих АЭ, вторые входы N адаптивных контуров соединены с выходом общего сумматора, а первые выходы N адаптивных контуров подключены к соответствующим входам КВУ. Первые и вторые входы блока максимизации мощности соединены соответственно с первыми и вторыми выходами адаптивных контуров, а выходы соединены с соответствующими третьими входами адаптивных контуров. Выход общего сумматора является выходом ААР. This device consists of N AEs connected through complex weight multipliers (HLCs) with the corresponding inputs of a common adder, N adaptive circuits and a signal power maximizing unit. The first inputs of N adaptive circuits are connected to the outputs of the corresponding AEs, the second inputs of N adaptive circuits are connected to the output of a common adder, and the first outputs of N adaptive circuits are connected to the corresponding inputs of the HLC. The first and second inputs of the power maximization unit are connected respectively to the first and second outputs of the adaptive circuits, and the outputs are connected to the corresponding third inputs of the adaptive circuits. The output of the total adder is the output of the AAP.
Однако известное устройство имеет недостаток - низкую помехозащищенность приема сигналов, ввиду того, что расчет ВК должен производиться в те моменты времени, когда на входе ААР отсутствует полезный сигнал, то есть она применима только для приема сигналов, имеющих паузу в процессе их передачи (например, сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты). Расчет ВК при наличии на входе полезного сигнала может привести к его непреднамеренному подавлению. However, the known device has the disadvantage of low noise immunity of signal reception, due to the fact that VC calculation should be carried out at those times when there is no useful signal at the AAP input, that is, it is applicable only for receiving signals that have a pause in the process of their transmission (for example, signals with pseudo-random tuning of the operating frequency). Calculation of VC in the presence of a useful signal at the input can lead to its unintentional suppression.
Известна также ААР по заявке Японии N 57-112564 от 02.04.1992 г. AAR is also known by the application of Japan N 57-112564 from 04/02/1992
Данное устройство состоит из N антенных элементов, N взвешивающих схем (комплексных весовых умножителей), N переключателей, сумматора, блока обработки сигналов, блока управления, причем i-е АЭ через переключатели подключены к первым входам i-х взвешивающих схем и блока обработки сигналов, i-е выходы блока обработки сигналов соединены со вторыми входами i-х взвешивающих схем, выходы которых соединены с i-ми входами сумматора, выход которого, соединенный со вторым входом блока обработки сигналов и входом блока управления, является выходом ААР, а i-е выходы блока управления подключены к i-м переключателям. This device consists of N antenna elements, N weighing circuits (complex weight multipliers), N switches, an adder, a signal processing unit, a control unit, and the i-th AE through the switches connected to the first inputs of the i-weighting circuits and the signal processing unit, The i-th outputs of the signal processing unit are connected to the second inputs of the i-weighting circuits, the outputs of which are connected to the i-inputs of the adder, the output of which, connected to the second input of the signal processing unit and the input of the control unit, is an AAP output, and i-th outputs of the control unit are connected to i-th switches.
Однако данное устройство имеет недостатки:
низкую помехозащищенность приема сигналов, так как расчет ВК должен производиться в те моменты времени, когда на входе ААР полезный сигнал отсутствует (Pс = 0) или полезный сигнал присутствует, но выполняется условие Pп > Pс, а в случае, если на входе ААР Pп ≤ Pс, может произойти непреднамеренное подавление полезного сигнала в процессе адаптации [1];
неэффективное использование ресурса АЭ, так как на основе оценки выходного сигнала принимается решение на выбор числа АЭ, а соответственно, числа сигналов Ml для последующей АПФ, и возможны ситуации, когда один или несколько АЭ не будут использованы для приема сигналов.However, this device has disadvantages:
low noise immunity of signal reception, since VC calculation should be performed at those times when there is no useful signal at the AAP input (P s = 0) or a useful signal is present, but the condition P p > P s is satisfied, and if at the input AAP P p ≤ P s , unintentional suppression of the useful signal during adaptation can occur [1];
inefficient use of the AE resource, because based on the evaluation of the output signal, a decision is made on the choice of the number of AE, and accordingly, the number of signals M l for the subsequent ACE, and situations are possible when one or more AEs will not be used to receive signals.
Наиболее близким к заявляемому устройству по своей технической сущности является ААР, описанная в патенте США N 4.713.668 от 15.12.1987 года. Closest to the claimed device in its technical essence is the AAP described in US patent N 4.713.668 from 12/15/1987.
Устройство - прототип состоит из N антенных элементов, N блоков комплексного сопряжения, N комплексных весовых умножителей, N-входового общего сумматора, устройства ввода управляющих сигналов, вычитателя, блока оценки сигнала, N контуров адаптации, причем выход i-го АЭ, где i=1, 2, 3,...N, соединен с входом i-го блока комплексного сопряжения и с первым входом соответствующего i-го КВУ, выход i-го блока комплексного сопряжения соединен с сигнальным входом i-го контура адаптации, i-й выход устройства ввода управляющих сигналов соединен с управляющим входом i-го контура адаптации, выход которого соединен со вторым входом i-го КВУ, выход i-го КВУ соединен с i-м входом N-входового общего сумматора, выход сумматора, соединенный с первым входом вычитателя и входом блока оценки сигнала, является выходом ААР, выход блока оценки сигнала соединен со вторым входом вычитателя, выход которого соединен с информационными входами N-блоков адаптации. При этом i-й ВК рассчитывается согласно выражению (1). The prototype device consists of N antenna elements, N complex conjugation units, N complex weight multipliers, N-input common adder, control signal input device, subtracter, signal evaluation unit, N adaptation circuits, and the output of the i-th AE, where i = 1, 2, 3, ... N, is connected to the input of the i-th complex conjugation unit and with the first input of the corresponding i-th HLC, the output of the i-th complex conjugation unit is connected to the signal input of the i-th adaptation loop, i-th the output of the control signal input device is connected to the control input ohm of the i-th adaptation loop, the output of which is connected to the second input of the i-th HLC, the output of the i-th HLC is connected to the i-th input of the N-input common adder, the output of the adder connected to the first input of the subtractor and the input of the signal estimator is AAP output, the output of the signal estimator is connected to the second input of the subtractor, the output of which is connected to the information inputs of the N-adaptation blocks. In this case, the i-th VK is calculated according to expression (1).
Однако устройство-прототип имеет недостаток - низкую помехозащищенность приема сигналов, так в реальной сигнально-помеховой обстановке предполагаемое направление прихода полезного сигнала θy может существенно отличаться от реального θc и, соответственно, предварительно рассчитанный на основе априорной информации о параметрах полезного сигнала вектор управляющих сигналов не будет коллинеарен . Применение приведет к формированию максимума диаграммы направленности (ДН) ААР, ориентированного в направлении (θy), а следовательно, возможно непреднамеренное подавление полезного сигнала, причем глубина подавления полезного сигнала прямо пропорционально зависит от входного отношения сигнал/шум и величины ошибки в априорных данных (углового расстояния между векторами
Целью заявленных объектов изобретения является разработка способа и устройства АПФ сигналов, обеспечивающих более высокую помехозащищенность приема сигналов в случаях, когда направление прихода полезного сигнала известно с точностью до некоторого углового сектора [θy1÷θy2].
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, заключающемся в приеме сигналов в N пространственно разнесенных точках, где N ≥ 2, расчете ВК и взвешенном суммировании принятых сигналов, дополнительно генерируют первый и второй опорные сигналы с различными частотами. Каждый из этих сигналов разделяют на N равноамплитудных составляющих. После этого каждую из составляющих сдвигают по фазе на предварительно заданную величину, затем i-й принятый сигнал, где i=1, 2, ... N, и i-е составляющие первого и второго опорных сигналов суммируют. При этом расчет i-х ВК осуществляют согласно выражению
Wi(t+Δt) = Wi(t)-μ[Vyi-Y(t)Z
где Wi(t) - текущее значение i-го ВК, Wi(t+Δt) - значение i-го ВК в момент времени (t+Δt), Δt - интервал временной дискретизации, Vyi - значение i-го управляющего сигнала, Y(t) - взвешенно суммированный сигнал, Zi(t) - суммарный сигнал, полученный в результате сложения i-го принятого сигнала и i-х составляющих первого и второго опорных сигналов, μ - коэффициент усиления (передачи).However, the prototype device has the disadvantage of low noise immunity of signal reception, so in a real signal-noise environment, the expected direction of arrival of the useful signal θ y can differ significantly from the real θ c and, accordingly, the vector of control signals previously calculated on the basis of a priori information about the parameters of the useful signal will not be collinear . Application will lead to the formation of a maximum of the directivity pattern (DF) of the AAP oriented in the direction (θ y ), and therefore, unintentional suppression of the useful signal is possible, and the depth of the suppression of the useful signal is directly proportional to the input signal-to-noise ratio and the magnitude of the error in a priori data (angular distance between vectors
The aim of the claimed objects of the invention is to develop a method and device of ACE signals that provide higher noise immunity of signal reception in cases where the direction of arrival of the useful signal is known accurate to a certain angular sector [θ y1 ÷ θ y2 ].
This goal is achieved by the fact that in the known method, which consists in receiving signals at N spatially separated points, where N ≥ 2, calculating the VC and weighted summation of the received signals, the first and second reference signals with different frequencies are additionally generated. Each of these signals is divided into N equal-amplitude components. After that, each of the components is phase shifted by a predetermined value, then the i-th received signal, where i = 1, 2, ... N, and the i-th components of the first and second reference signals are summed. In this case, the calculation of i-x VC is carried out according to the expression
W i (t + Δt) = W i (t) -μ [V yi -Y (t) Z
where W i (t) is the current value of the i-th VK, W i (t + Δt) is the value of the i-th VK at the time (t + Δt), Δt is the time sampling interval, V yi is the value of the i-th control signal, Y (t) is the weighted summed signal, Z i (t) is the total signal obtained by adding the i-th received signal and the i-components of the first and second reference signals, μ is the gain (transmission).
Для удобства записи и упрощения математических выкладок выражение (3) представим в векторной форме
где - вектор, составляющими которого являются суммарные сигналы, полученные от сложения i-го принятого сигнала и i-х составляющих первого и второго опорных сигналов
Поставленная цель в заявленном устройстве достигается тем, что в известную ААР, содержащую N АЭ, N блоков комплексного сопряжения, N комплексных весовых умножителей, N-входовый общий сумматор, устройство ввода управляющих сигналов, N контуров адаптации, причем вход i-го блока комплексного сопряжения соединен с первым входом соответствующего i-го КВУ, выход i-го блока комплексного сопряжения соединен с сигнальным входом i-го контура адаптации, а i-й выход устройства ввода управляющих сигналов соединен с управляющим входом i-го контура адаптации, выход которого соединен со вторым входом i-го КВУ, выход i-го КВУ соединен с i-м входом N-входового общего сумматора, выход которого является выходом ААР, дополнительно введены первый и второй генераторы опорных сигналов, первый и второй блоки фазовращателей, N трехвходовых сумматоров (в дальнейшем первый и второй генераторы опорных сигналов для упрощения записи будем называть первый и второй генераторы). Выход каждого i-го АЭ подключен к первому входу i-го трехвходового сумматора. Выход первого генератора подключен к входу первого блока фазовращателей, а выход второго генератора подключен к входу второго блока фазовращателей, i-й выход первого блока фазовращателей соединен со вторым входом i-го трехвходового сумматора, а i-й выход второго блока фазовращателей соединен с третьим входом i-го трехвходового сумматора. Выход i-го трехвходового сумматора соединен с первым входом i-го КВУ. Выход N-входового общего сумматора соединен с информационными входами N контуров адаптации. Кроме того, расчет ВК осуществляют согласно выражению (3).For the convenience of writing and simplifying mathematical calculations, expression (3) can be represented in vector form
Where - a vector, the components of which are the total signals obtained from the addition of the i-th received signal and i-components of the first and second reference signals
The goal in the claimed device is achieved by the fact that in the well-known AAR containing N AE, N complex conjugation blocks, N complex weight multipliers, N-input common adder, input signal control device, N adaptation loops, and the input of the i-th complex conjugation block connected to the first input of the corresponding i-th HLC, the output of the i-th complex conjugation unit is connected to the signal input of the i-th adaptation loop, and the i-th output of the control signal input device is connected to the control input of the i-th adaptation loop the output of which is connected to the second input of the i-th HLC, the output of the i-th HLC is connected to the i-th input of the N-input common adder, the output of which is the output of the AAR, the first and second reference signal generators, the first and second blocks of phase shifters are additionally introduced, N three-input adders (hereinafter, the first and second generators of reference signals to simplify the recording, we will call the first and second generators). The output of each i-th AE is connected to the first input of the i-th three-input adder. The output of the first generator is connected to the input of the first block of phase shifters, and the output of the second generator is connected to the input of the second block of phase shifters, the i-th output of the first block of phase shifters is connected to the second input of the i-th three-input adder, and the i-th output of the second block of phase shifters is connected to the third input i-th three-input adder. The output of the i-th three-input adder is connected to the first input of the i-th HLC. The output of the N-input common adder is connected to the information inputs of N adaptation loops. In addition, the calculation of VC is carried out according to expression (3).
Указанная выше совокупность отличительных существенных признаков, благодаря несущественному для полезного сигнала преобразованию сигналов, принимаемых АЭ в различных точках пространства, позволяет в условиях, когда направление прихода полезного сигнала известно с точностью до некоторого углового сектора, осуществить прием полезного сигнала при одновременном подавлении помех без существенного ухудшения ОСПШ на выходе устройства, реализующего заявляемый способ АПФ сигналов. Это достигается вследствие формирования более широкого главного лепестка диаграммы направленности (ДН) ААР, перекрывающего угловой сектор, в пределах которого ожидается приход полезного сигнала. The above set of distinctive essential features, due to the transformation of signals received by AEs at different points of space that is not essential for a useful signal, allows, under conditions when the direction of arrival of the useful signal is known to within a certain angular sector, to receive the useful signal while suppressing interference without significant deterioration OSPSH at the output of a device that implements the inventive method of ACE signals. This is achieved due to the formation of a wider main lobe of the radiation pattern (AH) of the AAR, overlapping the angular sector, within which a useful signal is expected to arrive.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественные всем признакам заявленных технических решений, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленных изобретений условию патентоспособности "новизна". The analysis of the prior art made it possible to establish that analogues that are characterized by a combination of features that are identical to all the features of the claimed technical solutions are absent, which indicates compliance of the claimed inventions with the condition of patentability "novelty".
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявляемых объектов, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленных изобретений преобразований на достижение указанных технических результатов. Следовательно, заявленные изобретения соответствуют условию патентоспособности "изобретательский уровень". Search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the claimed objects from prototypes have shown that they do not follow explicitly from the prior art. The prior art also did not reveal the popularity of the impact provided by the essential features of the claimed inventions of the transformations on the achievement of these technical results. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".
Заявленный способ и устройство, его реализующее, поясняются чертежами: фиг. 1 - структурная схема ААР; фиг. 2 - структурная схема контура адаптации; фиг. 3 - структурная схема блока фазовращателей; фиг. 4 - график, иллюстрирующий результаты анализа эффективности заявленного способа АПФ сигналов и устройства, его реализующего. The claimed method and device that implements it are illustrated by drawings: FIG. 1 is a structural diagram of the AAR; FIG. 2 is a structural diagram of an adaptation circuit; FIG. 3 is a block diagram of a phase shifter unit; FIG. 4 is a graph illustrating the results of the analysis of the effectiveness of the claimed method of ACE signals and the device that implements it.
Возможность реализации заявленного способа объясняется следующим образом. The possibility of implementing the claimed method is explained as follows.
Под адаптивной пространственной фильтрацией сигналов в общем случае понимают взвешенное суммирование сигналов, принимаемых в N-пространственно разнесенных точках (принимаемых на N-разнесенных в пространстве антенн), обеспечивающее в условиях априорной неопределенности о помеховой обстановке оптимизацию взвешенно-суммированного сигнала по критерию, предполагающему улучшение качества дальнейшей обработки сигналов, например, по критерию МОСП. При этом алгоритмом АПФ обычно называют математическое выражение (правило) расчета ВК [3]. Adaptive spatial filtering of signals in the general case refers to the weighted summation of signals received at N-spatially separated points (received at N-spatially separated antennas), which, under the conditions of a priori uncertainty about the noise environment, optimizes the weighted-summed signal according to a criterion that implies an improvement in quality further signal processing, for example, according to the ISMT criterion. In this case, the ACE algorithm is usually called the mathematical expression (rule) of calculating the VK [3].
Известный способ-прототип АПФ заключается в приеме в N пространственно разнесенных местах (приеме на N разнесенных в пространстве антенн) полезного сигнала s(t), помех L - число помех (L ≤ N-1) и изотропного шума ш(t), причем Xi(t) = si(t) + pi(t) + ш(t), здесь si(t), pi(t) - полезный сигнал, l-я помеха, принимаемая i-м АЭ. Для наглядности будем считать, что s(t), pl(t), ш(t) взаимно некоррелированные, стационарные, эргодические случайные процессы. Будем считать также, что несущие частоты сигнала и помех тождественны, а источники сигнала и помех точечные по угловым размерам и находятся в дальней зоне, антенная решетка согласована по поляризации с электромагнитной волной принимаемых сигналов.The known prototype ACE method consists in receiving in N spatially spaced places (receiving in N spaced apart antennas) a useful signal s (t), interference L is the number of interference (L ≤ N-1) and isotropic noise w (t), and X i (t) = s i (t) + p i (t) + w (t), here s i (t), p i (t) is the useful signal, the l-th interference received by the i-th AE. For clarity, we assume that s (t), p l (t), w (t) are mutually uncorrelated, stationary, ergodic random processes. We will also assume that the carrier frequencies of the signal and interference are identical, and the signal and interference sources are point-wise in angular size and are in the far zone, the antenna array is polarized with the electromagnetic wave of the received signals.
При этом ВВК, обеспечивающий управление амплитудно-фазовым распределением токов на выходах соответствующих АЭ, рассчитывают согласно выражению (2). In this case, the VVK, providing control of the amplitude-phase distribution of currents at the outputs of the corresponding AEs, is calculated according to expression (2).
В данном способе при расчете ВВК помимо сигналов с выходов АЭ - и предварительно рассчитанного (на основе априорной информации о частоте, направлении прихода полезного сигнала и с учетом характеристик собственно АР) вектора управляющих сигналов - используется выходной сигнал АР (сигнал обратной связи) - Y(t). За счет использования сигнала обратной связи обеспечивается отслеживание текущих изменений сигнально-помеховой обстановки (подавление помех с изменяющимися пространственно-временными параметрами).In this method, when calculating the IHC, in addition to the signals from the AE outputs, and pre-calculated (based on a priori information about the frequency, direction of arrival of the useful signal and taking into account the characteristics of the actual AR) the vector of control signals - the output signal AP (feedback signal) is used - Y (t). Through the use of a feedback signal, tracking of current changes in the signal-noise environment is provided (suppression of interference with changing spatio-temporal parameters).
В случае, когда расчет ВВК осуществляется при отсутствии полезного сигнала, ВВК, рассчитываемый согласно выражению (2), при t _→ ∞ сходится к вектору, определяемому выражением
где Rпш - корреляционная матрица (КМ) помех и шума; β - нормирующий множитель.In the case when the VVK is calculated in the absence of a useful signal, the VVK calculated according to expression (2), as t _ → ∞, converges to the vector determined by the expression
where R psh - correlation matrix (CM) of interference and noise; β is the normalizing factor.
При наличии на входе ААР (при расчете ВВК) полезного сигнала алгоритм расчета ВВК (2) при t _→ ∞ сходится к вектору, определяемому выражением
где Rxx = Rcc + Rпш, Rxx - КМ входных сигналов, Rсс - КМ полезного сигнала.If there is a useful signal at the AAR input (when calculating the IHC), the algorithm for calculating the IHC (2) as t _ → ∞ converges to the vector determined by the expression
where R xx = R cc + R psh , R xx is the CM of the input signals, R ss is the CM of the useful signal.
Для линейной эквидистантной АР, состоящей из идентичных и невзаимодействующих АЭ, вектор волнового фронта сигнала может быть определен как
где j - мнимая единица, φci - фазовый сдвиг сигнала, принимаемого i-м антенным элементом, к точке, принятой за фазовый центр АР, определяемая выражением
здесь di - расстояние от АЭ, выбранного за фазовый центр АР (как правило это первый АЭ) до i-го АЭ, λ - длина волны принимаемого сигнала (помехи).For a linear equidistant AR consisting of identical and non-interacting AEs, the signal wavefront vector can be defined as
where j is the imaginary unit, φ ci is the phase shift of the signal received by the i-th antenna element to the point taken as the phase center of the AR, defined by the expression
here d i is the distance from the AE selected for the phase center of the AR (usually the first AE) to the i-th AE, λ is the wavelength of the received signal (interference).
Аналогично можно определить вектор управляющих сигналов
где φyi - фазовый сдвиг сигнала, принимаемого i-м АЭ, определяемый согласно выражению (8) с учетом замены реального направления прихода полезного сигнала θc предполагаемым направлением прихода θy.
Как уже отмечалось, недостатком рассмотренного способа-прототипа АПФ сигналов является низкая помехозащищенность приема сигналов при отсутствии точной априорной информации о направлении прихода полезного сигнала.Similarly, we can determine the vector of control signals
where φ yi is the phase shift of the signal received by the ith AE determined according to expression (8), taking into account the replacement of the real direction of arrival of the useful signal θ with the estimated direction of arrival θ y .
As already noted, the disadvantage of the considered prototype method of ACE signals is the low noise immunity of signal reception in the absence of accurate a priori information about the direction of arrival of the useful signal.
Дополнительные действия над сигналами позволяют в условиях, когда направление прихода полезного сигнала известно с точностью до некоторого углового сектора, сформировать более широкий главный лепесток ДН ААР, ориентированный в направлении данного углового сектора и перекрывающий его, и тем самым обеспечивают малую чувствительность заявляемого способа АПФ сигналов к неточностям в задании вектора управляющих сигналов (неточностям априорных данных о направлении прихода полезного сигнала θy), устраняя таким образом недостаток способа-прототипа.Additional actions on the signals allow, under conditions when the direction of arrival of the useful signal is known to an accuracy of a certain angular sector, to form a wider main lobe of the NAM AAR, oriented in the direction of this angular sector and overlapping it, and thereby provide low sensitivity of the proposed method of ACE signals to inaccuracies in the task of the vector of control signals (inaccuracies of a priori data on the direction of arrival of the useful signal θ y ), thus eliminating the disadvantage of the prototype method.
Возможность реализации заявляемого способа объясняется следующим образом. The possibility of implementing the proposed method is explained as follows.
Заявляемый способ, также как и способ прототип, предусматривает прием полезного сигнала, помех и изотропного шума в N пространственно разнесенных местах (прием на N разнесенных в пространстве антенн). Одновременно с приемом полезного сигнала, помех и изотропного шума генерируются два опорных сигнала F1(t), F2(t) с различными частотами, отличными от частоты принимаемого сигнала,
F1(t) = Aexp(jω1t), (10)
F2(t) = Aexp(jω2t), (11)
где A - амплитуда опорных сигналов, ω1,ω2 - несущие частоты первого и второго опорного сигналов. При этом частоты ω1,ω2 выбирают согласно условию
ω1<(ω0-Δω), ω2>(ω0+Δω), (12)
где ω0 - несущая частота принимаемого полезного сигнала, Δω - ширина спектра принимаемого полезного сигнала. Данное условие введено для того, чтобы опорные сигналы F1(t), F2(t) были отфильтрованы впоследствии во входных цепях преселектора радиоприемного устройства, с которым предполагается использовать устройство, реализующее заявляемый способ АПФ сигналов. Следует также отметить, что при выборе частот ω1,ω2 необходимо предусмотреть, чтобы опорные сигналы F1(t), F2(t) не попали в радиоприемное устройство по зеркальному и другим побочным каналам приема.The inventive method, as well as the prototype method, provides for the reception of a useful signal, interference and isotropic noise in N spatially spaced places (reception of N antennas spaced in space). Simultaneously with the reception of a useful signal, interference and isotropic noise, two reference signals F 1 (t), F 2 (t) are generated with different frequencies different from the frequency of the received signal,
F 1 (t) = Aexp (jω 1 t), (10)
F 2 (t) = Aexp (jω 2 t), (11)
where A is the amplitude of the reference signals, ω 1 , ω 2 are the carrier frequencies of the first and second reference signals. In this case, the frequencies ω 1 , ω 2 are selected according to the condition
ω 1 <(ω 0 -Δω), ω 2 > (ω 0 + Δω), (12)
where ω 0 is the carrier frequency of the received useful signal, Δω is the width of the spectrum of the received useful signal. This condition is introduced so that the reference signals F 1 (t), F 2 (t) are subsequently filtered out in the input circuits of the preselector of the radio receiving device, with which it is supposed to use a device that implements the inventive method of ACE signals. It should also be noted that when choosing the frequencies ω 1 , ω 2 it is necessary to provide that the reference signals F 1 (t), F 2 (t) do not get into the radio receiver through the mirror and other side reception channels.
Далее каждый из данных опорных сигналов разделяют на N равноамплитудных составляющих, затем каждую из полученных составляющих сдвигают на предварительно заданную величину фазы Δφ1i, Δφ2i, то есть формируют сигналы
где A1i, A2i - амплитуда i-х составляющих первого и второго опорного сигналов (причем
Фазовые сдвиги Δφ1i,Δφ2i выбирают согласно условий
где Si(θc-Δθ),Si(θc+Δθ) - сигналы на выходе i-го АЭ, приходящие соответственно с направлений θc-Δθ,θc+Δθ, где Δθ - максимальная ошибка в задании направления прихода полезного сигнала, причем θc-Δθ = θy1, θc+Δθ = θy2.
Необходимо заметить, что сигналы Si(θy1) и Si(θy2) реально на входе ААР не присутствуют, но их параметры можно рассчитать, так как известно направление их прихода θy1,θy2 и характеристики собственно АР. Расчет Si(θy1) и Si(θy2), представленных в виде N-мерных векторов аналогичен расчету в соответствии с выражениями (7), (8) с учетом θy1,θy2.
Значения амплитуды A сигналов на выходе первого и второго генераторов целесообразно выбирать согласно рекомендациям, представленным в табл. 1, с учетом сигнально-помеховой обстановки.Next, each of these reference signals is divided into N equal-amplitude components, then each of the obtained components is shifted by a predetermined phase value Δφ 1i , Δφ 2i , i.e., signals are generated
where A 1i , A 2i is the amplitude of the i-components of the first and second reference signals (and
The phase shifts Δφ 1i , Δφ 2i are selected according to the conditions
where S i (θ c -Δθ), S i (θ c + Δθ) are the signals at the output of the i-th AE coming respectively from the directions θ c -Δθ, θ c + Δθ, where Δθ is the maximum error in setting the direction of arrival useful signal, and θ c -Δθ = θ y1 , θ c + Δθ = θ y2 .
It should be noted that the signals S i (θ y1 ) and S i (θ y2 ) are not really present at the AAP input, but their parameters can be calculated, since the direction of their arrival θ y1 , θ y2 and the characteristics of the AP itself are known. Calculation of S i (θ y1 ) and S i (θ y2 ) represented as N-dimensional vectors similar to calculation in accordance with expressions (7), (8) taking into account θ y1 , θ y2 .
The values of the amplitude A of the signals at the output of the first and second generators are advisable to choose according to the recommendations presented in table. 1, taking into account the signal-noise situation.
Здесь N - число АЭ, Pс - мощность сигнала на выходе АЭ, σ
Значения амплитуды (табл. 1) A сигналов на выходе первого и второго генераторов были получены на случай "наихудшей" сигнально-помеховой ситуации для работы ААР (под "наихудшей" сигнально-помеховой ситуацией будем понимать ситуацию, когда на входе ААР отсутствует помеха (Pп = 0), а ошибка в задании направлений прихода сигнала и входное отношение сигнал/шум принимают свои максимальные значения). Необходимо заметить, что зная значение амплитуды A сигналов на выходе первого и второго генераторов, а соответственно, и значения амплитуд i-х составляющих опорных сигналов F1i(t), F2i(t), для наихудшего случая (в смысле наихудшей сигнально-помеховой ситуации для АПФ сигналов) мы можем утверждать, что в других случаях (наличие помехи на входе ААР (Pп ≠ 0)) данное значение амплитуды также обеспечит приемлемое значение выходного ОСПШ.The amplitude values (Table 1) A of the signals at the output of the first and second generators were obtained in the case of the “worst” signal-noise situation for the operation of the AAR (by the “worst” signal-noise situation we mean the situation when there is no interference at the input of the AAR (P n = 0), and the error in setting the directions of arrival of the signal and the input signal-to-noise ratio take their maximum values). It should be noted that knowing the value of the amplitude A of the signals at the output of the first and second generators, and accordingly the amplitudes of the i-component reference signals F 1i (t), F 2i (t), for the worst case (in the sense of the worst signal-noise situation for ACE signals), we can state that in other cases (there is interference at the input of the AAR (P p ≠ 0)) this amplitude value will also provide an acceptable value of the output SINR.
Значение Pс на выходе АЭ может быть непосредственно измерено измерителем мощности сигналов, если на входе ААР отсутствует помеха (Pп = 0). В случае, когда на входе ААР присутствует помеха, то есть Pп ≠ 0, значение Pс и σ
В случае реализации ААР на цифровых процессорах обработки сигналов (при этом КМ Rxx может быть нормирована) значения амплитуд A сигналов на выходе первого и второго генераторов целесообразно выбирать согласно рекомендациям, представленным в табл. 2 (без учета мощности полезного сигнала).In the case of AAP implementation on digital signal processing processors (in this case, CM R xx can be normalized), it is advisable to choose the values of the amplitudes A of the signals at the output of the first and second generators according to the recommendations presented in Table. 2 (excluding useful signal power).
Осуществив преобразование первого и второго опорного сигнала (деление первого и второго опорного сигнала на N равноамплитудных составляющих и сдвиг по фазе каждой составляющей), получим N составляющих первого опорного сигнала (13) и N составляющих второго опорного сигнала (14), причем i-е составляющие первого и второго опорного сигнала будут совпадать с сигналами, которые были бы приняты в i-х точках пространства (i-ми АЭ) Si(θy1) и Si(θy2), с направлений θy1 и θy2 соответственно. Особенность этих сигналов состоит в том, что они не принимаются АР реально с указанных направлений, а искусственно формируются и вводятся в ААР после антенных элементов. Ввод сигналов F1i(t) и F2i(t) в каналы ААР осуществляется посредством суммирования i-х составляющих первого и второго опорного сигнала с i-ми сигналами, принятыми в i-х точках пространства
Для удобства записи и упрощения математических расчетов сигналы Xi(t), F1i(t), F2i(t) запишем в виде N-мерных векторов
Ввод сигналов F1i(t) и F2i(t) в каналы ААР позволит наряду с реально принятыми сигналами Xi(t) имитировать прием сигналов Si(θy1) = F1i(t), Si(θy2) = F2i(t) с направлений θy1 и θy2.
Очевидно, что с учетом выражение для расчета ВВК примет вид (4) и процедура расчета ВВК (4) при t _→ ∞ будет сходиться к выражению
где RZZ = RXX + RFF1 + RFF2, RFF1, RFF2 - КМ первого и второго опорных сигналов.By converting the first and second reference signal (dividing the first and second reference signal by N equal-amplitude components and the phase shift of each component), we obtain N components of the first reference signal (13) and N components of the second reference signal (14), and the ith components The first and second reference signals will coincide with the signals that would be received at the i-th space points (i-AE) S i (θ y1 ) and S i (θ y2 ), from the directions θ y1 and θ y2, respectively. The peculiarity of these signals is that they are not actually received by the AR from the indicated directions, but are artificially formed and entered into the AAR after the antenna elements. The input signals F 1i (t) and F 2i (t) in the AAP channels is carried out by summing the i-components of the first and second reference signal with i-signals received at i-points of space
For the convenience of recording and simplifying mathematical calculations, the signals X i (t), F 1i (t), F 2i (t) can be written in the form of N-dimensional vectors
The input of the signals F 1i (t) and F 2i (t) into the AAP channels will, along with the actually received signals X i (t), simulate the reception of signals S i (θ y1 ) = F 1i (t), S i (θ y2 ) = F 2i (t) from the directions θ y1 and θ y2 .
Obviously, given the expression for calculating the IHC will take the form (4) and the procedure for calculating the IHC (4) as t _ → ∞ will converge to the expression
where R ZZ = R XX + R FF1 + R FF2 , R FF1 , R FF2 - CM of the first and second reference signals.
При этом для корреляционных матриц RFF1, RFF2 справедлива одноранговая аппроксимация (здесь H - знак, обозначающий операцию эрмитового сопряжения), а следовательно,
RZZ = RПШ + B, (22)
где определяется согласно выражению (7).Moreover, for the correlation matrices R FF1 , R FF2 , the peer-to-peer approximation is valid (here H is the sign denoting the operation of Hermitian conjugation), and therefore
R ZZ = R PN + B, (22)
Where is determined according to expression (7).
Осуществив нормировку матрицы B, исходя из условия = 1 и проанализировав ее элементы, несложно убедиться, что данные элементы имеют вид (здесь для наглядности мы полагаем, что Pс = 1, а также A=1)
где - элемент, стоящий на пересечении k-й строки (k=1, 2, ... N) и i-го столбца матрицы B, φki= φck-φci; φck, φci - аргументы k-го и i-го элементов вектора (выражение (7)); Δφki= φi(Δθ)-φk(Δθ); φi(Δθ), φk(Δθ), фазовые сдвиги, определяемые согласно выражению (8) при замене θc на величину Δθ.
С учетом формулы Эйлера запишем
,
а следовательно, выражение (23) примет вид
где βki= 1+2cos(Δφki).
Вследствие того, что элементы матрицы B имеют вид (24), мы можем воспользоваться результатами работы [4] и утверждать, что использование алгоритма расчета ВВК (4) или (21) для АПФ сигналов в случае, когда направление прихода полезного сигнала известно с точностью до некоторого углового сектора, приведет к повышению ОСПШ на выходе ААР. Следовательно, помехозащищенность приема сигналов при использовании данной ААР увеличится.By normalizing the matrix B, based on the condition = 1 and after analyzing its elements, it is easy to verify that these elements have the form (here, for clarity, we assume that P c = 1, as well as A = 1)
Where is the element at the intersection of the kth row (k = 1, 2, ... N) and the ith column of the matrix B, φ ki = φ ck -φ ci ; φ ck , φ ci - arguments of the kth and i-th elements of the vector (expression (7)); Δφ ki = φ i (Δθ) -φ k (Δθ); φ i (Δθ), φ k (Δθ), phase shifts determined according to expression (8) when replacing θ c with Δθ.
Given the Euler formula, we write
,
therefore, expression (23) takes the form
where β ki = 1 + 2cos (Δφ ki ).
Due to the fact that the elements of matrix B have the form (24), we can use the results of [4] and state that the use of the algorithm for calculating the VVC (4) or (21) for ACE signals in the case when the direction of arrival of the useful signal is known with accuracy to a certain angular sector, will lead to an increase in the SINR at the output of the AAR. Consequently, the noise immunity of signal reception when using this AAP will increase.
Результаты имитационного моделирования позволяют сделать вывод о том, что заявляемый способ АПФ сигналов мало чувствителен к ошибкам в априорных данных о направлении прихода полезного сигнала (описание имитационного моделирования приведено на стр. 26). The results of simulation allow us to conclude that the claimed method of ACE signals is not very sensitive to errors in a priori data on the direction of arrival of a useful signal (a description of simulation is given on page 26).
Устройство, реализующее данный способ АПФ сигналов, показано на фиг. 1 и состоит из N антенных элементов 1 (11, 12, ... 1N), N блоков комплексного сопряжения 2 (21, 22, ... 2N), N комплексных весовых умножителей 3 (31, 32, . . . 3N), N-входового общего сумматора 4, устройства ввода управляющих сигналов 5, N контуров адаптации 6 (61, 62, ... 6N), первого и второго генераторов 7 (71, 72), первого блока фазовращателей 8, второго блока фазовращателей 9, N трехвходовых сумматоров 10 (101, 102, ... 10N). Выход каждого i-го антенного элемента 1, где i=1, 2, 3, ... N, подключен к первому входу i-го трехвходового сумматора 10. Выход i-го трехвходового сумматора 10 соединен с первым входом i-го комплексного весового умножителя 3 и через i-й блок комплексного сопряжения 2 подключен к сигнальному входу i-го контура адаптации 6. Выход i-го контура адаптации 6 соединен со вторым входом i-го КВУ 3. Выход i-го КВУ 3 соединен с i-м входом N-входового общего сумматора 4. Выход N-входового общего сумматора 4, соединенный с информационными входами N контуров адаптации 6, является выходом ААР. Выход первого генератора 71 подключен к входу первого блока фазовращателей 8, i-й выход первого блока фазовращателей 8 соединен с вторым входом i-го трехвходового сумматора 10. Выход второго генератора 72 подключен к входу второго блока фазовращателей 9, i-й выход второго блока фазовращателей 9 соединен с третьим входом i-го трехвходового сумматора 10. Управляющий вход i-го контура адаптации 6 соединен с i-м выходом устройства ввода управляющих сигналов 5.A device implementing this method of ACE signals is shown in FIG. 1 and consists of N antenna elements 1 (1 1 , 1 2 , ... 1 N ), N blocks of complex conjugation 2 (2 1 , 2 2 , ... 2 N ), N complex weight multipliers 3 (3 1 , 3 2 ,... 3 N ), N-input total adder 4, control
Каждый i-й контур адаптации 6, представленный на фиг. 2, предназначен для выполнения операции итерационного вычисления ВВК в соответствии с выражением (3) и состоит из последовательно соединенных усилителя 6.1, умножителя 6.2, интегратора (интегрирующего RC фильтра) 6.3, вычитателя 6.4. При этом вход усилителя 6.1 является информационным входом контура адаптации 6, а второй вход умножителя 6.2 и второй вход вычитателя 6.4 является соответственно сигнальным и управляющим входом контура адаптации 6. Выход вычитателя 6.4 является выходом контура адаптации 6. Each ith adaptation circuit 6 shown in FIG. 2, is intended to perform the iterative calculation of the VVK in accordance with expression (3) and consists of a series-connected amplifier 6.1, a multiplier 6.2, an integrator (integrating RC filter) 6.3, a subtracter 6.4. The input of the amplifier 6.1 is the information input of the adaptation circuit 6, and the second input of the multiplier 6.2 and the second input of the subtractor 6.4 is the signal and control input of the adaptation circuit 6. The output of the subtractor 6.4 is the output of the adaptation circuit 6.
Антенные элементы 1 предназначены для приема электромагнитных волн. В качестве АЭ могут быть использованы типовые антенные устройства, применяемые в антенных решетках, например, несимметричные вибраторы и др. Antenna elements 1 are designed to receive electromagnetic waves. Typical antenna devices used in antenna arrays, for example, asymmetric vibrators, etc. can be used as AEs.
Каждый i-й блок комплексного сопряжения 2 предназначен для выполнения операции комплексного сопряжения сигналов. Данные блоки могут быть выполнены в виде схем разложения сигнала на синфазную и квадратурную составляющие с включением в квадратурную ветвь дополнительного фазовращателя на π/2. Схема блока комплексного сопряжения описана в патенте РФ N 2099838, опубликованном 20.12.1997 года, Бюл. N 35. Each i-th block of
Комплексные весовые умножители 3 предназначены для выполнения операции комплексного взвешивания, то есть изменения амплитуды и фазы сигналов до требуемой величины. Схема КВУ описана в патенте РФ N 2099838, опубликованном 20.12.1997 года, Бюл. 35. Complex weight multipliers 3 are designed to perform complex weighing operations, that is, changing the amplitude and phase of the signals to the desired value. The HLC scheme is described in RF patent N 2099838, published on December 20, 1997, Bull. 35.
Каждый N входовый сумматор 4 и трехвходовый сумматор 10 предназначены для выполнения операции суммирования сигналов. Данные сумматоры (в зависимости от диапазона частот) могут быть выполнены в виде высокочастотных трансформаторов на коаксиальных или микрополосковых линиях. Схема и принцип работы данных сумматоров описаны в патенте РФ N 2099838, опубликованном 20.12.1997 года, Бюл. N 35. Кроме того, сумматоры 4, 10 могут быть реализованы на мостовых схемах сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний, см., например, книгу В.В.Заенцев, В.М.Катушкина, С.Е.Лондон, под ред. З. И. Модель. Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний. -М.: Советское радио, 1980 г., стр. 9-17. Each N input adder 4 and a three-
Устройство ввода информации 5 предназначено для ввода информации о секторе, в пределах которого ожидается приход полезного сигнала, и представляет собой регулируемый источник напряжения, а при реализации с использованием цифровой элементной базы - оперативное запоминающее устройство (см. И.П. Степаненко, Основы микроэлектроники. М. : Советское радио, 1980 г., стр. 378-385).
Генераторы 71, 72 предназначены для генерирования двух электрических колебаний заданной амплитуды и частоты. В качестве генераторов 71, 72 может быть использован, например, синтезатор частот на основе системы ФАПЧ с переменным делителем частоты, см. книгу "Радиоприемные устройства" под редакцией проф. А.П.Жуковского М.: Высшая школа, 1989 год, стр. 107-109.Generators 7 1 , 7 2 are designed to generate two electrical oscillations of a given amplitude and frequency. As generators 7 1 , 7 2 can be used, for example, a frequency synthesizer based on a PLL with a variable frequency divider, see the book "Radio receivers" edited by prof. A.P. Zhukovsky M .: Higher School, 1989, pp. 107-109.
Первый блок фазовращателей 8 предназначен для управления фазовыми сдвигами сигналов. Схема данного блока фазовращателей представлена на фиг. 3 и состоит из N фазовращателей 8.1 (8.11, 8.12, ... 8.1N), входы которых соединены вместе и являются входом первого блока фазовращателей, а выход i-го фазовращателя является i-м выходом первого блока фазовращателей. Схема и принцип работы фазовращателей 8.1 известны и они могут быть выполнены на ферритовых элементах, см., например, книгу Д.Н.Воскресенский "Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток".- М.: Радио и связь, 1981 г., стр. 57-58, или на операционных усилителях, см., например, книгу В. В. Никитченко "Функциональные узлы адаптивных компенсаторов помех" Часть 1. Ленинград, Военная академия связи, 1990 год, стр. 125-126.The first block of
Второй блок фазовращателей 9 по составу, назначению и принципу действия аналогичен первому блоку фазовращателей 8. The second block of phase shifters 9 in composition, purpose and principle of operation is similar to the first block of
Усилитель 6.1 предназначен для усиления сигнала, при этом амплитуда входного сигнала увеличивается в μ раз (μ - коэффициент усиления данного усилителя), а фаза сигнала остается без изменения. В качестве усилителя может быть использован усилительный каскад на биполярном транзисторе, включенный по схеме с общим эмиттером с отрицательной обратной связью (см. Справочник по радиоэлектронным устройствам: в 2-х томах Т.1 /Бурин Л.И., Васильев В.П., Каганов В.И. и др., под редакцией Д.П. Линде. - М.: Энергия. с.33. рис. 1-30), или на аналоговых интегральных микросхемах, например ИМС 235 УР 7, ИМС 171 УВ 1А и др., см., например, книгу В.В.Никитченко "Функциональные узлы адаптивных компенсаторов помех" Часть 1. Л.: Военная академия связи, 1990 год, стр. 57-64. Amplifier 6.1 is designed to amplify the signal, while the amplitude of the input signal increases by a factor of μ (μ is the gain of this amplifier), and the phase of the signal remains unchanged. As an amplifier, an amplifier stage with a bipolar transistor can be used, switched on according to the scheme with a common emitter with negative feedback (see the Handbook of electronic devices: in 2 volumes T.1 / Burin L.I., Vasiliev V.P. , Kaganov V.I. et al., Edited by D.P. Linde. - M .: Energy. P. 33. Fig. 1-30), or on analog integrated circuits, for example, IC 235 UR 7, IC 171 HC 1A and others, see, for example, the book of V.V. Nikitchenko "Functional Units of Adaptive Interference Compensators" Part 1. L .: Military Academy of Communications, 1990, pp. 57-64.
Корреляционный смеситель 6.2 (умножитель) предназначен для формирования взаимокорреляционной функции входных сигналов. Схема корреляционного смесителя описана в патенте РФ N 2099838, опубликованном 20.12.1997 года, Бюл. N 35. The correlation mixer 6.2 (multiplier) is designed to form a cross-correlation function of the input signals. The scheme of the correlation mixer is described in RF patent N 2099838, published on December 20, 1997, Bull.
Интегратор 6.3 предназначен для выполнения операции выделения низкочастотной составляющей, пропорциональной амплитуде и фазе сигнала. В качестве интегратора может использоваться интегрирующий RC фильтр, см. книгу Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. Введение в теорию. - М.: Радио и связь, 1986 г. , стр. 183. Схема интегратора описана в патенте РФ N 2099838, опубликованном 20.12.1997 года, Бюл. N 35. The integrator 6.3 is designed to perform the operation of selecting a low-frequency component proportional to the amplitude and phase of the signal. An integrating RC filter can be used as an integrator, see the book Monzingo R.A., Miller T.U. Adaptive antenna arrays. Introduction to the theory. - M .: Radio and communications, 1986, p. 183. The integrator circuit is described in RF patent N 2099838, published on 12.20.1997, Bull.
Вычитатель 6.4 предназначен для выполнения операции вычитания сигналов. Схема вычитателя описана в патенте РФ N 2099838, опубликованном 20.12.1997 года, Бюл. N 35. Subtractor 6.4 is designed to perform the operation of subtracting signals. The scheme of the subtractor is described in the patent of the Russian Federation N 2099838, published on December 20, 1997, Bull.
Кроме того, блоки, входящие в состав структурной схемы ААР, могут быть реализованы программно, в частности, на цифровом процессоре обработки сигналов, например микросхема TMS320C30 (см. Цифровые процессоры обработки сигналов: Справочник/ А.Г.Остапенко, С.И.Лавлинский, А.Б.Сушков и др.; Под ред. А. Г. Остапенко. - М.: Радио и связь, 1994. - с. 88). Возможность использования цифровых процессоров обработки сигналов для реализации алгоритмов АПФ радиосигналов обоснована в статье Городилина В.В., Глушанкова Е.И. "Управляющий микропроцессорный контроллер для реализации алгоритмов адаптивной обработки радиосигналов в антенной решетке", Радиотехника, N 9, 1984 г. , стр. 72. In addition, the blocks that make up the AAP block diagram can be implemented in software, in particular, on a digital signal processor, for example, the TMS320C30 chip (see Digital signal processing processors: Reference / A.G. Ostapenko, S.I. Lavlinsky , A.B.Sushkov et al .; Edited by A.G. Ostapenko. - M.: Radio and Communications, 1994. - p. 88). The possibility of using digital signal processing processors to implement ACE algorithms for radio signals is substantiated in an article by Gorodilina VV, Glushankova EI "The control microprocessor controller for implementing algorithms for adaptive processing of radio signals in the antenna array," Radio Engineering, N 9, 1984, p. 72.
Заявленное устройство работает следующим образом. The claimed device operates as follows.
На вход антенных элементов ААР поступает полезный сигнал s(t) и помехи p(t) от источников, расположенных под углами θc, θп относительно нормали к оси ААР (в общем случае θc≠ θп), и изотропный шум ш(t). Полезный сигнал и помехи поступают на i-й АЭ с разными значениями фаз φci≠ φпi.
Сумма полезного сигнала, помех и шума (Xi(t)) с выходов i-х АЭ поступают на первые входы соответствующих трехвходовых сумматоров. Одновременно с приемом полезного сигнала, помех и шума в генераторах 71, 72 происходит формирование двух опорных равноамплитудных сигналов F1(t), F2(t) (сигналы (10), (11)) с различными частотами, отличными от частоты принимаемого полезного сигнала. При этом частоты первого и второго опорных сигналов выбирают согласно условию (12). В фазовращателях 81-8N каждую i-ю составляющую, образованную от разделения первого опорного сигнала, сдвигают на предварительно заданную величину фазы Δφli, а в фазовращателях 91-9N каждую i-ю составляющую, образованную от разделения второго опорного сигнала, сдвигают на предварительно заданную величину фазы Δφ2i, то есть формируют сигналы (13), (14). Фазовые сдвиги Δφ1i, Δφ2i выбирают согласно условий (15), (16). Значения амплитуды A сигналов на выходе первого и второго генератора, а соответственно, и значения амплитуд i-х составляющих опорных сигналов F1i(t), F2i(t), целесообразно выбирать согласно рекомендациям, представленным в таблице 1 (таблице 2) в зависимости от сигнально-помеховой обстановки (исходя из максимально возможного значения входного отношения сигнал/шум и ошибки в задании направления прихода сигнала). В результате на выходе фазовращателей 81-8N получим N составляющих первого опорного сигнала (13), а на выходе фазовращателей 91-9N получим N составляющих второго опорного сигнала (14), причем i-е составляющие первого и второго опорного сигнала будут совпадать с сигналами Si(θy1),Si(θy2). Особенность этих сигналов состоит в том, что они реально не принимаются АР, а искусственно формируются и вводятся в каналы ААР после АЭ. Далее, i-е составляющие первого и второго опорного сигнала (сигналы (13), (14)) поступают соответственно на второй и третий входы i-го трехвходового сумматора, в котором происходит выполнение операции суммирования i-х составляющих первого и второго опорного сигнала с сигналами, принятыми i-ми антенными элементами. На выходе i-го трехвходового сумматора будет образован сигнал (17). Данные действия с сигналами позволят наряду с реально принятым полезным сигналом, помехами и шумами (Xi(t)) имитировать прием сигналов F1i(t), F2i(t).The useful signal s (t) and interference p (t) from the sources located at angles θ c , θ p relative to the normal to the axis of the AAR (in the general case θ c ≠ θ p ) and the isotropic noise w ( t). The useful signal and interference arrive at the i-th AE with different phase values φ ci ≠ φ pi .
The sum of the useful signal, interference and noise (X i (t)) from the outputs of the i-x AEs are supplied to the first inputs of the corresponding three-input adders. Simultaneously with the reception of a useful signal, interference and noise in the generators 7 1 , 7 2 , two reference equal-amplitude signals F 1 (t), F 2 (t) (signals (10), (11)) are formed with different frequencies other than the frequency received useful signal. In this case, the frequencies of the first and second reference signals are selected according to condition (12). In phase shifters 8 1 -8 N, each i-th component formed from the separation of the first reference signal is shifted by a predetermined phase value Δφ li , and in phase shifters 9 1 -9 N each i-th component formed from the separation of the second reference signal, phase Δφ 2i is shifted by a predetermined value, that is, signals (13), (14) are generated. The phase shifts Δφ 1i , Δφ 2i are selected according to conditions (15), (16). The values of the amplitude A of the signals at the output of the first and second generator, and, accordingly, the amplitudes of the i-component reference signals F 1i (t), F 2i (t), it is advisable to choose according to the recommendations presented in table 1 (table 2) depending on the signal-noise situation (based on the maximum possible value of the input signal-to-noise ratio and errors in setting the direction of arrival of the signal). As a result, at the output of phase shifters 8 1 -8 N we get N components of the first reference signal (13), and at the output of phase shifters 9 1 -9 N we get N components of the second reference signal (14), and the ith components of the first and second reference signal will be coincide with the signals S i (θ y1 ), S i (θ y2 ). The peculiarity of these signals is that they are not actually received by the AR, but are artificially formed and introduced into the AAR channels after the AE. Further, the ith components of the first and second reference signal (signals (13), (14)) are respectively supplied to the second and third inputs of the i-th three-input adder, in which the operation of summing the i-components of the first and second reference signal signals received by the i-th antenna elements. At the output of the i-th three-input adder, a signal (17) will be generated. These actions with the signals will allow simulating the reception of signals F 1i (t), F 2i (t) along with a really received useful signal, interference and noise (X i (t)).
Сигналы Zi(t) с выходов i-х трехвходовых сумматоров поступают на первые входы i-х комплексных весовых умножителей и через i-е блоки комплексного сопряжения на сигнальные входы i-х контуров адаптации. В комплексных весовых умножителях происходит умножение сигналов Zi(t) на соответствующие ВК Wi(t), поступающие с выходов i-х контуров адаптации, что обеспечивает изменение амплитуды и фазы сигналов Zi(t). С выходов комплексных весовых умножителей "взвешенные" сигналы поступают на i-е входы N входового общего сумматора, где они суммируются, образуя выходной сигнал ААР
Y(t)=(W1(t)Z1(t) + W2(t)Z2(t) + ... + WN(t)ZN(t)). (25)
Выходной сигнал Y(t) дополнительно поступает на информационные входы контуров адаптации, где осуществляется операция вычисления взаимной корреляции выходного сигнала Y(t) с входным сигналом Zi(t). Расчет ВК Wi(t) постоянно производится в соответствии с выражением (3) в адаптивных контурах с учетом значения коэффициента взаимной корреляции (здесь "-" обозначает операцию усреднения по времени) и соответствующего управляющего сигнала Vyi, поступающего из устройства ввода управляющих сигналов.The signals Z i (t) from the outputs of the i-th three-input adders are fed to the first inputs of the i-th complex weight multipliers and through the i-th blocks of complex coupling to the signal inputs of the i-th adaptation circuits. In complex weight multipliers, the signals Z i (t) are multiplied by the corresponding VK W i (t) coming from the outputs of the i-th adaptation circuits, which ensures a change in the amplitude and phase of the signals Z i (t). From the outputs of the complex weight multipliers, the "weighted" signals are fed to the ith inputs of the N input total adder, where they are summed, forming the output signal AAP
Y (t) = (W 1 (t) Z 1 (t) + W 2 (t) Z 2 (t) + ... + W N (t) Z N (t)). (25)
The output signal Y (t) is additionally supplied to the information inputs of the adaptation circuits, where the operation of calculating the mutual correlation of the output signal Y (t) with the input signal Z i (t) is performed. The calculation of VK W i (t) is constantly performed in accordance with expression (3) in adaptive circuits, taking into account the value of the cross-correlation coefficient (here, “-” denotes the time averaging operation) and the corresponding control signal V yi coming from the control signal input device.
Детальное сопоставление возможностей заявляемого способа и устройства, реализующего данный способ АПФ сигналов, и способа и устройства - прототипа АПФ сигналов, было проведено с использованием метода имитационного моделирования, что дополнительно подтверждает возможность их технической реализации. A detailed comparison of the capabilities of the proposed method and device that implements this method of ACE signals, and the method and device prototype ACE signals, was carried out using the simulation method, which further confirms the possibility of their technical implementation.
В качестве иллюстрации на фиг. 4 показана полученная путем имитационного моделирования зависимость ОСПШ Pc/(Pп+σ
При моделировании использовались следующие предположения о характеристиках АР и сигнально-помеховой обстановке:
- АР линейная эквидистантная N=3, межэлементное расстояние d = λ/2 (λ - длина волны сигнала), АЭ изотропные и невзаимодействующие;
- несущие частоты сигнала и помех тождественны fc= fп=300 МГц (λ =1 м);
- угол прихода помехи (относительно нормали к линии расположения АЭ) θп = 10o;
- входное отношение сигнал/шум 10lg (Pc/σ
- входное отношение помеха/шум 10lg (Pп/σ
In the simulation, the following assumptions about the characteristics of the AR and the signal-noise environment were used:
- AR linear equidistant N = 3, interelement distance d = λ / 2 (λ is the wavelength of the signal), AE isotropic and noninteracting;
- the carrier frequencies of the signal and interference are identical f c = f p = 300 MHz (λ = 1 m);
- angle of arrival of interference (relative to the normal to the line of location of the AE) θ p = 10 o ;
- input signal-to-noise ratio 10lg (P c / σ
- input noise / noise ratio 10lg (P p / σ
Предполагалось также, что характеристики АР известны точно, а направление прихода сигнала известно с точностью до углового сектора θy1 = 35o, θy2 = 65o.It was also assumed that the characteristics of the AR are known exactly, and the direction of arrival of the signal is known accurate to the angular sector θ y1 = 35 o , θ y2 = 65 o .
При проведении имитационного моделирования частота, амплитуда и фаза i-х составляющих первого и второго опорного колебания выбиралась исходя из приведенных ранее рекомендаций. When conducting simulation, the frequency, amplitude, and phase of the ith components of the first and second reference oscillations were selected based on the above recommendations.
1. Частоты первого и второго опорного сигнала F1(t), F2(t) выбирались согласно условию 12 и составили соответственно f1 = 290 МГц ( (λ = 1.034 м) и f2 = 310 МГц ( (λ = 0.967 м).1. The frequencies of the first and second reference signals F 1 (t), F 2 (t) were selected according to condition 12 and amounted to f 1 = 290 MHz ((λ = 1,034 m) and f 2 = 310 MHz ((λ = 0.967 m )
2. Амплитуда A сигнала на выходе первого и второго опорного генератора рассчитывалась согласно рекомендациям, представленным в таблице 1, соответственно из условий ( (Pc/σ
3. Фазовые сдвиги i-х составляющих первого и второго опорного колебания φ1i,φ2i рассчитывались согласно выражению (8) как
и составили φ11= φ21 = 0o, φ12 = 99,85o, φ13 = 199,7o, φ22 = 168,66o, φ23 = 337,31o.3. The phase shifts of the ith components of the first and second reference oscillations φ 1i , φ 2i were calculated according to expression (8) as
and amounted to φ 11 = φ 21 = 0 o , φ 12 = 99.85 o , φ 13 = 199.7 o , φ 22 = 168.66 o , φ 23 = 337.31 o .
Предполагаемое направление прихода полезного сигнала θy выбрано в середине известного углового сектора θy1 = 35o, θy2 = 65o, θy = 50o.The estimated direction of arrival of the useful signal θ y is selected in the middle of the known angular sector θ y1 = 35 o , θ y2 = 65 o , θ y = 50 o .
Кривые, обозначенные на фиг. 4 цифрами 1, 2, получены соответственно для случаев: 1 - заявляемой ААР, 2 - ААР-прототипа. Для сравнения на этом же чертеже представлена кривая, характеризующая потенциально достижимое для данной сигнально-помеховой ситуации значение ОСПШ (кривая 3). The curves indicated in FIG. 4
Из графиков видно, что в пределах заданного углового сектора прихода полезного сигнала эффективность ААР, реализующей предлагаемый способ АПФ, значительно выше, чем у ААР прототипа. The graphs show that within the specified angular sector of the arrival of the useful signal, the efficiency of the AAR that implements the proposed ACE method is significantly higher than that of the prototype AAR.
Данное преимущество заявляемой ААР будет способствовать повышению помехозащищенности линий (систем) радиосвязи, характеризуемых отсутствием точной априорной информации о направлении прихода полезного сигнала, в частности, систем связи с подвижными объектами и, в конечном счете, будет способствовать внедрению ААР в данные системы. This advantage of the claimed AAR will help to increase the noise immunity of radio communication lines (systems), characterized by the lack of accurate a priori information about the direction of arrival of the useful signal, in particular, communication systems with moving objects, and, ultimately, will contribute to the implementation of AAR in these systems.
Таким образом, предлагаемое устройство полностью реализует заявляемый способ АПФ сигналов. Thus, the proposed device fully implements the inventive method of ACE signals.
Литература
1. Марчук Л.А., Гиниятуллин Н.Ф., Колинько А.В. Анализ алгоритмов минимизации мощности выходного сигнала в ААР. // Радиотехника и электроника, 1998 г., N 1.Literature
1. Marchuk L.A., Giniyatullin N.F., Kolinko A.V. Analysis of algorithms to minimize the power of the output signal in the AAR. // Radio engineering and electronics, 1998, N 1.
2. Марчук Л.А., Колинько А.В. Минимизация отношения сигнала к мешающим воздействиям в задачах адаптивной пространственной фильтрации. // Радиотехника, 1998 г., N 1, стр. 48-54. 2. Marchuk L.A., Kolinko A.V. Minimizing the signal-to-disturbing ratio in adaptive spatial filtering tasks. // Radio engineering, 1998, N 1, p. 48-54.
3. Черемисин О.П., Ратынский М.В. и др. Эффективный проекционный алгоритм адаптивной пространственной фильтрации. // Радиотехника и электроника, 1994 г., том 39, выпуск 2, стр. 259-263. 3. Cheremisin O.P., Ratynsky M.V. et al. Effective projection algorithm for adaptive spatial filtering. // Radio Engineering and Electronics, 1994, Volume 39,
4. Марчук Л.А. Робастные алгоритмы АПФ сигналов с неточно известными параметрами. // Радиотехника ,1997 г., N 11, стр. 3-7. 4. Marchuk L.A. Robust ACE signal algorithms with inaccurate parameters. // Radio engineering, 1997, N 11, p. 3-7.
Claims (2)
Wi(t+Δt) = Wi(t)-μ[Vyi-Y(t)Z
где Wi(t) - текущее значение i-го весового коэффициента;
Vyi - значение i-го управляющего сигнала;
Δt - интервал временной дискретизации;
Y(t) - взвешенно суммированный сигнал;
Zi(t) - суммарный сигнал от сложения i-го принятого сигнала и i-х составляющих первого и второго опорных сигналов;
* - обозначение операции комплексного сопряжения;
μ - коэффициент усиления (передачи), а частоты первого ω1 и второго ω2 опорных сигналов выбирают из условия ω1 < (ω0-Δω), ω2 > (ω0+Δω), где ω0 и Δω соответственно несущая частота и ширина спектра принимаемого полезного сигнала.1. The method of adaptive spatial filtering of signals, which consists in receiving signals at N spatially separated points, where N ≥ 2, calculating weight coefficients, weighted summation of the received signals, characterized in that the first and second reference signals with different frequencies are additionally generated, each of which is shared them by N equal-amplitude components, phase-shift each component by a predetermined phase value, after which the i-th received signal, where i = 1, 2, ... N, and the i-th components of the first and second supports s signals are summed, the i-th weighting factor is calculated by the formula
W i (t + Δt) = W i (t) -μ [V yi -Y (t) Z
where W i (t) is the current value of the i-th weight coefficient;
V yi is the value of the i-th control signal;
Δt is the time sampling interval;
Y (t) is the weighted summed signal;
Z i (t) is the total signal from the addition of the i-th received signal and i-components of the first and second reference signals;
* - designation of the operation of complex pairing;
μ is the gain (transmission), and the frequencies of the first ω 1 and second ω 2 reference signals are selected from the condition ω 1 <(ω 0 -Δω), ω 2 > (ω 0 + Δω), where ω 0 and Δω are the carrier frequencies, respectively and the spectrum width of the received wanted signal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98113362A RU2141706C1 (en) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | Method and device for adaptive spatial filtering of signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98113362A RU2141706C1 (en) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | Method and device for adaptive spatial filtering of signals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2141706C1 true RU2141706C1 (en) | 1999-11-20 |
Family
ID=20208352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98113362A RU2141706C1 (en) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | Method and device for adaptive spatial filtering of signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2141706C1 (en) |
Cited By (39)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7916624B2 (en) | 2000-09-13 | 2011-03-29 | Qualcomm Incorporated | Signaling method in an OFDM multiple access system |
US8045512B2 (en) | 2005-10-27 | 2011-10-25 | Qualcomm Incorporated | Scalable frequency band operation in wireless communication systems |
US8446892B2 (en) | 2005-03-16 | 2013-05-21 | Qualcomm Incorporated | Channel structures for a quasi-orthogonal multiple-access communication system |
US8462859B2 (en) | 2005-06-01 | 2013-06-11 | Qualcomm Incorporated | Sphere decoding apparatus |
US8477684B2 (en) | 2005-10-27 | 2013-07-02 | Qualcomm Incorporated | Acknowledgement of control messages in a wireless communication system |
RU2488928C1 (en) * | 2012-09-06 | 2013-07-27 | Открытое акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" | Adaptive spatial interference cancellation method |
US8565194B2 (en) | 2005-10-27 | 2013-10-22 | Qualcomm Incorporated | Puncturing signaling channel for a wireless communication system |
US8582548B2 (en) | 2005-11-18 | 2013-11-12 | Qualcomm Incorporated | Frequency division multiple access schemes for wireless communication |
US8582509B2 (en) | 2005-10-27 | 2013-11-12 | Qualcomm Incorporated | Scalable frequency band operation in wireless communication systems |
US8599945B2 (en) | 2005-06-16 | 2013-12-03 | Qualcomm Incorporated | Robust rank prediction for a MIMO system |
US8611284B2 (en) | 2005-05-31 | 2013-12-17 | Qualcomm Incorporated | Use of supplemental assignments to decrement resources |
US8644292B2 (en) | 2005-08-24 | 2014-02-04 | Qualcomm Incorporated | Varied transmission time intervals for wireless communication system |
US8693405B2 (en) | 2005-10-27 | 2014-04-08 | Qualcomm Incorporated | SDMA resource management |
US8831607B2 (en) | 2006-01-05 | 2014-09-09 | Qualcomm Incorporated | Reverse link other sector communication |
US8879511B2 (en) | 2005-10-27 | 2014-11-04 | Qualcomm Incorporated | Assignment acknowledgement for a wireless communication system |
US8885628B2 (en) | 2005-08-08 | 2014-11-11 | Qualcomm Incorporated | Code division multiplexing in a single-carrier frequency division multiple access system |
US8917654B2 (en) | 2005-04-19 | 2014-12-23 | Qualcomm Incorporated | Frequency hopping design for single carrier FDMA systems |
US9088384B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-07-21 | Qualcomm Incorporated | Pilot symbol transmission in wireless communication systems |
US9130810B2 (en) | 2000-09-13 | 2015-09-08 | Qualcomm Incorporated | OFDM communications methods and apparatus |
US9136974B2 (en) | 2005-08-30 | 2015-09-15 | Qualcomm Incorporated | Precoding and SDMA support |
US9137822B2 (en) | 2004-07-21 | 2015-09-15 | Qualcomm Incorporated | Efficient signaling over access channel |
US9143305B2 (en) | 2005-03-17 | 2015-09-22 | Qualcomm Incorporated | Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system |
US9144060B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-09-22 | Qualcomm Incorporated | Resource allocation for shared signaling channels |
US9148256B2 (en) | 2004-07-21 | 2015-09-29 | Qualcomm Incorporated | Performance based rank prediction for MIMO design |
US9154211B2 (en) | 2005-03-11 | 2015-10-06 | Qualcomm Incorporated | Systems and methods for beamforming feedback in multi antenna communication systems |
US9172453B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-10-27 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for pre-coding frequency division duplexing system |
US9179319B2 (en) | 2005-06-16 | 2015-11-03 | Qualcomm Incorporated | Adaptive sectorization in cellular systems |
US9184870B2 (en) | 2005-04-01 | 2015-11-10 | Qualcomm Incorporated | Systems and methods for control channel signaling |
US9210651B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-12-08 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for bootstraping information in a communication system |
US9209956B2 (en) | 2005-08-22 | 2015-12-08 | Qualcomm Incorporated | Segment sensitive scheduling |
US9225488B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-12-29 | Qualcomm Incorporated | Shared signaling channel |
US9225416B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-12-29 | Qualcomm Incorporated | Varied signaling channels for a reverse link in a wireless communication system |
US9246560B2 (en) | 2005-03-10 | 2016-01-26 | Qualcomm Incorporated | Systems and methods for beamforming and rate control in a multi-input multi-output communication systems |
RU2575973C1 (en) * | 2014-11-27 | 2016-02-27 | Открытое акционерное общество "Московское конструкторское бюро "Компас" | Method of eliminating spatial interference |
US9307544B2 (en) | 2005-04-19 | 2016-04-05 | Qualcomm Incorporated | Channel quality reporting for adaptive sectorization |
US9461859B2 (en) | 2005-03-17 | 2016-10-04 | Qualcomm Incorporated | Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system |
US9520972B2 (en) | 2005-03-17 | 2016-12-13 | Qualcomm Incorporated | Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system |
US9660776B2 (en) | 2005-08-22 | 2017-05-23 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for providing antenna diversity in a wireless communication system |
RU2653770C1 (en) * | 2017-03-28 | 2018-05-14 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method of spatial suppression of interference acting at the frequency of the main and mirror apaa receiving channels |
-
1998
- 1998-07-06 RU RU98113362A patent/RU2141706C1/en active
Cited By (68)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8098569B2 (en) | 2000-09-13 | 2012-01-17 | Qualcomm Incorporated | Signaling method in an OFDM multiple access system |
US8199634B2 (en) | 2000-09-13 | 2012-06-12 | Qualcomm Incorporated | Signaling method in an OFDM multiple access system |
US7990843B2 (en) | 2000-09-13 | 2011-08-02 | Qualcomm Incorporated | Signaling method in an OFDM multiple access system |
US7990844B2 (en) | 2000-09-13 | 2011-08-02 | Qualcomm Incorporated | Signaling method in an OFDM multiple access system |
US8014271B2 (en) | 2000-09-13 | 2011-09-06 | Qualcomm Incorporated | Signaling method in an OFDM multiple access system |
US7916624B2 (en) | 2000-09-13 | 2011-03-29 | Qualcomm Incorporated | Signaling method in an OFDM multiple access system |
US7924699B2 (en) | 2000-09-13 | 2011-04-12 | Qualcomm Incorporated | Signaling method in an OFDM multiple access system |
US8098568B2 (en) | 2000-09-13 | 2012-01-17 | Qualcomm Incorporated | Signaling method in an OFDM multiple access system |
US10313069B2 (en) | 2000-09-13 | 2019-06-04 | Qualcomm Incorporated | Signaling method in an OFDM multiple access system |
US8218425B2 (en) | 2000-09-13 | 2012-07-10 | Qualcomm Incorporated | Signaling method in an OFDM multiple access system |
US8223627B2 (en) | 2000-09-13 | 2012-07-17 | Qualcomm Incorporated | Signaling method in an OFDM multiple access system |
US8295154B2 (en) | 2000-09-13 | 2012-10-23 | Qualcomm Incorporated | Signaling method in an OFDM multiple access system |
US9426012B2 (en) | 2000-09-13 | 2016-08-23 | Qualcomm Incorporated | Signaling method in an OFDM multiple access system |
US11032035B2 (en) | 2000-09-13 | 2021-06-08 | Qualcomm Incorporated | Signaling method in an OFDM multiple access system |
US9130810B2 (en) | 2000-09-13 | 2015-09-08 | Qualcomm Incorporated | OFDM communications methods and apparatus |
US10849156B2 (en) | 2004-07-21 | 2020-11-24 | Qualcomm Incorporated | Efficient signaling over access channel |
US10517114B2 (en) | 2004-07-21 | 2019-12-24 | Qualcomm Incorporated | Efficient signaling over access channel |
US10237892B2 (en) | 2004-07-21 | 2019-03-19 | Qualcomm Incorporated | Efficient signaling over access channel |
US10194463B2 (en) | 2004-07-21 | 2019-01-29 | Qualcomm Incorporated | Efficient signaling over access channel |
US9137822B2 (en) | 2004-07-21 | 2015-09-15 | Qualcomm Incorporated | Efficient signaling over access channel |
US9148256B2 (en) | 2004-07-21 | 2015-09-29 | Qualcomm Incorporated | Performance based rank prediction for MIMO design |
US11039468B2 (en) | 2004-07-21 | 2021-06-15 | Qualcomm Incorporated | Efficient signaling over access channel |
US9246560B2 (en) | 2005-03-10 | 2016-01-26 | Qualcomm Incorporated | Systems and methods for beamforming and rate control in a multi-input multi-output communication systems |
US9154211B2 (en) | 2005-03-11 | 2015-10-06 | Qualcomm Incorporated | Systems and methods for beamforming feedback in multi antenna communication systems |
US8446892B2 (en) | 2005-03-16 | 2013-05-21 | Qualcomm Incorporated | Channel structures for a quasi-orthogonal multiple-access communication system |
US8547951B2 (en) | 2005-03-16 | 2013-10-01 | Qualcomm Incorporated | Channel structures for a quasi-orthogonal multiple-access communication system |
US9461859B2 (en) | 2005-03-17 | 2016-10-04 | Qualcomm Incorporated | Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system |
US9143305B2 (en) | 2005-03-17 | 2015-09-22 | Qualcomm Incorporated | Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system |
US9520972B2 (en) | 2005-03-17 | 2016-12-13 | Qualcomm Incorporated | Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system |
US9184870B2 (en) | 2005-04-01 | 2015-11-10 | Qualcomm Incorporated | Systems and methods for control channel signaling |
US9408220B2 (en) | 2005-04-19 | 2016-08-02 | Qualcomm Incorporated | Channel quality reporting for adaptive sectorization |
US8917654B2 (en) | 2005-04-19 | 2014-12-23 | Qualcomm Incorporated | Frequency hopping design for single carrier FDMA systems |
US9036538B2 (en) | 2005-04-19 | 2015-05-19 | Qualcomm Incorporated | Frequency hopping design for single carrier FDMA systems |
US9307544B2 (en) | 2005-04-19 | 2016-04-05 | Qualcomm Incorporated | Channel quality reporting for adaptive sectorization |
US8611284B2 (en) | 2005-05-31 | 2013-12-17 | Qualcomm Incorporated | Use of supplemental assignments to decrement resources |
US8462859B2 (en) | 2005-06-01 | 2013-06-11 | Qualcomm Incorporated | Sphere decoding apparatus |
US9179319B2 (en) | 2005-06-16 | 2015-11-03 | Qualcomm Incorporated | Adaptive sectorization in cellular systems |
US8599945B2 (en) | 2005-06-16 | 2013-12-03 | Qualcomm Incorporated | Robust rank prediction for a MIMO system |
US8885628B2 (en) | 2005-08-08 | 2014-11-11 | Qualcomm Incorporated | Code division multiplexing in a single-carrier frequency division multiple access system |
US9693339B2 (en) | 2005-08-08 | 2017-06-27 | Qualcomm Incorporated | Code division multiplexing in a single-carrier frequency division multiple access system |
US9860033B2 (en) | 2005-08-22 | 2018-01-02 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for antenna diversity in multi-input multi-output communication systems |
US9240877B2 (en) | 2005-08-22 | 2016-01-19 | Qualcomm Incorporated | Segment sensitive scheduling |
US9660776B2 (en) | 2005-08-22 | 2017-05-23 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for providing antenna diversity in a wireless communication system |
US9246659B2 (en) | 2005-08-22 | 2016-01-26 | Qualcomm Incorporated | Segment sensitive scheduling |
US9209956B2 (en) | 2005-08-22 | 2015-12-08 | Qualcomm Incorporated | Segment sensitive scheduling |
US8644292B2 (en) | 2005-08-24 | 2014-02-04 | Qualcomm Incorporated | Varied transmission time intervals for wireless communication system |
US8787347B2 (en) | 2005-08-24 | 2014-07-22 | Qualcomm Incorporated | Varied transmission time intervals for wireless communication system |
US9136974B2 (en) | 2005-08-30 | 2015-09-15 | Qualcomm Incorporated | Precoding and SDMA support |
US8045512B2 (en) | 2005-10-27 | 2011-10-25 | Qualcomm Incorporated | Scalable frequency band operation in wireless communication systems |
US9144060B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-09-22 | Qualcomm Incorporated | Resource allocation for shared signaling channels |
US8565194B2 (en) | 2005-10-27 | 2013-10-22 | Qualcomm Incorporated | Puncturing signaling channel for a wireless communication system |
US9088384B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-07-21 | Qualcomm Incorporated | Pilot symbol transmission in wireless communication systems |
US8477684B2 (en) | 2005-10-27 | 2013-07-02 | Qualcomm Incorporated | Acknowledgement of control messages in a wireless communication system |
US9172453B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-10-27 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for pre-coding frequency division duplexing system |
US8842619B2 (en) | 2005-10-27 | 2014-09-23 | Qualcomm Incorporated | Scalable frequency band operation in wireless communication systems |
US9210651B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-12-08 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for bootstraping information in a communication system |
US8693405B2 (en) | 2005-10-27 | 2014-04-08 | Qualcomm Incorporated | SDMA resource management |
US8879511B2 (en) | 2005-10-27 | 2014-11-04 | Qualcomm Incorporated | Assignment acknowledgement for a wireless communication system |
US9225488B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-12-29 | Qualcomm Incorporated | Shared signaling channel |
US10805038B2 (en) | 2005-10-27 | 2020-10-13 | Qualcomm Incorporated | Puncturing signaling channel for a wireless communication system |
US8582509B2 (en) | 2005-10-27 | 2013-11-12 | Qualcomm Incorporated | Scalable frequency band operation in wireless communication systems |
US9225416B2 (en) | 2005-10-27 | 2015-12-29 | Qualcomm Incorporated | Varied signaling channels for a reverse link in a wireless communication system |
US8582548B2 (en) | 2005-11-18 | 2013-11-12 | Qualcomm Incorporated | Frequency division multiple access schemes for wireless communication |
US8681764B2 (en) | 2005-11-18 | 2014-03-25 | Qualcomm Incorporated | Frequency division multiple access schemes for wireless communication |
US8831607B2 (en) | 2006-01-05 | 2014-09-09 | Qualcomm Incorporated | Reverse link other sector communication |
RU2488928C1 (en) * | 2012-09-06 | 2013-07-27 | Открытое акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" | Adaptive spatial interference cancellation method |
RU2575973C1 (en) * | 2014-11-27 | 2016-02-27 | Открытое акционерное общество "Московское конструкторское бюро "Компас" | Method of eliminating spatial interference |
RU2653770C1 (en) * | 2017-03-28 | 2018-05-14 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method of spatial suppression of interference acting at the frequency of the main and mirror apaa receiving channels |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2141706C1 (en) | Method and device for adaptive spatial filtering of signals | |
Sun et al. | Fast beamforming of electronically steerable parasitic array radiator antennas: Theory and experiment | |
Taillefer et al. | Direction-of-arrival estimation using radiation power pattern with an ESPAR antenna | |
Widrow et al. | Adaptive antenna systems | |
CN107817392B (en) | System and method for characterizing a multi-element antenna | |
US6292135B1 (en) | Adaptive array antenna system | |
US20200195327A1 (en) | Method, System and Apparatus for Beam Forming in a Radio Frequency Transceiver with Reduced Complexity | |
Henault et al. | Unifying the theory of mutual coupling compensation in antenna arrays | |
Nishio et al. | A high-speed adaptive antenna array with simultaneous multibeam-forming capability | |
EP0098339A1 (en) | An adaptive system for the attenuation of an intentional disturbance applied to a phased array type radar with mechanical scanning | |
KR100332936B1 (en) | Array antenna transmitter with a high transmission gain proportional to the number of antenna elements | |
Denidni et al. | A nonlinear algorithm for output power maximization of an indoor adaptive phased array | |
US20050088337A1 (en) | Vertically stacked turnstile array | |
You et al. | IP aided OMP based channel estimation for millimeter wave massive MIMO communication | |
Spitzmiller | Improved spatial processing through high-fidelity antenna modeling | |
Al-Ameri et al. | A hybrid antenna switching scheme for dynamic channel sounding | |
Charpentier et al. | An implementation of a direction-finding antenna for mobile communications using a neural network | |
RU2579996C2 (en) | Multifunctional adaptive antenna array | |
Okorogu et al. | Design and simulation of a low cost digital beamforming (DBF) receiver for wireless communication | |
Dosaranian-Moghadam et al. | Adaptive beamforming method based on constrained LMS algorithm for tracking mobile user | |
RU2099838C1 (en) | Adaptive antenna array | |
RU2280929C1 (en) | Method for noise suppression during reception of circular-polarization electromagnetic wave by biorthogonal antenna assembly | |
EP0096144B1 (en) | System for the cancellation of intentional disturbance applied to a monopulse phased array radar | |
US7957730B2 (en) | System and method for estimating weighting parameters for antenna elements | |
Xu et al. | Off-the-shelf low-cost target tracking architecture for wireless communications |