RU2160498C2 - Adaptive noise suppresser - Google Patents
Adaptive noise suppresser Download PDFInfo
- Publication number
- RU2160498C2 RU2160498C2 RU98123931A RU98123931A RU2160498C2 RU 2160498 C2 RU2160498 C2 RU 2160498C2 RU 98123931 A RU98123931 A RU 98123931A RU 98123931 A RU98123931 A RU 98123931A RU 2160498 C2 RU2160498 C2 RU 2160498C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- noise
- output
- inputs
- adder
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться в системах передачи как дискретных, так непрерывных сообщений по каналам связи, подверженных действию аддитивных коррелированных помех. The invention relates to radio communications and can be used in transmission systems of both discrete and continuous messages over communication channels subject to additive correlated interference.
Известно устройство [1, стр. 276, рис. 12.1], изображенное на фиг. 1 данного описания, содержащее последовательно соединенные адаптивный фильтр и сумматор, выход адаптивного фильтра соединен с первым входом сумматора, причем вход адаптивного фильтра является эталонным входом устройства, второй вход сумматора является сигнальным входом устройства, выход сумматора является выходом устройства и соединен с управляющим входом адаптивного фильтра. A device is known [1, p. 276, Fig. 12.1], depicted in FIG. 1 of this description, containing the adaptive filter and the adder connected in series, the adaptive filter output is connected to the first input of the adder, the adaptive filter input being the device input reference, the second adder input being the device signal input, the adder output being the device output and connected to the adaptive filter control input .
Однако известное устройство имеет значительный недостаток, связанный с тем, что устройство требует для своей работы наличия дополнительного сигнала на эталонном входе устройства. Этот сигнал должен быть не коррелирован с входным сигналом, несущим информацию, и не сильно коррелирован с помехой, содержащейся вместе с входным сигналом на входе 1 устройства. Следует отметить, что на практике, чтобы найти подходящий эталонный сигнал, требуется решить ряд сложных задач и, если бы в действительности такой сигнал имелся, то адаптивная система была бы не нужна, можно было бы обойтись только вычитающим устройством. В условиях априорной неопределенности относительно свойств аддитивных помех данное устройство могло бы быть использовано совместно с идеями разнесенного приема, когда сигнальный и эталонный входы устройства являются сигналами двух ветвей разнесения. However, the known device has a significant disadvantage associated with the fact that the device requires for its operation the presence of an additional signal at the reference input of the device. This signal should not be correlated with the input signal that carries information, and not strongly correlated with the noise contained with the input signal at
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство [1, стр. 354, рис. 13.15] для случая двух ветвей разнесения (К= 2), изображенное на фиг. 2 данного описания, содержащее первый и второй адаптивные фильтры и сумматор, выходы адаптивных фильтров соединены с первым и вторым входами сумматора, причем входы адаптивных фильтров являются сигнальными входами двух ветвей разнесения, а выход сумматора соединен с управляющими входами адаптивных фильтров. The closest in technical essence to the claimed device is a device [1, p. 354, Fig. 13.15] for the case of two diversity branches (K = 2), shown in FIG. 2 of this description, containing the first and second adaptive filters and the adder, the outputs of the adaptive filters are connected to the first and second inputs of the adder, the inputs of the adaptive filters are the signal inputs of two diversity branches, and the output of the adder is connected to the control inputs of the adaptive filters.
Недостаток данного устройства проявляется в том, что данное устройство также оказывается практически неработоспособным, как и аналог в случае, когда сигналы и помехи в ветвях разнесения оказываются некоррелированными. Главным условием работоспособности устройства является наличие на его входах сильно коррелированных составляющих помехи. The disadvantage of this device is that this device also turns out to be practically inoperative, like its counterpart in the case when signals and interference in the diversity branches are uncorrelated. The main condition for the operability of the device is the presence of strongly correlated interference components at its inputs.
Сущность предлагаемого изобретения - улучшение качества адаптивного подавления помех, возможность работы в условиях априорной неопределенности относительно их свойств. The essence of the invention is to improve the quality of adaptive interference suppression, the ability to work in conditions of a priori uncertainty regarding their properties.
Эта сущность достигается тем, что в устройство адаптивного подавления помех, содержащее первый и второй адаптивные фильтры и сумматор, выходы адаптивных фильтров соединены с первым и вторым входами сумматора, введены блок вычисления отсчетов корреляционной функции, блок вычисления коэффициентов управления адаптивных фильтров, блок усреднения, масштабный блок, первый и второй сумматоры, причем входами устройства являются первый и второй входы блока вычисления отсчетов корреляционной функции, первый выход которого подключен к входу второго адаптивного фильтра и к первому входу первого сумматора, второй выход блока вычисления отсчетов корреляционной функции подключен к входу первого адаптивного фильтра и к первому входу второго сумматора, третий выход блока вычисления отсчетов корреляционной функции соединен с третьим входом масштабного блока и с первым входом блока вычисления коэффициентов управления адаптивных фильтров, второй вход которого соединен с выходом сумматора, а выход подключен к управляющим входам первого и второго адаптивных фильтров, выход сумматора соединен с первым входом масштабного блока, а через блок усреднения со вторым входом масштабного блока, выход которого подключен ко вторым входам первого и второго сумматоров, выходы которых являются выходами всего устройства. This essence is achieved by the fact that the adaptive noise suppression device containing the first and second adaptive filters and the adder, the outputs of the adaptive filters are connected to the first and second inputs of the adder, a unit for calculating the correlation function samples, a unit for calculating the adaptive filter control coefficients, an averaging unit, large-scale block, first and second adders, and the inputs of the device are the first and second inputs of the block for calculating samples of the correlation function, the first output of which is connected to the input w of the adaptive filter and to the first input of the first adder, the second output of the correlation function sample calculation unit is connected to the input of the first adaptive filter and to the first input of the second adder, the third output of the correlation function sample calculation unit is connected to the third input of the scale unit and to the first input of the coefficient calculation unit adaptive filter control, the second input of which is connected to the output of the adder, and the output is connected to the control inputs of the first and second adaptive filters, the output of the adder and connected to the first input of the scale block, and through the averaging block with the second input of the scale block, the output of which is connected to the second inputs of the first and second adders, the outputs of which are the outputs of the entire device.
На фиг. 1 представлена функциональная схема адаптивного фильтра (аналог); на фиг. 2 представлена функциональная схема матричного адаптивного фильтра (прототип); на фиг. 3 представлена функциональная схема блока вычисления отсчетов корреляционной функции; на фиг. 4 представлена функциональная схема предлагаемого устройства. In FIG. 1 shows a functional diagram of an adaptive filter (analogue); in FIG. 2 shows a functional diagram of a matrix adaptive filter (prototype); in FIG. 3 is a functional block diagram of the calculation of samples of the correlation function; in FIG. 4 presents a functional diagram of the proposed device.
Устройство адаптивного подавления помех (фиг. 4) содержит первый адаптивный фильтр 1, сумматор 2, второй адаптивный фильтр 3, блок 4 вычисления отсчетов корреляционной функции, блок 5 вычисления коэффициентов управления адаптивных фильтров, блок 6 усреднения, масштабный блок 7, первый сумматор 8, второй сумматор 9. The adaptive interference suppression device (Fig. 4) comprises a first
Устройство адаптивного подавление помех содержит первый 1 и второй 3 адаптивные фильтры и сумматор 2, блок 4 вычисления отсчетов корреляционной функции, блок 5 вычисления коэффициентов управления адаптивных фильтров, блок 6 усреднения, масштабный блок 7, первый сумматор 8, второй сумматор 9, причем выходы первого 1 и второго 3 адаптивных фильтров соединены с первым и вторым входами сумматора 2, входами устройства являются первый и второй входы блока 4 вычисления отсчетов корреляционной функции, первый выход которого подключен к входу второго адаптивного фильтра 3 и к первому входу первого сумматора 8, второй выход блока 4 вычисления отсчетов корреляционной функции подключен к входу первого адаптивного фильтра 1 и к первому входу второго сумматора 9, третий выход блока 4 вычисления отсчетов корреляционной функции соединен с третьим входом масштабного блока 7 и с первым входом блока 5 вычисления коэффициентов управления адаптивных фильтров, второй вход которого соединен с выходом сумматора 2, а выход подключен к управляющим входам первого 1 и второго 3 адаптивных фильтров, выход сумматора 2 соединен с первым входом масштабного блока 7, а через блок 6 усреднения со вторым входом масштабного блока 7, выход которого подключен ко вторым входам первого 8 и второго 9 сумматоров, выходы которых являются выходами всего устройства. The adaptive interference suppression device comprises first 1 and second 3 adaptive filters and an
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
В условиях априорной неопределенности относительно свойств сосредоточенных помех рассмотрим один из возможных способов предварительной обработки принимаемой смеси полезного сигнала S(t), сосредоточенной помехи ξ (t) и флуктуационного шума n(t), основанный на использовании адаптивной фильтрации совместно с разнесенным приемом. Under the conditions of a priori uncertainty regarding the properties of lumped interference, we consider one of the possible methods for preliminary processing of the received mixture of the useful signal S (t), lumped interference ξ (t), and fluctuation noise n (t), based on the use of adaptive filtering together with diversity reception.
При этом будем предполагать, что обработка осуществляется в низкочастотной области после преобразования частоты в полосе, определяемой шириной спектра полезного сигнала. Такие условия анализа предполагают использование рассматриваемого метода фильтрации в радиоканалах различных диапазонов волн, в которых понятие "сосредоточенная помеха" используется в том, что ширина спектра помехи ξ (t) меньше или соизмерима с шириной спектра полезного сигнала S(t) независимо от типа передаваемых сообщений и используемых видов модуляции. In this case, we will assume that the processing is carried out in the low-frequency region after frequency conversion in the band determined by the spectrum width of the useful signal. Such analysis conditions suggest the use of the filtering method under consideration in radio channels of various wavelength ranges in which the concept of “concentrated interference” is used in that the interference spectrum width ξ (t) is less than or comparable with the spectrum width of the useful signal S (t) regardless of the type of transmitted messages and types of modulation used.
Известно [1] , что в схеме, представленной на фиг. 1, адаптивный фильтр (АФ) - блок 1, изменяющий свою импульсную характеристику под воздействием выходного сигнала, например по алгоритму наименьших квадратов, отфильтровывает из сигнала на втором входе сумматора 2 все составляющие, коррелированные с сигналом на входе АФ, по критерию минимума среднеквадратической ошибки. При этом после окончания процесса адаптации в режиме слежения за медленным изменением корреляционных свойств сигнала на входе АФ, АФ идентичен фильтру Колмогорова-Винера [1]. It is known [1] that in the circuit shown in FIG. 1, adaptive filter (AF) -
Пусть полезный сигнал, помеха и шум являются стационарными случайными процессами, а сигналы двух ветвей разнесения z2(t) и z1(t) подаются соответственно на вх.1 и вх.2 устройства фиг. 1:
z1(t) = S1(t) + ξ1 (t) + n1(t);
z2(t) = S2(t) + ξ2 (t) + n2(t). (1)
В дальнейшем предполагаем независимость S1(t) от ξi (t), i,j = 1,2, и от "белых" шумов n1(t) и n2(t). Модуль коэффициента передачи АФ в стационарном режиме запишется в виде
где - взаимный энергетический спектр сигналов z2(t) и z1(t),
- энергетический спектр сигнала на вх.2 (эталонном входе).Let the useful signal, interference and noise be stationary random processes, and the signals of two diversity branches z 2 (t) and z 1 (t) are supplied to input 1 and
z 1 (t) = S 1 (t) + ξ 1 (t) + n 1 (t);
z 2 (t) = S 2 (t) + ξ 2 (t) + n 2 (t). (1)
In the future, we assume that S 1 (t) is independent of ξ i (t), i, j = 1,2, and from the white noise n 1 (t) and n 2 (t). The AF transmission coefficient module in stationary mode is written as
Where - the mutual energy spectrum of the signals z 2 (t) and z 1 (t),
- energy spectrum of the signal at input 2 (reference input).
Строго говоря, модуль коэффициента передачи фильтра Колмогорова-Винера, дающего оценку ξi (t), определяется как
однако формула (2) учитывает особенности рассматриваемой схемы. В нашем случае взаимный энергетический спектр зависит только от коррелированных составляющих процессов на первом и втором входах, поэтому
Будем предполагать, что GS(ω) и Gξ(ω) - энергетические спектры сигнала и помехи на передаче (в месте возникновения), a Ki(j ω ) и Li(j ω ), i,j = 1,2, - коэффициенты передачи соответствующих путей распространения сигнала и помехи к месту приема. Тогда
Исходя из определения взаимного энергетического спектра как преобразования Фурье взаимной корреляционной функции, можно показать, что
где (°)* и - символы комплексной сопряженности и усреднения.Strictly speaking, the modulus of the transmission coefficient of the Kolmogorov-Wiener filter, which gives an estimate of ξ i (t), is defined as
however, formula (2) takes into account the features of the considered scheme. In our case, the mutual energy spectrum depends only on the correlated components of the processes at the first and second inputs, therefore
We assume that G S (ω) and G ξ (ω) are the energy spectra of the signal and the interference in the transmission (at the origin), a K i (j ω) and L i (j ω), i, j = 1, 2, - transmission coefficients of the corresponding signal propagation paths and interference to the receiving location. Then
Based on the definition of the mutual energy spectrum as the Fourier transform of the mutual correlation function, we can show that
where (°) * and - symbols of complex conjugation and averaging.
Подставляя (3), (4) и (5) в (2) получим:
где N2 - энергетический спектр n2(t).Substituting (3), (4) and (5) in (2) we obtain:
where N 2 is the energy spectrum of n 2 (t).
Для энергетического спектра шума и сигнала на выходе схемы фиг.1 при действии на вх. 1 и вх. 2 сигналов z2(t) и z1(t) можно получить
Из (8) следует, что возможные искажения полезного сигнала являются линейными, т.к. не появляется новых спектральных составляющих.For the energy spectrum of noise and signal at the output of the circuit of figure 1 when acting on the input. 1 and in. 2 signals z 2 (t) and z 1 (t) can be obtained
From (8) it follows that the possible distortions of the useful signal are linear, because no new spectral components appear.
Эффективность подавления сосредоточенных помех оценим энергетическим выигрышем:
а также отношением:
где Pс и Pш - мощности сигнала и шума соответственно.The effectiveness of the suppression of concentrated interference is estimated by the energy gain:
as well as the ratio:
where P with and P W - signal power and noise, respectively.
Для удобства анализа введем параметры
В выражении (11) RK и RL определяют корреляцию замираний сигнала и сосредоточенной помехи в ветвях разнесения.For the convenience of analysis, we introduce the parameters
In expression (11), R K and R L determine the correlation of signal fading and concentrated interference in the diversity branches.
Считая, что после завершения процесса адаптации в стационарном режиме i,j = 1,2, и учитывая, что
для (7) и (8) можно получить
где B(ω) = 1+a2(ω)+h
M(ω) = RKF(ω)+RL. (15)
При этом
a η может быть рассчитано после интегрирования полученных энергетических спектров в заданном диапазоне частот.Considering that after the completion of the adaptation process in stationary mode i, j = 1,2, and considering that
for (7) and (8) we can obtain
where B (ω) = 1 + a 2 (ω) + h
M (ω) = R K F (ω) + R L. (fifteen)
Wherein
a η can be calculated after integrating the obtained energy spectra in a given frequency range.
Для фиксированного значения ω наибольшее значение ρ принимает при K2(j ω ) = 0 и N2 = 0. Это соответствует случаю идеального "обучения" адаптивного фильтра, когда на его эталонный вход подается помеха, коррелированная с помехой в основной ветви разнесения. При этом ρ = 1/(1-R
Анализ выражения для ρ(ω) при фиксированном значении ω , когда a2, b2, h1 2, h2 2 являются постоянными параметрами, показывает, что при произвольном выборе значений этих параметров максимальное значение ρ достигается при RK = 0 и RL = 1. Это соответствует некоррелированности замираний сигнала в ветвях разнесения и полной коррелированности помехи. При RK = 0 искажения сигнала на выходе, как следует из (12), отсутствуют, и обеспечивается наибольшее значение энергетического выигрыша η.An analysis of the expression for ρ (ω) for a fixed value of ω, when a 2 , b 2 , h 1 2 , h 2 2 are constant parameters, shows that with an arbitrary choice of the values of these parameters, the maximum value of ρ is achieved at R K = 0 and R L = 1. This corresponds to the uncorrelated fading of the signal in the diversity branches and the complete correlation of the interference. At R K = 0, there are no distortions of the output signal, as follows from (12), and the largest value of the energy gain η is provided.
Рассмотрим пример. Пусть на выходе модулятора энергетический спектр полезного сигнала имеет вид
где T - длительность тактового интервала, а энергетический спектр помехи в месте возникновения:
На входах 1 и 2 схемы фиг. 1 действует аддитивная смесь полезного сигнала, помехи и "белого" шума в соответствии с (1), причем статистическая связь сигналов S1(t) и S2(t) определяется коэффициентом корреляции RK путей распространения сигнала к входам 1 и 2. Корреляция путей распространения помехи к входам 1 и 2 определяется коэффициентом RL. Полоса анализируемых частот, [ω1,ω2] , где
Из проведенных расчетов следует, что искажения сигнала на выходе практически отсутствуют при малых RK. Энергетический спектр шума на выходе существенно отличается от спектра "белого" шума и при малом отношении Pс вх./Pn1 на входе 1 практически повторяет форму спектра помехи на входе 1.Consider an example. Let the energy spectrum of the useful signal at the modulator output have the form
where T is the duration of the clock interval, and the energy spectrum of the interference at the place of occurrence:
At the
From the calculations it follows that the distortion of the output signal is practically absent at small R K. The energy spectrum of the noise at the output differs significantly from the spectrum of “white” noise and with a small ratio of P with in. / P n1 at
В случае, когда "белым" шумом на входе можно практически пренебречь (отношение Pс вх./Pn1 велико), энергетический спектр шума на выходе определяется в основном сигналом и, если сосредоточенная помеха имеет большую мощность (отношение на входе 1 мало), то ее подавление весьма эффективно и дает приемлемое значение энергетического выигрыша. Увеличение Pс вх./Pn1 c 1,19 до 23,7 приводит к изменению выигрыша от η = 1,89 до η = 8,49. Следует заметить, что для практики разнесенного приема в декаметровом канале ситуация с большим отношением Pс вх./Pn1 весьма характерна.In the case of "white" noise at the input can be almost ignored (the ratio of P with Rin. / P n1 is large), the energy spectrum of the noise at the output is determined mainly by the signal and, if concentrated hindrance has a large capacity (
Расчеты показывают, что при малых (Pс/Pш)вх. выигрыш может быть весьма значительным, так, например, при (Pс/Pш)вх. = 0,258 (RK = 1, RL = 0) η = 29,3. Однако отклонение условий приема от "идеальных", когда RK = 1, RL = 0, существенно снижает выигрыш. При RK = 0,8 и RL = 0,2 для (Pс/Pш)вх. = 0,258 выигрыш составляет 2,76.Calculations show that for small (P c / P w ) in. the gain can be very significant, for example, with (P c / P w ) in. = 0.258 (R K = 1, R L = 0) η = 29.3. However, the deviation of the reception conditions from "ideal" when R K = 1, R L = 0, significantly reduces the gain. With R K = 0.8 and R L = 0.2 for (P s / P w ) in. = 0.258 win is 2.76.
Проведенный анализ позволяет сделать вывод, что применение адаптивной фильтрации при малом уровне "белых" шумов на основном и эталонном входе весьма эффективно для ситуации разнесенного приема, когда RK = 0 и RL = 1. Отклонение от этих условий существенно снижает эффективность подавления сосредоточенных помех, что требует разработки других схем адаптивной обработки сигналов.The analysis allows us to conclude that the use of adaptive filtering with a low level of "white" noise at the main and reference input is very effective for a diversity reception situation, when R K = 0 and R L = 1. Deviation from these conditions significantly reduces the efficiency of suppression of concentrated noise , which requires the development of other adaptive signal processing schemes.
Следует отметить, что "корреляционный" принцип выделения сосредоточенной помехи, используемый в адаптивном фильтре, является достаточно универсальным и позволяет отфильтровывать любую аддитивную помеху независимо от формы и ширины ее спектра, расположения спектра на оси частот и т.д. Главным условием работоспособности схемы является наличие на эталонном входе составляющих помехи, коррелированных с помехой на основном входе. It should be noted that the “correlation” principle of lumped interference separation used in an adaptive filter is quite universal and allows filtering out any additive interference regardless of the shape and width of its spectrum, the location of the spectrum on the frequency axis, etc. The main condition for the operability of the circuit is the presence of interference components at the reference input that are correlated with the interference at the main input.
Практическое использование АФ при обработке принимаемых сигналов на низкой частоте предполагает его реализацию в виде трансверсального фильтра с линейной фазовой характеристикой [4] с числом отводов линии задержки 2N-1, где N - число параметров модели сигнала и помехи как случайных процессов, позволяющих воспроизводить спектры сигнала и помехи с за данной точностью [5]. Такой выбор приводит на практике к значению N, равному 3...5. The practical use of AF in the processing of received signals at a low frequency involves its implementation in the form of a transverse filter with a linear phase characteristic [4] with the number of taps of the delay line 2N-1, where N is the number of parameters of the signal model and interference as random processes that allow reproducing signal spectra and interference with a given accuracy [5]. Such a choice leads in practice to a value of N equal to 3 ... 5.
Моделирование на ЭВМ данной схемы адаптивной фильтрации с применением алгоритма наименьших квадратов для изменения коэффициента передачи АФ, проведенное для различных спектров полезного сигнала и помех (в том числе и для полностью совпадающих), подтвердило сделанные выше выводы. Computer simulation of this adaptive filtering scheme using the least squares algorithm for changing the AF transmission coefficient, carried out for various spectra of the useful signal and interference (including those that completely coincide), confirmed the above conclusions.
Наличие некоторой априорной информации о свойствах фильтруемого процесса ξ1 (t) и возможности разнесенного приема позволяют улучшить качество оценки, формируемой адаптивным фильтром в схеме фиг. 1.The presence of some a priori information about the properties of the filtered process ξ 1 (t) and the possibility of diversity reception can improve the quality of the estimates generated by the adaptive filter in the circuit of FIG. 1.
Рассмотрим схему, представленную на фиг. 2. Consider the circuit shown in FIG. 2.
Если известна автокорреляционная функция стационарного случайного процесса ξ (t), а в z1(t) и z2(t) содержатся процессы, коррелированные c ξ (t), то алгоритм наименьших квадратов, управляющий изменением коэффициентов передачи АФ1 (блок 1) и АФ2 (блок 3), приводит к формированию на выходе схемы оценки по критерию минимума среднеквадратической ошибки [1]. При разнесенном приеме в предположении RK=0, RL=1 оценка отсчетов корреляционной функции ξ (t) может быть получена согласно схеме фиг. 3. Оценка отсчетов функции корреляции (выход блока 4 вычисления отсчетов корреляционной функции) при этом может быть определена, например, в виде
где z (tj) - значение сигнала на j-ом отводе линии задержки ЛЗ, а К определяется полосой частот ожидаемой сосредоточенной помехи ξ (t).If the autocorrelation function of the stationary random process ξ (t) is known, and z 1 (t) and z 2 (t) contain processes correlated with ξ (t), then the least squares algorithm that controls the change in the transmission coefficients AF1 (block 1) and AF2 (block 3), leads to the formation of the output evaluation scheme by the criterion of the minimum standard error [1]. With an exploded reception, assuming R K = 0, R L = 1, an estimate of the samples of the correlation function ξ (t) can be obtained according to the scheme of FIG. 3. An estimate of the samples of the correlation function (the output of the
where z (t j ) is the signal value at the jth tap of the delay line of the LZ, and K is determined by the frequency band of the expected concentrated interference ξ (t).
Строго говоря, формула (17) дает оценку отсчетов взаимно корреляционной функции z1(t) и z2(t). При RK= 0, RL = 1 эти оценки совпадают с оценками отсчетов автокорреляционной функции ξ (t).Strictly speaking, formula (17) gives an estimate of the readings of the cross-correlation function z 1 (t) and z 2 (t). For R K = 0, R L = 1, these estimates coincide with the estimates of the readings of the autocorrelation function ξ (t).
Обозначим
- вектор коэффициентов передачи АФ1 и АФ2 в установившемся режиме. Вектор W(ω) может быть найден из матричного выражения
W(ω) = G
соответствующего уравнению Винера-Хопфа. В выражении (19) Gzz(ω) - матрица энергетических спектров входных сигналов, Gξz(ω) - вектор взаимных
энергетических спектров выделяемой оценки и входных сигналов. Выражения для Gzz(ω) и Gξz(ω) имеют вид
Подставляя (20) в (19), с учетом обозначений (11) для W1( ω ) и W2 ( ω ) в установившемся режиме можно получить
где A(ω) = 1+a2(ω)+h
,
.We denote
- vector transmission coefficients AF1 and AF2 in steady state. The vector W (ω) can be found from the matrix expression
W (ω) = G
corresponding to the Wiener-Hopf equation. In expression (19), G zz (ω) is the matrix of energy spectra of the input signals, G ξz (ω) is the vector of mutual
energy spectra of the allocated estimation and input signals. The expressions for G zz (ω) and G ξz (ω) have the form
Substituting (20) into (19), taking into account the notation (11) for W 1 (ω) and W 2 (ω) in the steady state, we can obtain
where A (ω) = 1 + a 2 (ω) +
,
.
Теперь согласно схеме фиг. 2 в установившемся режиме энергетический спектр оценки помехи на выходе сумматора 2 имеет вид
где
(23)
Для выше рассмотренного примера результаты вычисления нормированного энергетического спектра оценки для относительно тяжелых условий работы матричного фильтра, представленного на фиг. 2, ; дают довольно хорошее совпадение энергетических спектров сосредоточенной помехи и ее оценки. Подчеркнем, что данные результаты относятся к устройству фиг. 1, получены в предположении известности корреляционной функции процесса ξ (t).Now, according to the circuit of FIG. 2 steady state energy spectrum of interference assessment at the output of
Where
(23)
For the above example, the results of calculating the normalized energy spectrum of the estimate for the relatively difficult operating conditions of the matrix filter shown in FIG. 2 ; give a fairly good agreement of the energy spectra of the concentrated noise and its estimates. We emphasize that these results relate to the device of FIG. 1 are obtained under the assumption that the correlation function of the process ξ (t) is known.
Будем использовать оценку, полученную матричным фильтром (фиг. 2), в схеме фильтрации, представленной на фиг. 4. Утолщенная стрелка характеризует передачу совокупности отсчетов {rk}, вычисляемую выражением (17), блоку 5 вычисления коэффициентов управления адаптивных фильтров. Блок 5 вычисления коэффициентов управления адаптивных фильтров функционирует по алгоритму наименьших квадратов при известной корреляционной функции помехи [1]. Коэффициент умножения K0 масштабного блока 7 определяет необходимый масштаб представления оценки и зависит от r0 и дисперсии оценки , формируемой на выходе блока 6 усреднения. Выберем K0 в виде
,
где .We will use the estimate obtained by the matrix filter (FIG. 2) in the filtration scheme shown in FIG. 4. The thickened arrow characterizes the transmission of the set of samples {r k }, calculated by expression (17), to the
,
Where .
Оценим качество фильтрации в верхнем канале предлагаемого устройства, выходным сигналом которого является
Аналогично формулам (7) и (8) можно записать
При использовании ранее введенных обозначений выражения Gш вых. ( ω ) и GS вых. ( ω ) можно привести к виду
В формулах (26) и (27) введены обозначения
P1(ω) = W1(ω)K0;
P2(ω) = W2(ω)K0;
;
Сравним эффективность подавления сосредоточенной помехи в схеме фиг. 1 (или схеме фиг. 2 без знания корреляционной функции помехи) и предлагаемом устройстве (схема фиг. 4.).Let us evaluate the quality of filtration in the upper channel of the proposed device, the output signal of which is
Similarly to formulas (7) and (8), we can write
When using the previously introduced notation of the expression G w o. (ω) and G S o (ω) can be reduced to
In formulas (26) and (27), the notation
P 1 (ω) = W 1 (ω) K 0 ;
P 2 (ω) = W 2 (ω) K 0 ;
;
Let us compare the concentrated noise suppression efficiency in the circuit of FIG. 1 (or the diagram of FIG. 2 without knowing the correlation function of the interference) and the proposed device (the diagram of FIG. 4.).
Как показывает анализ формулы (27) для выше приведенного примера, энергетический спектр сигнала на выходе предлагаемого устройства практически не искажается по сравнению со спектром на входе при малых значениях RK (RK ≤ 0,3). Расчеты показывают, что шум на выходе при этом определяется слабо коррелированными спектральными составляющими сигнала, а наибольшее значение принимает на частотах вблизи максимума спектра сосредоточенной помехи. Отличие RL от 1 и RK от 0 приводит к небольшому снижению энергетического выигрыша η .As the analysis of formula (27) for the above example shows, the energy spectrum of the signal at the output of the proposed device is practically not distorted in comparison with the spectrum at the input for small values of R K (R K ≤ 0.3). Calculations show that the noise at the output is determined by the weakly correlated spectral components of the signal, and takes on the greatest value at frequencies near the maximum of the concentrated interference spectrum. The difference between R L from 1 and R K from 0 leads to a small decrease in the energy gain η.
Сравнение зависимости η от отношения сигнал/шум на входе в предположении его одинаковости для обеих ветвей разнесения показывает, что в случае, когда при разнесенном приеме не выполняется строго условие RL = 1 и RK = 0, предлагаемое устройство в 2 раза эффективнее прототипа (фиг. 2.). При пренебрежении "белым" шумом и (Pс/Pш)вх. = 1, RL = 0,8; RK = 0,2 предлагаемое устройство обеспечивает η = 5, в то время как прототип имеет η = 2,5.Comparison of the dependence of η on the signal-to-noise ratio at the input assuming its identity for both diversity branches shows that in the case when the diversity condition does not strictly fulfill the condition R L = 1 and R K = 0, the proposed device is 2 times more efficient than the prototype ( Fig. 2.). If you neglect the "white" noise and (P c / P W ) VH. = 1, R L = 0.8; R K = 0.2, the proposed device provides η = 5, while the prototype has η = 2.5.
Моделирование на ЭВМ подтвердило сделанные выводы относительно эффективности подавления коррелированных помех предлагаемым устройством при любой форме энергетического спектра помехи. Computer simulations have confirmed the findings regarding the effectiveness of suppressing correlated interference by the proposed device for any form of interference energy spectrum.
Все введенные блоки (5-9) могут быть выполнены на той же элементной базе, что и блоки прототипа. Кроме того, современный уровень развития цифровых процессоров обработки сигналов (ЦПОС) в сочетании с быстро действующими АЦП и ЦАП позволяют сравнительно просто реализовать все операции над аналоговыми сигналами и дискретными последовательностями, описанные в представленных материалах. All entered blocks (5-9) can be performed on the same elemental base as the prototype blocks. In addition, the modern level of development of digital signal processing processors (DSPs) in combination with fast-acting ADCs and DACs makes it relatively easy to implement all operations on analog signals and discrete sequences described in the materials presented.
ЛИТЕРАТУРА
1. Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов: Пер. с англ. - М. : Радио и связь, 1989. - 440 с.LITERATURE
1. Widrow B., Stearns S. Adaptive signal processing: Per. from English - M.: Radio and communications, 1989 .-- 440 p.
2. Сосулин Ю.Г. Теория обнаружения и оценивания стохастических сигналов. - М.: Сов. Радио, 1978. - 320 с. 2. Sosulin Yu.G. The theory of detection and estimation of stochastic signals. - M .: Owls. Radio, 1978.- 320 s.
3. Сухопутная подвижная радиосвязь: В 2 кн. Кн. 1. Основы теории / И.М. Пышкин, И.И. Дежурный, Р.Т. Пантикян и др.: Под ред. В.С. Семенихина и И.М. Пышкина. - М.: Радио и связь, 1990. - 340 с. 3. Land mobile radio: In 2 kn.
4. Туркин А.И. Рекуррентный прием сложных сигналов. - М.: Радио и связь, 1988. - 248 с. 4. Turkin A.I. Recurrent reception of complex signals. - M .: Radio and communications, 1988 .-- 248 p.
5. Быков В.В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике. - М. : Сов. радио, 1971. - 328 с. 5. Bykov VV Digital modeling in statistical radio engineering. - M.: Sov. Radio, 1971. - 328 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98123931A RU2160498C2 (en) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | Adaptive noise suppresser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98123931A RU2160498C2 (en) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | Adaptive noise suppresser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2160498C2 true RU2160498C2 (en) | 2000-12-10 |
Family
ID=20214151
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98123931A RU2160498C2 (en) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | Adaptive noise suppresser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2160498C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2476991C1 (en) * | 2011-07-26 | 2013-02-27 | Дмитрий Львович Бережных | Intermodulation interference suppression method |
RU170828U1 (en) * | 2016-12-29 | 2017-05-11 | Дмитрий Вячеславович Астрецов | QUASI-OPTIMAL RECEIVER |
-
1998
- 1998-12-30 RU RU98123931A patent/RU2160498C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
УИДРОУ В. и др. Адаптивная обработка сигналов. - М.: Радио и связь, 1989, с.354, рис.13.15. МИРСКИЙ Г.Я. Характеристики стохастической взаимосвязи и их измерения. - М.: Энергоиздат, 1987, с.120 - 123, рис. 3.6, 3.7. Построение судового радиооборудования. /Под ред.Винокурова В.И. Л.: Судостроение, 1982, с.106, рис.5.2. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2476991C1 (en) * | 2011-07-26 | 2013-02-27 | Дмитрий Львович Бережных | Intermodulation interference suppression method |
RU170828U1 (en) * | 2016-12-29 | 2017-05-11 | Дмитрий Вячеславович Астрецов | QUASI-OPTIMAL RECEIVER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Borth et al. | Analysis of direct-sequence spread-spectrum multiple-access communication over Rician fading channels | |
US7031402B2 (en) | Interference signal removal system | |
US6219376B1 (en) | Apparatuses and methods of suppressing a narrow-band interference with a compensator and adjustment loops | |
JP4446606B2 (en) | Doppler diffusion evaluation system | |
EP1069708B1 (en) | Circuit for simultaneously performing path search and antenna directivity control | |
US7933345B2 (en) | Method and apparatus for determining combining weights for MIMO receivers | |
RU2110161C1 (en) | Method for assessing of complex gain for trajectory in receiver and device which implements said method | |
KR20000052914A (en) | Method of transmission and device to carry out said method | |
US7242731B2 (en) | Method for synchronizing a receiver, a system, and an electronic device | |
US7995676B2 (en) | Interpolation processing for enhanced signal acquisition | |
CN101527698A (en) | Non-stationary interference suppression method based on Hilbert-Huang transformation and adaptive notch | |
JPH11237419A (en) | Method and device for measuring electronic wave characteristic | |
KR20040097683A (en) | Interference cancellation system by using DSP and repeating apparatus thereof | |
RU2160498C2 (en) | Adaptive noise suppresser | |
CA2295803C (en) | Signal quality measurement | |
GB2276064A (en) | Carrier recovery in a digital radio link between a fixed and a mobile radio unit | |
CN101019331A (en) | Method for designing a digital reception filter and corresponding receiving device | |
KR20010078096A (en) | Rake receiver with low pass filter | |
CA2208560A1 (en) | Method and apparatus for estimating and separating noise contained in spread spectrum signal | |
RU2548660C2 (en) | Broadband signal receiving device | |
CN114578387A (en) | Multipath interference elimination method and device, estimation method and device and receiver | |
CN101651479A (en) | Method and device for synthesizing and enhancing multiaerial signals based on adaptive signal waveform compensation | |
JPH0832552A (en) | Propagation path estimation device | |
Danilo et al. | Detection techniques for fading multipath channels with unresolved components | |
Titouni et al. | Spectral transformation-based technique for reducing effect of limited pre-correlation bandwidth in the GNSS receiver filter in presence of noise and multipath |