RU2658171C2 - Способ выделения полезной составляющей из входного сигнала, содержащего полезную составляющую и шум - Google Patents
Способ выделения полезной составляющей из входного сигнала, содержащего полезную составляющую и шум Download PDFInfo
- Publication number
- RU2658171C2 RU2658171C2 RU2017108287A RU2017108287A RU2658171C2 RU 2658171 C2 RU2658171 C2 RU 2658171C2 RU 2017108287 A RU2017108287 A RU 2017108287A RU 2017108287 A RU2017108287 A RU 2017108287A RU 2658171 C2 RU2658171 C2 RU 2658171C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- input signal
- useful component
- useful
- noise
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 6
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/26—Measuring noise figure; Measuring signal-to-noise ratio
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
- G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
- G01R23/20—Measurement of non-linear distortion
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерительной техники. Технический результат – повышение эффективности выделения полезной составляющей из входного сигнала, содержащего полезную информацию и шум, которые находятся в одном и том же частотном диапазоне, за счет уменьшения или полного устранения искажения формы полезного сигнала одновременно с повышением отношения сигнал/шум. Способ содержит этапы, на которых из входного сигнала выделяют корректирующий сигнал посредством определения периода следования точек во входном сигнале, которые не связаны с полезной составляющей сигнала, выполняют аппроксимацию промежуточных значений, масштабируют корректирующий сигнал и итерационно вычитают корректирующий сигнал из входного сигнала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники - к способам выделения полезного сигнала из входного сигнала, содержащего как полезную составляющую, так и шум. Оно может быть использовано в различных системах фильтрации сигнала в условиях априорной неопределенности.
Известен способ адаптивного и согласованного подавления флуктуационных шумов и сосредоточенных помех, заключающийся в том, что по команде управления устанавливаются необходимые параметры каждой из М антенн приемника широкополосного сигнала (ШПС) и режимы обработки сигнала, далее выполняется многократное преобразование входного сигнала с помощью различных методов (преобразование несущей частоты выходного аналогового широкополосного радиосигнала каждой из М антенн на промежуточную частоту; аналого-цифровое преобразование выходного аналогового широкополосного сигнала каждой из М антенн; перенос на более низкую промежуточную частоту последовательности временных отсчетов оцифрованных с заданной тактовой частотой выходных аналоговых широкополосных сигналов на промежуточной частоте, принятых каждой из М антенн, в максимально возможной заданной полосе входного широкополосного сигнала; преобразование в частотную область текущих временных отсчетов очищенного от помех оцифрованного с заданной тактовой частотой выходного аналогового широкополосного сигнала на промежуточной частоте в сформированной рабочей полосе пропускания канала на соответствующей тактовой частоте путем применения процедуры быстрого преобразования Фурье (БПФ); преобразование во временную область текущих частотных отсчетов скорректированного спектра дополнительно очищенного от узкополосных помех оцифрованного с заданной тактовой частотой выходного аналогового широкополосного сигнала на промежуточной частоте в сформированной рабочей полосе пропускания канала на соответствующей тактовой частоте путем применения процедуры обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ); цифроаналоговое преобразование очищенных от сосредоточенных во времени помех квадратурных составляющих дополнительно очищенного от узкополосных помех оцифрованного с заданной тактовой частотой выходного аналогового широкополосного сигнала на промежуточной частоте в сформированной рабочей полосе пропускания канала на текущей тактовой частоте; аналого-цифровое преобразование очищенных от сосредоточенных во времени помех квадратурных составляющих дополнительно очищенного от узкополосных помех оцифрованного с заданной тактовой частотой выходного аналогового широкополосного сигнала на промежуточной частоте в сформированной рабочей полосе пропускания канала на текущей тактовой частоте, затем используется бланкирование сосредоточенных во времени помех в квадратурных составляющих дополнительно очищенного от узкополосных помех оцифрованного с заданной тактовой частотой выходного аналогового широкополосного сигнала на промежуточной частоте в сформированной рабочей полосе пропускания канала на текущей тактовой частоте [1].
Первый недостаток этого способа заключается в том, что для его реализации необходимо по команде управления установить необходимые параметры каждой из М антенн приемника ШПС и режимов обработки сигнала, что обуславливает необходимость предварительной настройки устройства, реализующего этот способ, и, следовательно, снижает эффективность применения этого способа.
Второй недостаток этого способа заключается в том, что этот способ предполагает многократное преобразование входного сигнала с помощью различных методов, что приводит к искажению формы полезного сигнала, повышению сложности устройства, реализующего этот способ, и, следовательно, снижению эффективности применения этого способа.
Третий недостаток этого способа заключается в том, что используется бланкирование сосредоточенных во времени помех в квадратурных составляющих дополнительно очищенного от узкополосных помех оцифрованного с заданной тактовой частотой выходного аналогового широкополосного сигнала на промежуточной частоте в сформированной рабочей полосе пропускания канала на текущей тактовой частоте, что, помимо искажения формы полезного сигнала, приводит к снижению помехоустойчивости приема сообщений при уровнях импульсной помехи, сравнимых с уровнем сигнала, и, следовательно, снижению эффективности применения этого способа.
Четвертый недостаток этого способа заключается в том, что он предполагает работу исключительно с цифровыми сигналами, что существенно ограничивает область применения этого способа.
Известен также способ выделения полезного сигнала из шумов, заключающийся в фильтрации входного сигнала в области частот, соответствующих спектру полезного сигнала, отличающийся тем, что, по крайней мере, в одной из областей частот, лежащих за пределом спектра полезного сигнала, из входного сигнала выделяют путем фильтрации не менее одного дополнительного сигнала Uд, с помощью которого формируют компенсирующий сигнал UК, выходной сигнал, Uвыx, определяют как: Uвых=U1-UK, где U1 - сигнал, полученный в результате фильтрации входного сигнала в области частот, соответствующих спектру полезного сигнала [2].
Этот способ выбран в качестве прототипа предложенного решения.
Первый недостаток этого способа заключается в том, что он не учитывает возможность искажения формы полезного сигнала в результате реализации этого способа, а имеет своей целью улучшение только одного параметра (повышение отношения сигнал/шум), что существенно ограничивает область применения этого способа.
Второй недостаток этого способа заключается в том, что для его реализации коэффициенты передачи всех используемых фильтров должны быть заранее «выровнены» по максимальному значению коэффициента передачи, что обуславливает необходимость предварительной настройки устройства, реализующего этот способ, и, следовательно, снижает эффективность применения этого способа.
Третий недостаток этого способа заключается в том, что для его реализации необходимо использовать блок дополнительных фильтров, что повышает сложность устройства, реализующего этот способ, и, следовательно, снижает эффективность применения этого способа.
Задача изобретения - повышение эффективности выделения полезной составляющей из входного сигнала, содержащего полезную составляющую и шум, которые находятся в одном и том же частотном диапазоне, за счет уменьшения или полного устранения искажения формы полезного сигнала одновременно с повышением отношения сигнал/шум.
Это достигается тем, что в способе выделения полезной составляющей из входного сигнала, содержащего полезную составляющую и шум, заключающемся в фильтрации входного сигнала в области частот, соответствующей спектру полезного сигнала, во входном сигнале определяются такие значения, которые не имеют отношения к полезной составляющей сигнала и, следовательно, подлежат удалению. Между найденными значениями путем аппроксимации линейной функцией определяются промежуточные значения. Полученные таким образом значения вместе образуют корректирующий сигнал, который масштабируется и итерационно вычитается из входного сигнала.
Способ выделения полезной составляющей из входного сигнала, содержащего полезную составляющую и шум, реализуется следующим образом. Входной сигнал пропускают через фильтр низких частот с граничной частотой f гр и определяют период следования точек, которые не связаны с полезной составляющей сигнала с помощью выражения:
где:
Н(n)=K⋅rms 3(ξ)-2.038⋅10-4⋅rms 2(ξ)+4.157⋅10-4⋅rms(ξ)-4.617⋅10-5;
rms(ξ) - величина среднеквадратичного отклонения входного сигнала;
N(ω) - спектральная плотность мощности входного сигнала;
K - масштабный коэффициент.
Затем с помощью линейной функции выполняется аппроксимация промежуточных значений и полученный таким образом корректирующий сигнал масштабируется и итерационно вычитается из входного сигнала.
Как пример, рассмотрим, в качестве полезной составляющей сигнала, смесь из 3 синусоидальных сигналов смещение нуля, амплитуда, частота и фаза каждого из которых были заданы случайным образом. Добавим к указанной полезной составляющей сигнала шум и рассчитаем период следования точек, которые не связаны с полезной составляющей сигнала с помощью выражения (1). Затем выполним аппроксимацию промежуточных значений, масштабируем полученный корректирующий сигнал путем умножения каждого его значения на масштабный коэффициент, равный 1/10000, и итерационно вычтем из входного сигнала.
На фиг. 1 представлен результат применения способа для описанных выше условий. В данном случае отношение сигнал/шум повысилось на 10% и при этом не наблюдается искажение формы сигнала, наоборот, на отдельных участках можно видеть, что форма результирующего сигнала (штрихпунктирная линия) приближается к форме полезной составляющей сигнала (сплошная линия) относительно входного сигнала (штриховая линия).
Источники информации
1. Патент РФ №2539573.
2. Патент РФ №2480897 - прототип.
Claims (8)
1. Способ выделения полезной составляющей из входного сигнала, содержащего полезную составляющую и шум, заключающийся в фильтрации входного сигнала в области частот, соответствующей спектру полезной составляющей сигнала, отличающийся тем, что из входного сигнала выделяется корректирующий сигнал посредством определения периода следования точек во входном сигнале, которые не связаны с полезной составляющей сигнала, выполнения аппроксимации промежуточных значений, масштабирования корректирующего сигнала и итерационного вычитания корректирующего сигнала из входного сигнала.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что период следования точек, которые не связаны с полезной составляющей сигнала, определяется с помощью выражения:
где
rms(ξ) - величина среднеквадратичного отклонения исходного сигнала;
N(ω) - спектральная плотность мощности исходного сигнала;
К - масштабный коэффициент.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017108287A RU2658171C2 (ru) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | Способ выделения полезной составляющей из входного сигнала, содержащего полезную составляющую и шум |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017108287A RU2658171C2 (ru) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | Способ выделения полезной составляющей из входного сигнала, содержащего полезную составляющую и шум |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017108287A RU2017108287A (ru) | 2017-06-22 |
| RU2658171C2 true RU2658171C2 (ru) | 2018-06-19 |
Family
ID=59240244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017108287A RU2658171C2 (ru) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | Способ выделения полезной составляющей из входного сигнала, содержащего полезную составляющую и шум |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2658171C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2776969C1 (ru) * | 2021-08-25 | 2022-07-29 | Андрей Сергеевич Шалимов | Способ выделения полезной составляющей из входного сигнала, содержащего полезную составляющую и шум |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2051414C1 (ru) * | 1991-04-09 | 1995-12-27 | Алексей Веденеевич Заворин | Способ формирования сигналов произвольной формы |
| RU2480897C1 (ru) * | 2012-04-27 | 2013-04-27 | Евгений Иванович Чернов | Способ выделения полезного сигнала из шумов - "метод зеркальных шумовых образов" и устройство для его осуществления |
| RU2539573C1 (ru) * | 2013-10-03 | 2015-01-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Способ адаптивного и согласованного подавления флуктуационных шумов и сосредоточенных помех и устройство для его реализации |
| RU2608553C1 (ru) * | 2015-09-22 | 2017-01-23 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Способ выделения сигнала в условиях воздействия помех путем компенсации помехи за счет аппроксимации значения ее амплитуды |
| US9667219B2 (en) * | 2015-04-22 | 2017-05-30 | The Regents Of The University Of California | Phase noise measurement and filtering circuit |
-
2017
- 2017-03-14 RU RU2017108287A patent/RU2658171C2/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2051414C1 (ru) * | 1991-04-09 | 1995-12-27 | Алексей Веденеевич Заворин | Способ формирования сигналов произвольной формы |
| RU2480897C1 (ru) * | 2012-04-27 | 2013-04-27 | Евгений Иванович Чернов | Способ выделения полезного сигнала из шумов - "метод зеркальных шумовых образов" и устройство для его осуществления |
| RU2539573C1 (ru) * | 2013-10-03 | 2015-01-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Способ адаптивного и согласованного подавления флуктуационных шумов и сосредоточенных помех и устройство для его реализации |
| US9667219B2 (en) * | 2015-04-22 | 2017-05-30 | The Regents Of The University Of California | Phase noise measurement and filtering circuit |
| RU2608553C1 (ru) * | 2015-09-22 | 2017-01-23 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Способ выделения сигнала в условиях воздействия помех путем компенсации помехи за счет аппроксимации значения ее амплитуды |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2776969C1 (ru) * | 2021-08-25 | 2022-07-29 | Андрей Сергеевич Шалимов | Способ выделения полезной составляющей из входного сигнала, содержащего полезную составляющую и шум |
| RU2784582C1 (ru) * | 2022-01-12 | 2022-11-28 | Андрей Сергеевич Шалимов | Способ выделения полезной составляющей из входного сигнала, содержащего полезную составляющую и шум |
| RU2800226C1 (ru) * | 2022-11-09 | 2023-07-19 | Андрей Сергеевич Шалимов | Способ выделения полезного сигнала из входного сигнала, содержащего полезный сигнал и сигнал помехи |
| RU2812822C1 (ru) * | 2023-06-05 | 2024-02-02 | Андрей Сергеевич Шалимов | Способ выделения полезной составляющей из входного сигнала, содержащего полезную составляющую и шум |
| RU2814212C1 (ru) * | 2023-09-11 | 2024-02-28 | Андрей Сергеевич Шалимов | Способ выделения полезного сигнала из входного сигнала, содержащего полезный сигнал и сигнал помехи |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017108287A (ru) | 2017-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11385348B2 (en) | Wideband sonar receiver and sonar signal processing algorithms | |
| RU2008127063A (ru) | Металлодетекторная платформа реального времени с прямоугольной формой передаваемого сигнала и выбираемыми пользователем параметрами передачи и приема | |
| US7161511B2 (en) | Linearization system and method | |
| JP6864112B2 (ja) | 電磁波を用いたコンクリートの構造の探査 | |
| EP2894823B1 (en) | Coefficient estimation for digital IQ calibration | |
| RU2608553C1 (ru) | Способ выделения сигнала в условиях воздействия помех путем компенсации помехи за счет аппроксимации значения ее амплитуды | |
| CN108988928A (zh) | 一种在频域进行双通道单脉冲角误差检测的方法 | |
| CN110059639A (zh) | 一种基于分数阶小波变换和希尔伯特黄变换的跳频信号检测方法 | |
| RU2675386C2 (ru) | Способ и устройство выделения сигналов в условиях наличия помех | |
| RU2658171C2 (ru) | Способ выделения полезной составляющей из входного сигнала, содержащего полезную составляющую и шум | |
| RU2720329C2 (ru) | Способ выделения полезной составляющей из входного сигнала, содержащего полезную составляющую и шум | |
| RU2800226C1 (ru) | Способ выделения полезного сигнала из входного сигнала, содержащего полезный сигнал и сигнал помехи | |
| RU2784582C1 (ru) | Способ выделения полезной составляющей из входного сигнала, содержащего полезную составляющую и шум | |
| RU2352063C1 (ru) | Способ подавления помех и устройство для его осуществления | |
| RU2776969C1 (ru) | Способ выделения полезной составляющей из входного сигнала, содержащего полезную составляющую и шум | |
| JP4242346B2 (ja) | 変調された信号の包絡線の決定方法 | |
| RU2811741C1 (ru) | Способ разделения речи и пауз путем анализа изменения значений частотных и временных параметров аддитивной смеси сигнала и помехи | |
| RU2814212C1 (ru) | Способ выделения полезного сигнала из входного сигнала, содержащего полезный сигнал и сигнал помехи | |
| RU2814115C1 (ru) | Способ разделения речи и пауз путем анализа значений характеристик спектральных составляющих смеси сигнала и помехи | |
| RU2807517C1 (ru) | Способ выделения полезной составляющей из входного сигнала, содержащего полезную составляющую и шум | |
| RU2671241C1 (ru) | Способ компенсации ограниченной по полосе частот помехи путем аппроксимации значений ее амплитуды | |
| CN114488208B (zh) | 联合经验小波和spwvd变换的北斗信号抗干扰方法 | |
| Ellingson | Characterization and Mitigation of Sinusoidal Carrier Modulation Signals by Short-Term Sinusoidal Analysis | |
| Oni et al. | Improvement of audio signal quality using adaptive filtering and it’s performance advantage over non—Adaptive (Linear) filtering | |
| RU2291463C2 (ru) | Способ аналого-дискретной обработки радиолокационных импульсных сигналов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE9A | Changing address for correspondence with an applicant |