RU2675386C2 - Method and device for extracting signals in presence of interference - Google Patents

Method and device for extracting signals in presence of interference Download PDF

Info

Publication number
RU2675386C2
RU2675386C2 RU2017118667A RU2017118667A RU2675386C2 RU 2675386 C2 RU2675386 C2 RU 2675386C2 RU 2017118667 A RU2017118667 A RU 2017118667A RU 2017118667 A RU2017118667 A RU 2017118667A RU 2675386 C2 RU2675386 C2 RU 2675386C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
interference
signal
pass filter
band
low
Prior art date
Application number
RU2017118667A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017118667A3 (en
RU2017118667A (en
Inventor
Владимир Александрович Белогуров
Владимир Алексеевич Золотарев
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Концерн "Созвездие" filed Critical Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority to RU2017118667A priority Critical patent/RU2675386C2/en
Publication of RU2017118667A3 publication Critical patent/RU2017118667A3/ru
Publication of RU2017118667A publication Critical patent/RU2017118667A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2675386C2 publication Critical patent/RU2675386C2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06Receivers
    • H04B1/10Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference

Abstract

FIELD: wireless communication equipment.SUBSTANCE: invention relates to the field of communication technology and can be used in communications with amplitude-or frequency-manipulated signals. In the method of extracting a signal in the presence of interference, an additive mixture of the signal and interference is processed in the linear path of the receiver, after which the signal is squared and a decision is made on the presence of a signal by comparing with a threshold. Signal after squaring is filtered by a low-pass filter (LPF), whose band is matched with the band of the signal, and simultaneously filtered by bandpass filter (BF), whose bandwidth is chosen the way the upper frequency of the BF corresponds to the upper frequency of the signal, the lower frequency of the BF is chosen as close as possible to zero, the selection of the low-pass filter and the BF is carried out with identical to the maximum degree of phase-frequency characteristics relative to each other and so, that provide the minimum possible value of the sum of the differences of the values of the amplitude-frequency characteristics of the LPF and BF taken for all frequencies by converting in the corresponding analog-to-digital converters (ADC), form samples of signals, passed the BF and LPF, these values are subtracted one from the other in the computing device, the values obtained are summarized and memorized, from the obtained amount the value of the interference power is subtracted, obtained by filtering the interference with the same low-pass filter, which filter the signal and interference mixture, and at the same time filtering the interference with the same BF, which are used to filter the mixture of signal and interference, by converting to the corresponding ADCs, they form samples of interference that passed through the LPF and BF, these values subtract one from the other, the obtained values are summarized and memorized, the given value of the interference power is obtained during the time interval of the analysis of the interference, which is located directly in front of the information symbol being processed and which contains only noise.EFFECT: technical result is the provision of the possibility of estimating the interference power for a time commensurate with the period of the signal change, and due to this, in improving the noise immunity of communication means by ensuring the selection of a signal in the presence of interference such as additive Gaussian noise and narrowband interference.2 cl, 3 dwg, 4 tbl

Description

Способ и устройство относятся к радиотехнике и могут найти применение в средствах связи.The method and device relate to radio engineering and can find application in communications.

Известны способы, которые реализуются устройствами подавления узкополосных помех, описанными в а.с. №1688416 Н04 В1/10, а также в патентах РФ №2034403 Н04В 1/10, №2204203 Н04В 1/10, устройством компенсации узкополосных помех, описанным в статье Ефимова В.П. «Оценка влияния нелинейного преобразования на помехоустойчивость приема в спутниковых сетях», опубликованной в журнале «Электромагнитные волны и электромагнитные системы», №1, т. 3, 1998 г, стр. 95, недостатком которых является невысокая степень подавления помех.Known methods that are implemented by devices for suppressing narrowband interference described in AS No. 1688416 Н04 В1 / 10, as well as in RF patents No. 2034403 Н04В 1/10, No. 2204203 Н04В 1/10, a device for compensating narrow-band interference described in the article by Efimov V.P. “Evaluation of the effect of nonlinear conversion on the noise immunity of reception in satellite networks”, published in the journal “Electromagnetic waves and electromagnetic systems”, No. 1, vol. 3, 1998, p. 95, the disadvantage of which is the low degree of interference suppression.

Известны способы, которые реализуются устройствами подавления широкополосных помех, описанные в патентах RU 2115234, RU 2143783, RU 2190297, недостатком которых является невысокая степень подавления помех.Known methods that are implemented by devices for suppressing broadband interference described in patents RU 2115234, RU 2143783, RU 2190297, the disadvantage of which is the low degree of interference suppression.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ энергетического обнаружения Прайса-Урковица, описанный в учебном пособии «Основы теории радиотехнических систем. Учебное пособие. // В.И. Борисов, В.М. Зинчук, А.Е. Лимарев, Н.П. Мухин. Под ред. В.И. Борисова. Воронежский научно-исследовательский институт связи, 2004», стр. 75-76».Closest to the technical nature of the proposed method is the method of energy detection of Price-Urkovits described in the training manual "Fundamentals of the theory of radio systems. Tutorial. // IN AND. Borisov, V.M. Zinchuk, A.E. Limarev, N.P. Mukhin. Ed. IN AND. Borisov. Voronezh Scientific Research Institute of Communications, 2004 ", p. 75-76."

Для способа-прототипа нормированная статистика на выходе обнаружителя имеет видFor the prototype method, the normalized statistics at the detector output has the form

Figure 00000001
Figure 00000001

где: Т - интервал интегрирования;where: T is the integration interval;

Figure 00000002
Figure 00000002

Здесь:Here:

H1 - гипотеза о том, что присутствует и сигнал S(t) и помеха n(t) типа аддитивного Гауссовского (белого) шума;H 1 - the hypothesis that there is both a signal S (t) and interference n (t) of the type of additive Gaussian (white) noise;

Н0 - гипотеза о том, что присутствует только помеха n(t).H 0 is the hypothesis that there is only interference n (t).

Аддитивная смесь сигнала и помехи фильтруется и усиливается в линейном тракте приемника (ЛТП), после чего возводится в квадрат в соответствующем устройстве, например путем ее разветвления на два одинаковых сигнала и подачи их на соответствующие входы устройства умножения. Полученный сигнал интегрируется. После чего принимается решение о наличии сигнала с использованием устройства сравнения с порогом. Решение о наличии сигнала принимается, если напряжение, поступающее на устройство сравнения, превышает порог, и решение об отсутствии сигнала принимается в противном случае.An additive mixture of signal and noise is filtered and amplified in the receiver linear path (LTP), and then squared in the corresponding device, for example, by branching it into two identical signals and applying them to the corresponding inputs of the multiplication device. The received signal is integrated. Then a decision is made on the presence of a signal using a threshold comparison device. A decision on the presence of a signal is made if the voltage supplied to the comparison device exceeds a threshold, and a decision on the absence of a signal is made otherwise.

Недостатком способа-прототипа является невысокая помехоустойчивость средств связи в условиях наличия помех типа аддитивного Гауссовского шума, а также сложность практической реализации, связанная с длительным временем оценки мощности помехи.The disadvantage of the prototype method is the low noise immunity of communications in the presence of interference such as additive Gaussian noise, as well as the complexity of the practical implementation associated with the long time to evaluate the interference power.

Задача - повышение помехоустойчивости средств связи путем обеспечения выделения сигнала в условиях наличия помех типа аддитивного Гауссовского шума за счет обеспечения возможности оценки мощности помехи за время, соизмеримое с периодом изменения сигнала.The task is to increase the noise immunity of communications by providing a signal in the presence of interference such as additive Gaussian noise by providing the ability to estimate the interference power for a time comparable to the period of the signal change.

Для решения поставленной задачи в способе, заключающемся в том, что аддитивная смесь сигнала и помехи обрабатывается в линейном тракте приемника, после чего аддитивная смесь сигнала и помехи возводится в квадрат и принимается решение о наличии сигнала путем сравнения с порогом, согласно изобретению фильтруют полученный после возведения в квадрат сигнал фильтром нижних частот (ФНЧ), полоса которого согласована с полосой сигнала; одновременно фильтруют полученный сигнал полосовым фильтром, полоса пропускания которого выбирается таким образом, что верхняя частота полосового фильтра соответствует верхней частоте сигнала, нижняя частота полосового фильтра выбирается минимально возможной; формируют в цифровом виде отсчеты сигналов, прошедших полосовой фильтр и ФНЧ, путем преобразования в соответствующих аналого-цифровых преобразователях (АЦП), данные значения вычитают одно из другого в вычислительном устройстве, полученные значения суммируют, из полученной суммы вычитают сумму разностей отсчетов, полученных по такому же алгоритму в течение временного интервала анализа помехи, который расположен непосредственно перед обрабатываемым информационным символом, и в котором содержится только помеха.To solve the problem in the method, namely, that the additive mixture of signal and interference is processed in the linear path of the receiver, after which the additive mixture of signal and interference is squared and a decision is made on the presence of a signal by comparison with a threshold, according to the invention, the filter obtained after erection squared signal with a low-pass filter (low-pass filter), the band of which is matched with the band of the signal; at the same time, the received signal is filtered by a band-pass filter, the passband of which is selected so that the upper frequency of the band-pass filter corresponds to the upper frequency of the signal, the lower frequency of the band-pass filter is selected as low as possible; digitally form samples of signals that have passed the band-pass filter and low-pass filter, by converting them to the corresponding analog-to-digital converters (ADCs), these values are subtracted from one another in a computing device, the obtained values are added up, the sum of the differences of the samples obtained from this the same algorithm during the time interval of the interference analysis, which is located immediately before the processed information symbol, and which contains only interference.

Предлагаемый способ выделения сигнала осуществляется следующим образом.The proposed method of signal extraction is as follows.

Приводится описание способа для случая работы на фиксированной частоте. Для случая работы с перестройкой частоты процесс осуществляется для каждой рабочей частоты так же как для фиксированной частоты.A description is given of a method for the case of operation at a fixed frequency. For the case of operation with frequency tuning, the process is carried out for each operating frequency as well as for a fixed frequency.

Используется узкополосный сигнал или широкополосный сигнал. Вид модуляции - амплитудная манипуляция (АМн) или частотная манипуляция (ЧМн). Информация передается в виде информационных символов, каждый из которых содержит несколько сигналов различных типов. Типы сигналов определяются используемым видом манипуляции.A narrowband signal or a wideband signal is used. The type of modulation is amplitude manipulation (AMN) or frequency manipulation (FMN). Information is transmitted in the form of information symbols, each of which contains several signals of various types. The types of signals are determined by the type of manipulation used.

Перед первым информационным символом и между символами формируется временной интервал (интервал анализа помехи), который не содержит сигнал, и который используется для определения значений параметров помехи.Before the first information symbol and between the symbols, a time interval (interference analysis interval) is formed, which does not contain a signal, and which is used to determine the values of the interference parameters.

Каждый информационный символ может содержать несколько сигналов первого и второго типа.Each information symbol may contain several signals of the first and second type.

Для АМн - сигнал первого типа - сигнал с первым значением амплитуды, сигнал второго типа - сигнал со вторым значением амплитуды. Для АМн сравнение амплитуды смеси сигнала и помехи осуществляется с порогом, значение которого зависит от уровня используемых амплитуд сигналов и уточняется на этапе разработки и испытаний средств связи.For AMN, a signal of the first type is a signal with a first amplitude value, a signal of a second type is a signal with a second amplitude value. For AMS, the comparison of the amplitude of the signal and interference mixture is carried out with a threshold, the value of which depends on the level of the signal amplitudes used and is specified at the stage of development and testing of communication equipment.

Для ЧМн - сигнал первого типа - сигнал, передаваемый на частоте №1, сигнал второго типа - сигнал, передаваемый на частоте №2. При дальнейшем рассмотрении считается, что в случае использования ЧМн одинаковая обработка осуществляется в каждом частотном канале. При принятии решения осуществляется сравнение амплитуд сигнала и помехи (помехи) одного из каналов с амплитудой помехи (сигнала и помехи) другого канала.For FSK, a signal of the first type is a signal transmitted at a frequency of No. 1, a signal of a second type is a signal transmitted at a frequency of No. 2. Upon further consideration, it is considered that in the case of using the FSK, the same processing is carried out in each frequency channel. When making the decision, the signal amplitudes and interference (interference) of one of the channels are compared with the amplitude of the interference (signal and interference) of the other channel.

Длительности информационного символа и интервала анализа помехи определяются на этапе разработки в соответствии с заданными техническими требованиями к средству связи, одним из которых является уровень качества передачи информации. Под заданным уровнем качества понимается передача информации с вероятностью не меньше заданного уровня или с числом ошибок, не превосходящим заранее заданное значение.The duration of the information symbol and the interference analysis interval are determined at the development stage in accordance with the given technical requirements for the communication medium, one of which is the level of information transmission quality. A given quality level is understood to mean information transfer with a probability of at least a given level or with a number of errors not exceeding a predetermined value.

Аддитивная смесь помехи и сигнала (в дальнейшем по тексту - смесь помехи и сигнала) усиливается, например, в усилителе промежуточной частоты (УПЧ), если обработка осуществляется на промежуточной частоте. Затем смесь помехи и сигнала разделяется на два одинаковых сигнала любым известным способом, например, в разветвителе. Полученные таким образом сигналы умножаются друг на друга, например, с использованием смесителя (умножителя).An additive mixture of noise and signal (hereinafter referred to as a mixture of noise and signal) is amplified, for example, in an intermediate frequency amplifier (IF), if the processing is carried out at an intermediate frequency. Then the mixture of noise and signal is divided into two identical signals by any known method, for example, in a splitter. The signals thus obtained are multiplied by each other, for example, using a mixer (multiplier).

Результат перемножения смеси сигнала и помехи самой на себя:The result of multiplying the signal mixture and interference on itself:

- результат умножения сигнал на сигнал - квадрат амплитуды сигнала - для узкополосного сигнала, сумма квадратов амплитуд сигнала (постоянная составляющая) и сумма комбинационных составляющих сигнала - для широкополосного сигнала;- the result of multiplying the signal by signal — the square of the signal amplitude — for the narrowband signal, the sum of the squares of the signal amplitudes (constant component) and the sum of the Raman components of the signal — for the broadband signal;

- результат умножения составляющих помехи самих на себя - сумма квадратов амплитуд помехи (постоянная составляющая) и сумма результата умножения составляющих помехи на составляющие помехи (комбинационные составляющие помехи);- the result of multiplying the components of the interference by themselves - the sum of the squares of the amplitudes of the interference (constant component) and the sum of the result of multiplying the components of the interference by the components of the interference (Raman component of the interference);

- результат умножения составляющих помехи на составляющие сигнала - сумма комбинационных составляющих сигнала и помехи.- the result of multiplying the components of the interference by the components of the signal is the sum of the combinational components of the signal and interference.

Результаты умножения фильтруются фильтром нижних частот и одновременно (параллельно) - полосовым фильтром.Multiplication results are filtered by a low-pass filter and at the same time (in parallel) by a band-pass filter.

Полоса ФНЧ согласована с полосой сигнала, т.е. верхняя частота ФНЧ соответствует верхней частоте сигнала, нижняя частота ФНЧ близка к нулю.The LPF band is aligned with the signal band, i.e. the upper frequency of the low-pass filter corresponds to the upper frequency of the signal, the lower frequency of the low-pass filter is close to zero.

Верхняя частота полосового фильтра соответствует верхней частоте сигнала. Нижняя частота полосового фильтра выбирается минимально возможной и таким образом, чтобы значение коэффициента подавления суммы квадратов амплитуд сигнала и помехи был не меньше заданного уровня. Значение коэффициента подавления определяется на этапе разработки путем моделирования или экспериментальным путем.The high frequency of the bandpass filter corresponds to the high frequency of the signal. The lower frequency of the band-pass filter is chosen as low as possible and so that the value of the suppression coefficient of the sum of squares of the signal amplitudes and noise is not less than a given level. The value of the suppression coefficient is determined at the design stage by modeling or experimentally.

Таким образом, на выход полосового фильтра проходят только комбинационные составляющие помехи, сигнала и комбинационные составляющие помехи и сигнала разностной частоты. То естьThus, only the combinational components of the noise, the signal and the combinational components of the noise and the differential frequency signal pass to the output of the bandpass filter. I.e

Figure 00000003
Figure 00000003

где: Nss, Nsp - число гармонических составляющих сигнала и помехи, соответственно;where: Nss, Nsp - the number of harmonic components of the signal and interference, respectively;

Usi, Upi, ωsi, ωpi, ϕsi, ϕpi - амплитуды, частоты и фазы i-x составляющих сигнала и помехи, соответственно.U si , U pi , ω si , ω pi , ϕ si , ϕ pi are the amplitudes, frequencies, and phases ix of the signal and interference components, respectively.

Формируются в цифровом виде значения амплитуд результата перемножения смеси сигнала и помехи самой на себя, прошедшие полосовой фильтр и ФНЧ, путем преобразования в соответствующих аналого-цифровых преобразователях (АЦП)The values of the amplitudes of the result of multiplying the signal mixture and the interference to itself, which have passed the bandpass filter and low-pass filter, are generated in digital form by conversion in the corresponding analog-to-digital converters (ADC)

Считается, что во время вхождения в связь осуществлена синхронизация, и положение во времени начала сигнала известно с достаточной точностью для осуществления преобразования в АЦП.It is believed that synchronization was made at the time of entering into communication, and the position in time of the beginning of the signal is known with sufficient accuracy for conversion to ADC.

Число отсчетов, используемых для представления сигнала, определяется путем математического моделирования или экспериментальным путем.The number of samples used to represent the signal is determined by mathematical modeling or experimentally.

В вычислительном устройстве отсчеты - значения амплитуд результатов перемножения смеси сигнала и помехи самой на себя, прошедшие полосовой фильтр и ФНЧ, взятые в один и тот же момент времени, вычитаются одно из другого, полученные значения суммируются. Из полученного значения вычитается сумма разностей отсчетов, полученных по такому же алгоритму в течение временного интервала анализа помехи, который располагается непосредственно перед обрабатываемым информационным символом, и в котором содержится только помеха.In the computing device, the samples are the amplitudes of the results of multiplying the signal mixture and the noise itself, passing the band-pass filter and low-pass filter, taken at the same time, are subtracted from one another, the obtained values are summed. The sum of the differences of the samples obtained by the same algorithm during the time interval of the interference analysis, which is located directly in front of the processed information symbol, and which contains only the interference, is subtracted from the obtained value.

Определяется тип сигнала в зависимости от используемого вида манипуляции путем сравнение полученного значения с соответствующим порогом.The type of signal is determined depending on the type of manipulation used by comparing the obtained value with the corresponding threshold.

При использовании АМн осуществляется сравнение полученного значения с порогом, значение которого зависит от уровня используемых амплитуд сигналов и уточняется на этапе разработки и испытаний средств связи.When using AMN, the obtained value is compared with a threshold, the value of which depends on the level of signal amplitudes used and is specified at the stage of development and testing of communication facilities.

При использовании ЧМн осуществляется сравнение амплитуд сигнала и помехи (помехи) одного из каналов с амплитудой помехи (сигнала и помехи) другого канала.When using the FSK, the amplitudes of the signal and the interference (interference) of one of the channels are compared with the amplitude of the interference (signal and interference) of the other channel.

Результаты оценки эффективности предлагаемого способа получены методом математического моделирования на ЭВМ с использованием системы MATLAB.The results of evaluating the effectiveness of the proposed method were obtained by mathematical modeling on a computer using the MATLAB system.

В качестве источников помех рассматриваются радиопередающие средства, индустриальные помехи, вызванные работой различных электроустановок, а также атмосферные помехи. Данные помехи влияют на работу приемных устройств радиостанций.As sources of interference, radio transmitting means, industrial interference caused by the operation of various electrical installations, as well as atmospheric interference are considered. These interferences affect the operation of radio receivers.

Помеха при моделировании представлена в виде совокупности гармонических колебаний со случайными значениями амплитуд (Upi) и фаз (ϕpi), которые распределены по нормальному (амплитуды) и равномерному (фазы) законам (см., например, учебное пособие «Основы теории радиотехнических систем». Учебное пособие. // В.И. Борисов, В.М. Зинчук, А.Е. Лимарев, Н.П. Мухин. Под ред. В.И. Борисова. Воронежский научно-исследовательский институт связи, 2004., стр. 51, 68)The interference during simulation is presented as a set of harmonic oscillations with random values of amplitudes (U pi ) and phases (ϕ pi ), which are distributed according to normal (amplitudes) and uniform (phases) laws (see, for example, the training manual “Fundamentals of the theory of radio engineering systems ". Textbook. // V.I. Borisov, V.M. Zinchuk, A.E. Limarev, N.P. Mukhin. Edited by V.I. Borisov. Voronezh Telecommunications Research Institute, 2004., p. 51, 68)

Figure 00000004
Figure 00000004

где Nsp - число гармонических составляющих помехи, используемых для ее представления (аппроксимации);where Nsp is the number of harmonic components of the interference used to represent it (approximation);

ϕpi - частота i-й составляющей помехи;ϕ pi is the frequency of the ith component of the interference;

ϕpi - фаза i-ой составляющей помехи;ϕ pi is the phase of the i-th component of the interference;

Upi - амплитуда i-й составляющей помехи.U pi is the amplitude of the ith component of the interference.

При этом считается, что для помехи типа белый шум время существования составляющих помехи меньше, чем временной интервал взятия отсчетов в аналого-цифровом преобразователе (АЦП) (отсчеты - независимые случайные величины). Для узкополосных помех считается, что время существования любой составляющей помехи значительно превышает временной интервал взятия отсчетов в АЦП.It is believed that for white noise type interference, the lifetime of the interference components is shorter than the time interval for taking samples in an analog-to-digital converter (ADC) (samples are independent random variables). For narrowband interference, it is believed that the lifetime of any component of the interference significantly exceeds the time interval for taking samples in the ADC.

Сравнение эффективности предлагаемого способа осуществлено с эффективностью способа-прототипа, для случая, когда оценка мощности помехи осуществлялась за один период изменения сигнала, то есть скорость передачи информации для предлагаемого способа и способа-прототипа одинакова.Comparison of the effectiveness of the proposed method is carried out with the effectiveness of the prototype method, for the case when the interference power was estimated for one signal change period, that is, the information transfer rate for the proposed method and prototype method is the same.

При моделировании использовались следующие исходные данные:When modeling, the following initial data were used:

- число реализаций - 103;- the number of implementations - 10 3 ;

- вид манипуляции - амплитудная манипуляция;- type of manipulation - amplitude manipulation;

- амплитуда сигнала:- signal amplitude:

сигнал первого типа (предается 1) - амплитуда сигнала равна 1;signal of the first type (1 is indulged) - the signal amplitude is 1;

сигнал второго типа (предается 0) - амплитуда сигнала равна 2;signal of the second type (0 is betrayed) - the amplitude of the signal is 2;

- значение порогового уровня, для которого осуществляется принятие решения о наличии сигнала первого или второго типа (если амплитуда отсчета не превышает значение порогового уровня, то принимается решение о наличии сигнала первого типа, в противном случае - принимается решение о наличии сигнала второго типа) - 1,8;- the value of the threshold level for which a decision is made on the presence of a signal of the first or second type (if the reading amplitude does not exceed the value of the threshold level, then a decision is made on the presence of a signal of the first type, otherwise, a decision is made on the presence of a signal of the second type) - 1 ,8;

- отношение значений верхней частоты полосового фильтра промежуточной частоты (ПЧ) к нижней частоте полосового фильтра ПЧ - 2;- the ratio of the values of the upper frequency of the bandpass filter of the intermediate frequency (IF) to the lower frequency of the bandpass filter of the IF - 2;

- число отсчетов за период:- the number of samples for the period:

для помехи типа белый шум - 1;for interference such as white noise - 1;

для узкополосной помехи - 10;for narrowband interference - 10;

- число ошибок при принятии решения о наличии сигнала первого или второго типа - 1*10-3.- the number of errors when deciding on the presence of a signal of the first or second type is 1 * 10 -3 .

Результаты моделирования приведены в таблицах 1-4.The simulation results are shown in tables 1-4.

Моделирование осуществлялось для узкополосного сигнала.Modeling was carried out for a narrowband signal.

Результаты моделирования для помехи типа белый шум приведены в таблице 1.The simulation results for white noise are shown in Table 1.

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

В таблице 1 использованы следующие обозначения:In table 1, the following notation is used:

Kп - коэффициент подавления комбинационных составляющих сигнала и помехи и помехи (в %);K p - coefficient of suppression of the combination components of the signal and interference and interference (in%);

Nпер - число периодов гармонического сигнала;N lane is the number of periods of the harmonic signal;

Nсп - число гармонических составляющих помехи, используемых для ее представления (аппроксимации);N SP - the number of harmonic components of the interference used to represent it (approximation);

Qпс - отношение мощностей помехи и сигнала для предлагаемого способа, при котором число ошибок при принятии решения о наличии сигнала первого или второго типа - 1*10-3;Q ps - the ratio of the interference power and the signal for the proposed method, in which the number of errors when deciding on the presence of a signal of the first or second type is 1 * 10 -3 ;

Qтс - отношение мощностей помехи и сигнала для традиционного способа, при котором число ошибок при принятии решения о наличии сигнала первого или второго типа - 1*10-3;Q tf - the ratio of the interference power and the signal for the traditional method, in which the number of errors in deciding whether a signal of the first or second type is 1 * 10 -3 ;

Qпс/Qтс - отношение мощностей помехи и сигнала для предлагаемого и традиционного способов.Q ps / Q tf is the ratio of the interference power and the signal for the proposed and traditional methods.

Анализ данных, приведенных в таблице 1, позволяет сделать вывод о том, что эффективность предлагаемого способа более чем в 3 раза превышает эффективность способа-прототипа при наличии помех типа белый шум, в зависимости от значений параметров способа.Analysis of the data shown in table 1 allows us to conclude that the effectiveness of the proposed method is more than 3 times higher than the efficiency of the prototype method in the presence of white noise type interference, depending on the values of the method parameters.

В таблице 2 приведены результаты оценки степени компенсации помех типа белый шум.Table 2 shows the results of evaluating the degree of compensation for interference of white noise type.

Figure 00000007
Figure 00000007

В таблице 2 использованы следующие обозначения:In table 2, the following notation is used:

Kп - коэффициент подавления комбинационных составляющих сигнала и помехи и помехи;K p - coefficient of suppression of the combination components of the signal and interference and interference;

Nпер - число периодов гармонического сигнала;N lane is the number of periods of the harmonic signal;

Nсп - число гармонических составляющих помехи, используемых для ее представления (аппроксимации);N SP - the number of harmonic components of the interference used to represent it (approximation);

Рбк - значение мощности помехи без компенсации;R bk - the value of the interference power without compensation;

Рпк - значение мощности помехи после компенсации, при котором число ошибок при принятии решения о наличии сигнала первого или второго типа - 1*10-3;R pc - the value of the interference power after compensation, in which the number of errors when deciding on the presence of a signal of the first or second type is 1 * 10 -3 ;

Рбкпк - отношение значений мощностей помех без компенсации и после компенсации, соответственно.R bk / R pc - the ratio of the values of the interference power without compensation and after compensation, respectively.

Из анализа данных, приведенных в таблице 2, следует, что снижение мощности помех типа белый шум за счет ее компенсации превышает 17, в зависимости от значений параметров способа.From the analysis of the data given in table 2, it follows that the reduction in the noise power of the white noise type due to its compensation exceeds 17, depending on the values of the method parameters.

Результаты моделирования для узкополосных помех приведены в таблице 3.The simulation results for narrowband interference are shown in Table 3.

Figure 00000008
Figure 00000008

Обозначения, использованные в таблице 3, аналогичны обозначениям, использованным в таблице 1.The designations used in table 3 are similar to the designations used in table 1.

Анализ данных, приведенных в таблице 3, позволяет сделать вывод о том, что эффективность предлагаемого способа практически в 5 раз превышает эффективность способа-прототипа в условиях наличия узкополосных помех.Analysis of the data shown in table 3, allows us to conclude that the effectiveness of the proposed method is almost 5 times higher than the efficiency of the prototype method in the presence of narrow-band interference.

В таблице 4 приведены результаты оценки степени компенсации узкополосных помех.

Figure 00000009
Table 4 shows the results of evaluating the degree of compensation of narrowband interference.
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

Обозначения, использованные в таблице 4, аналогичны обозначениям, использованным в таблице 2.The designations used in table 4 are similar to the designations used in table 2.

Из анализа данных, приведенных в таблице 4, следует, что снижение мощности узкополосных помех за счет ее компенсации составляет свыше 37, в зависимости от значений параметров способа.From the analysis of the data given in table 4, it follows that the reduction in the power of narrow-band interference due to its compensation is over 37, depending on the values of the parameters of the method.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет значительно повысить помехоустойчивость средств связи за счет компенсации помехи путем оценки амплитуды комбинационных составляющих сигнала, помехи и сигнала и помехи в канале, в котором используется полосовой фильтр, а так же предварительной оценки суммы квадратов амплитуд составляющих помехи, осуществляемой в интервале времени, содержащем только помеху.Thus, the use of the proposed method can significantly increase the noise immunity of communications by compensating for interference by estimating the amplitude of the combination components of the signal, interference and signal and noise in the channel in which the bandpass filter is used, as well as preliminary estimating the sum of squares of the amplitudes of the interference components carried out in a time interval containing only interference.

Известны устройства подавления узкополосных помех, описанные в а.с. №1688416 Н04 В1/10, а также в патентах РФ №2034403 Н04В 1/10, №2204203 Н04В 1/10, устройство компенсации узкополосных помех, описанное в статье Ефимова В.П. «Оценка влияния нелинейного преобразования на помехоустойчивость приема в спутниковых сетях», опубликованной в журнале «Электромагнитные волны и электромагнитные системы», №1, т. 3, 1998 г, стр. 95, недостатком которых является невысокая степень подавления помех. Известны устройства подавления широкополосных помех, описанные в патентах RU 2115234, RU 2143783, RU 2190297, недостатком которых является невысокая степень подавления помех.Known devices for suppressing narrowband interference described in A. with. No. 1688416 Н04 В1 / 10, as well as in RF patents No. 2034403 Н04В 1/10, No. 2204203 Н04В 1/10, narrow-band interference compensation device described in the article by Efimov V.P. “Evaluation of the effect of nonlinear conversion on the noise immunity of reception in satellite networks”, published in the journal “Electromagnetic waves and electromagnetic systems”, No. 1, vol. 3, 1998, p. 95, the disadvantage of which is the low degree of interference suppression. Known devices for suppressing broadband interference described in patents RU 2115234, RU 2143783, RU 2190297, the disadvantage of which is the low degree of interference suppression.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому является мультипликативное устройство защиты от узкополосных помех, описанное в патенте РФ №2287899 Н04 В1/10, принятое за прототип.The closest analogue in technical essence to the proposed one is a multiplicative device for protection against narrow-band interference, described in RF patent No. 2287899 H04 B1 / 10, adopted as a prototype.

Структурная схема устройства-прототипа приведена на фиг. 1, где обозначено:The block diagram of the prototype device is shown in FIG. 1, where indicated:

1 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ);1 - intermediate frequency amplifier (UPCH);

2 - разветвитель;2 - splitter;

3 - блок умножения;3 - multiplication block;

4 - полосовой фильтр;4 - band-pass filter;

9 - усилитель.9 - amplifier.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные УПЧ 1, разветвитель 2, блок умножения 3, полосовой фильтр 4, усилитель 9, выход которого является выходом устройства, второй выход разветвителя 2 соединен со вторым входом блока умножения 3, вход УПЧ 1 является входом устройства.The prototype device contains a series-connected amplifier 1, a splitter 2, a multiplication unit 3, a bandpass filter 4, an amplifier 9, the output of which is the output of the device, the second output of the splitter 2 is connected to the second input of the multiplication unit 3, the input of the amplifier 1 is the input of the device.

Устройство-прототип работает следующим образом.The prototype device operates as follows.

Входной сигнал, содержащий аддитивную смесь сигнала и помехи, который содержит N1 частотных составляющих сигнала и N2 частотных составляющих помех, с входа устройства поступает через УПЧ 1, где осуществляется его усиление, на разветвитель 2, где смесь сигнала и помехи разделяется на две одинаковые составляющие, которые поступают на соответствующие входы умножителя 3. Результат перемножения аддитивной смеси сигнала и помехи самой на себя - сумма квадратов амплитуд помехи и квадратов амплитуды сигнала, комбинационные составляющие помехи, сигнала и помехи разностной частоты поступает на полосовой фильтр 4.An input signal containing an additive mixture of signal and interference, which contains N 1 frequency components of the signal and N 2 frequency components of the interference, from the input of the device passes through the amplifier 1, where it is amplified, to splitter 2, where the mixture of signal and interference is divided into two identical components that go to the corresponding inputs of the multiplier 3. The result of multiplying the additive mixture of the signal and the interference by itself is the sum of the squares of the interference amplitudes and squares of the signal amplitude, the combination components of the interference, drove and interference differential frequency arrives at the band-pass filter 4.

Полоса фильтра выбирается таким образом, что полосовой фильтр 4 пропускает сигнал в диапазоне частот fн…fв, где:The filter band is selected so that the band-pass filter 4 passes the signal in the frequency range fn ... fv, where:

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Обозначения, использованные в формулах (5), (6) приведены выше. То есть, полосовой фильтр 4 пропускает комбинационные составляющие помехи и сигнала разностной частотыThe notation used in formulas (5), (6) is given above. That is, the band-pass filter 4 passes the combinational components of the interference and the differential frequency signal

Figure 00000013
Figure 00000013

и комбинационные составляющие сигнала разностной частотыand combinational components of the difference frequency signal

Figure 00000014
Figure 00000014

где UC1, UC2, UP, ωC1, ωC2, ωP, ϕC1 ϕC2, ϕP - амплитуда, частота и фаза частотных составляющих сигнала и узкополосной помехи, соответственно.where U C1 , U C2 , U P , ω C1 , ω C2 , ω P , ϕ C1 ϕ C2 , ϕ P are the amplitude, frequency and phase of the frequency components of the signal and narrowband interference, respectively.

Таким образом, через полосовой фильтр 4 проходят комбинационные составляющие помехи и сигнала разностной частоты и не проходят сумма квадратов амплитуд помехи и квадратов амплитуды сигнала и комбинационные составляющие помехи, поскольку они находятся вне его полосы пропускания.Thus, the combinational components of the interference and the differential frequency signal pass through the bandpass filter 4 and the sum of the squares of the interference amplitudes and the squares of the signal amplitude and the Raman components of the signal do not pass, since they are outside its passband.

В случае присутствия на входе приемника только сигнала и узкополосной помехи результирующий сигнал на выходе устройства умножения 3 может быть записан следующим образом:If only the signal and narrowband interference are present at the input of the receiver, the resulting signal at the output of the multiplication device 3 can be written as follows:

Figure 00000015
Figure 00000015

С использованием предположения, что амплитуды частотных составляющих сигнала одинаковы и амплитуды частотных составляющих помехи одинаковы, с учетом того, что комбинационные составляющие помехи отфильтровываются, и, проведя усреднение при условии, что фазы частотных составляющих помехи случайны, после соответствующего преобразования выражения (8), выражение для сигнала на выходе полосового фильтра 4 записывается в виде:Using the assumption that the amplitudes of the frequency components of the signal are the same and the amplitudes of the frequency components of the interference are the same, taking into account the fact that the combinational components of the interference are filtered out, and averaging provided that the phases of the frequency components of the interference are random, after the corresponding transformation of expression (8), the expression for the signal at the output of the bandpass filter 4 is written as:

Figure 00000016
Figure 00000016

В случае использования амплитудной манипуляции сигнала, в качестве показателя, характеризующего степень различения двух сигналов с различными амплитудами, может использоваться отношение амплитуд этих сигналов на выходе полосового фильтра 4. С использованием выражения (9) полученоIn the case of using amplitude signal manipulation, as a measure of the degree of discrimination between two signals with different amplitudes, the ratio of the amplitudes of these signals at the output of the bandpass filter 4 can be used. Using expression (9), we obtained

Figure 00000017
Figure 00000017

После несложного преобразования окончательное выражение для отношения амплитуд этих сигналов на выходе полосового фильтра 4, записывается в видеAfter a simple conversion, the final expression for the ratio of the amplitudes of these signals at the output of the band-pass filter 4 is written as

Figure 00000018
Figure 00000018

Из выражения (11) следует, что при стремлении мощности помехи к бесконечности отношение амплитуд этих сигналов на выходе полосового фильтра 4 стремится кFrom the expression (11) it follows that when the interference power tends to infinity, the ratio of the amplitudes of these signals at the output of the bandpass filter 4 tends to

Figure 00000019
Figure 00000019

и не зависит от уровня помехи в пределах динамического диапазона приемника.and does not depend on the level of interference within the dynamic range of the receiver.

При наличии на входе приемника не только узкополосных помех или когда разность частот между узкополосными помехами превышает нижнее значение полосы пропускания полосового фильтра 4, выражение для отношения амплитуд сигналов на выходе полосового фильтра 4 может быть получено с использованием выражений (9) и (10)If there is not only narrow-band interference at the input of the receiver, or when the frequency difference between narrow-band interference exceeds the lower value of the passband of the bandpass filter 4, the expression for the ratio of the amplitudes of the signals at the output of the bandpass filter 4 can be obtained using expressions (9) and (10)

Figure 00000020
Figure 00000020

То есть ничем не отличается от случая использования традиционных схем обработки сигналов (см. например Г. Ван Трис «Теория обнаружения, оценок и модуляции, Т. 1, М. «Сов. радио», 1972, стр. 39, 53).That is, it is no different from the case of using traditional signal processing schemes (see, for example, G. Van Tris, “Theory of Detection, Estimation, and Modulation, vol. 1, M. Sov. Radio, 1972, p. 39, 53).

Недостатком устройства-прототипа является то, что данное устройство обеспечивает эффективное подавление узкополосных помех только при наличии информации о значениях верхней и нижних частотах помехи, и обладает низкой эффективностью в противном случае.The disadvantage of the prototype device is that this device provides effective suppression of narrowband interference only when there is information about the values of the upper and lower frequencies of the interference, and has low efficiency otherwise.

Задача - расширение функциональных возможностей за счет повышения эффективности подавления узкополосных помех для случая, когда информация о значениях верхней и нижних частотах помехи отсутствует, а так же обеспечение компенсации помех типа белый шум.The task is to expand the functionality by increasing the efficiency of suppressing narrowband interference for the case when information on the values of the upper and lower frequencies of the interference is absent, as well as providing compensation for interference such as white noise.

Для решения поставленной задачи в устройство, содержащее последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты (УПЧ), разветвитель, блок умножения и полосовой фильтр, при этом второй выход разветвителя соединен со вторым входом блока умножения, вход УПЧ является входом устройства, согласно изобретению, введены последовательно соединенные первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и вычислительное устройство, выход которого является выходом устройства, кроме того, последовательно соединенные фильтр нижних частот (ФНЧ) и второй АЦП, выход которого соединен со вторым входом вычислительного устройства, вход первого АЦП подсоединен к выходу полосового фильтра, вход ФНЧ подсоединен к выходу блока умножения.To solve the problem, a device containing a series-connected intermediate frequency amplifier (IFA), a splitter, a multiplication unit and a band-pass filter, the second output of the splitter connected to the second input of the multiplication unit, the input of the converter is the input of the device according to the invention, the first connected in series an analog-to-digital converter (ADC) and a computing device whose output is the output of the device, in addition, a low-pass filter (LPF) and a second th ADC, the output of which is connected to the second input of the computing device, the input of the first ADC is connected to the output of the bandpass filter, the input of the low-pass filter is connected to the output of the multiplication unit.

Структурная схема заявляемого устройства приведена на фиг. 2, где обозначено:The block diagram of the inventive device is shown in FIG. 2, where indicated:

1 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ);1 - intermediate frequency amplifier (UPCH);

2 - разветвитель;2 - splitter;

3 - блок умножения;3 - multiplication block;

4 - полосовой фильтр;4 - band-pass filter;

5, 6 - первый и второй аналого-цифровой преобразователь (АЦП);5, 6 - the first and second analog-to-digital converter (ADC);

7 - вычислительное устройство (ВУ);7 - computing device (WU);

8 - фильтр нижних частот (ФНЧ).8 - low-pass filter (low-pass filter).

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные УПЧ 1, разветвитель 2, блок умножения 3, полосовой фильтр 4, первый АЦП 5 и вычислительное устройство 7, выход которого является выходом заявляемого устройства. Кроме того, второй выход разветвителя 2 подсоединен ко второму входу блока умножения 3, выход которого через последовательно соединенные фильтр нижних частот 8 и второй АЦП 6 соединен со вторым входом вычислительного устройства 7, вход УПЧ 1 является входом заявляемого устройства.The proposed device contains a series-connected amplifier 1, a splitter 2, a multiplication unit 3, a band-pass filter 4, a first ADC 5 and a computing device 7, the output of which is the output of the inventive device. In addition, the second output of the splitter 2 is connected to the second input of the multiplication unit 3, the output of which is connected through a low-pass filter 8 and the second ADC 6 to the second input of the computing device 7, the input of the amplifier 1 is the input of the inventive device.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Используется гармонический (узкополосный) сигнал или широкополосный сигнал. Вид модуляции - амплитудная манипуляция (АМн) или частотная манипуляция (ЧМн). Информация передается в виде информационных символов, каждый из которых содержит несколько сигналов различных типов, в зависимости от используемого вида манипуляции. Перед первым символом и между символами формируется временной интервал (интервал анализа помехи), который не содержит сигнал, и который используется для анализа значений параметров помехи. Каждый информационный символ может содержать несколько сигналов первого и второго типа. Для АМн - сигнал первого типа - сигнал с первым значением амплитуды, сигнал второго типа - сигнал со вторым значением амплитуды. Для ЧМн - сигнал первого типа - сигнал, передаваемый на частоте №1, сигнал второго типа - сигнал, передаваемый на частоте №2.A harmonic (narrowband) signal or a wideband signal is used. The type of modulation is amplitude manipulation (AMN) or frequency manipulation (FMN). Information is transmitted in the form of information symbols, each of which contains several signals of various types, depending on the type of manipulation used. Before the first symbol and between the symbols, a time interval (the interval of interference analysis) is formed, which does not contain a signal, and which is used to analyze the values of the interference parameters. Each information symbol may contain several signals of the first and second type. For AMN, a signal of the first type is a signal with a first amplitude value, a signal of a second type is a signal with a second amplitude value. For FSK, a signal of the first type is a signal transmitted at a frequency of No. 1, a signal of a second type is a signal transmitted at a frequency of No. 2.

Длительности информационного символа и интервала анализа помехи определяются на этапе разработки в соответствии с заданными техническими требованиями к средству связи, одним из которых является уровень качества передачи информации. Под заданным уровнем качества в данном случае понимается передача информации с вероятностью не меньше заданного уровня или с числом ошибок, не превосходящим заранее заданное значение.The duration of the information symbol and the interference analysis interval are determined at the development stage in accordance with the given technical requirements for the communication medium, one of which is the level of information transmission quality. In this case, a predetermined quality level is understood as information transmission with a probability of at least a predetermined level or with a number of errors not exceeding a predetermined value.

В случае использования ЧМн, осуществляется одинаковая обработка в каждом канале. При принятии решения осуществляется сравнение амплитуд сигнала и помехи (помехи) одного из каналов с амплитудой помехи (сигнала и помехи) другого канала.In the case of using FSK, the same processing is carried out in each channel. When making the decision, the signal amplitudes and interference (interference) of one of the channels are compared with the amplitude of the interference (signal and interference) of the other channel.

Для АМн сравнение амплитуды смеси сигнала и помехи осуществляется с порогом, значение которого зависит от уровня используемых амплитуд сигналов и уточняется на этапе разработки и испытаний средств связи.For AMS, the comparison of the amplitude of the signal and interference mixture is carried out with a threshold, the value of which depends on the level of the signal amplitudes used and is specified at the stage of development and testing of communication equipment.

Аддитивная смесь помехи и сигнала усиливается в УПЧ 1 и поступает на разветвитель 2, где эта смесь разделяется на две одинаковые составляющие, которые поступают на соответствующие входы умножителя 3.An additive mixture of noise and signal is amplified in the amplifier 1 and fed to a splitter 2, where this mixture is divided into two identical components, which are fed to the corresponding inputs of the multiplier 3.

Результат перемножения смеси сигнала и помехи самой на себя:The result of multiplying the signal mixture and interference on itself:

- результат умножения сигнала на сигнал: сумма квадратов амплитуд сигнала и сумма результата умножения составляющих сигнала на составляющие сигнала (комбинационные составляющие сигнала) - для широкополосного сигнала, или квадрат амплитуды сигнала - для узкополосного сигнала (постоянная составляющая);- the result of multiplying the signal by the signal: the sum of the squares of the amplitudes of the signal and the sum of the results of multiplying the components of the signal by the components of the signal (combinational components of the signal) for a broadband signal, or the square of the signal amplitude for a narrowband signal (constant component);

- результат умножения составляющих помехи самих на себя: сумма квадратов амплитуд помехи (постоянная составляющая), сумма результата умножения составляющих помехи на составляющие помехи (комбинационные составляющие помехи);- the result of the multiplication of the components of the interference themselves: the sum of the squares of the amplitudes of the interference (constant component), the sum of the result of the multiplication of the components of the interference by the components of the interference (combinational components of interference);

- результат умножения составляющих помехи на составляющие сигнала (комбинационные составляющие сигнала и помехи).- the result of multiplying the components of the interference by the components of the signal (combinational components of the signal and interference).

Эти результаты умножения поступают на полосовой фильтр 4 и на ФНЧ 8.These multiplication results are applied to the bandpass filter 4 and to the low-pass filter 8.

Полоса полосового фильтра 4 согласована с полосой сигнала, т.е. значение верхней частоты полосового фильтра 4 соответствует значению верхней частоты сигнала. Нижняя частота полосового фильтра 4 выбирается минимально возможной и, таким образом, чтобы значение коэффициента подавления суммы квадратов амплитуд сигнала и помехи был не меньше заданного уровня. Данное значение коэффициента подавления определяется на этапе разработки путем моделирования или экспериментальным путем. Таким образом, на выход полосового фильтра 4 проходят только комбинационные составляющие помехи, сигнала и комбинационные составляющие помехи и сигнала разностной частоты. То есть:The band of the bandpass filter 4 is matched with the band of the signal, i.e. the value of the upper frequency of the bandpass filter 4 corresponds to the value of the upper frequency of the signal. The lower frequency of the band-pass filter 4 is selected as low as possible and, so that the value of the suppression coefficient of the sum of squares of the amplitudes of the signal and the interference is not less than a predetermined level. This value of the suppression coefficient is determined at the development stage by modeling or experimentally. Thus, only the combinational components of the interference, the signal and the combinational components of the interference and the differential frequency signal pass to the output of the bandpass filter 4. I.e:

Figure 00000021
Figure 00000021

где Nss, Nsp - число гармонических составляющих сигнала и помехи, соответственно;where N ss , N sp - the number of harmonic components of the signal and interference, respectively;

Usi, Upi, ωsi, ωpi, ϕsi, ϕpi - амплитуды, частоты и фазы i-x составляющих сигнала и помехи соответственно.U si , U pi , ω si , ω pi , ϕ si , ϕ pi are the amplitudes, frequencies, and phases ix of the signal and interference components, respectively.

Полоса ФНЧ 8 согласована с полосой сигнала. На выход ФНЧ 8 проходит результат перемножения смеси сигнала и помехи самой на себя - сумма квадратов амплитуд сигнала и помехи и комбинационные составляющие сигнала, помехи сигнала и помехи разностной частоты.The LPF band 8 is aligned with the signal band. The output of the low-pass filter 8 passes the result of multiplying the signal mixture and the interference by itself - the sum of the squares of the signal amplitudes and the noise and the combination components of the signal, signal noise and noise of the difference frequency.

Считается, что во время вхождения в связь осуществлена синхронизация, и положение во времени начала сигнала известно с достаточной точностью.It is believed that synchronization was made at the time of entering into communication, and the position in time of the beginning of the signal is known with sufficient accuracy.

Сигнал - результат перемножения смеси сигнала и помехи самой на себя, прошедший на выход ФНЧ 8, поступает на вход второго АЦП 6, где формируются в цифровом виде значения амплитуд, которые поступают на второй вход ВУ 7.The signal is the result of multiplying the signal mixture and the interference by itself, which passed to the output of the low-pass filter 8, goes to the input of the second ADC 6, where the values of the amplitudes that are fed to the second input of the VU 7 are generated in digital form.

Комбинационные составляющие помехи и комбинационные составляющие помехи и сигнала, прошедшие через полосовой фильтр 4, поступают на вход первого АЦП 5, где формируются в цифровом виде отсчеты, которые поступают на первый вход ВУ 7.The combinational components of the noise and the combinational components of the noise and signal that passed through the bandpass filter 4 are fed to the input of the first ADC 5, where digital samples are generated that are received at the first input of the VU 7.

Число отсчетов, используемых для представления сигнала, определяется путем математического моделирования или экспериментальным путем.The number of samples used to represent the signal is determined by mathematical modeling or experimentally.

В ВУ 7 значения этих отсчетов вычитаются одно из другого, полученные значения суммируются.In WU 7, the values of these samples are subtracted from one another, the obtained values are summed.

В течение интервала анализа помехи, который расположен непосредственно перед обрабатываемым информационным символом, осуществляется аналогичная обработка помехи. То есть на второй вход ВУ 7 поступают с выхода АЦП 6 в цифровом виде отсчеты результата перемножения помехи самой на себя. На первый вход ВУ 7 с выхода АЦП 5 поступают в цифровом виде отсчеты суммы комбинационных составляющих помехи. В ВУ 7 определяется разность этих значений - сумма квадратов амплитуд составляющих помехи и амплитуды некомпенсированных комбинационных составляющих помехи. Некомпенсированные комбинационные составляющих помехи - это разность между отсчетами комбинационными составляющими помехи, прошедшими на выход ФНЧ 8 и отсчетами комбинационных составляющих помехи, прошедшими на выход полосового фильтра 4. Полученные значения разностей суммируются. Данное значение запоминается в ВУ 7.During the interference analysis interval, which is located immediately before the information symbol being processed, similar interference processing is performed. That is, the second input of the VU 7 receives from the output of the ADC 6 in digital form the samples of the result of multiplying the interference by itself. At the first input of the VU 7 from the output of the ADC 5, digital samples of the sum of the combination components of the interference are received. In WU 7, the difference of these values is determined - the sum of the squares of the amplitudes of the interference components and the amplitudes of uncompensated combination interference components. Uncompensated Raman components of interference is the difference between the samples of Raman components of the noise passed to the output of the low-pass filter 8 and the samples of the Raman components of the noise that passed to the output of the bandpass filter 4. The obtained values of the differences are summed. This value is stored in WU 7.

При обработке смеси сигнала и помехи из суммарных значений разностей амплитуд перемноженной самой на себя смеси сигнала помехи и значений амплитуд комбинационных составляющих помехи, сигнала и комбинационных составляющих помехи и сигнала вычитается запомненное значение суммы квадратов амплитуд составляющих помехи и значений амплитуды некомпенсированных комбинационных составляющих помехи.When processing the signal and interference mixture, the stored value of the sum of the squares of the amplitudes of the interference components and the amplitude values of the uncompensated Raman components is subtracted from the total values of the differences in the amplitudes of the mixture of the interference signal and the amplitudes of the Raman components of the noise, the signal and the Raman components of the noise and the signal.

Иллюстративный пример, поясняющий работу устройства, приведен на фиг. 3. Здесь приведены амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) полосового фильтра 4 и ФНЧ 8.An illustrative example illustrating the operation of the device is shown in FIG. 3. Here are the amplitude-frequency characteristics (AFC) of the band-pass filter 4 and the low-pass filter 8.

Вычислительное устройство 7 может быть выполнено в виде программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), и реализован, например, на микросхеме XC2V3000-6FG676I или ПЛИС серии XCV400 фирмы Xilinx, или в виде микропроцессорных устройств (или в виде единого микропроцессорного устройства) с соответствующим программным обеспечением, например процессора серии TMS320VC5416 фирмы Texas Instruments;Computing device 7 can be made in the form of a programmable logic integrated circuit (FPGA), and is implemented, for example, on an XC2V3000-6FG676I or FPGA XCV400 series from Xilinx, or in the form of microprocessor devices (or as a single microprocessor device) with appropriate software for example, a processor series TMS320VC5416 from Texas Instruments;

Первый АЦП 5 и второй АЦП 6 могут быть реализованы на микросхеме THS1403IPFB.The first ADC 5 and the second ADC 6 can be implemented on the THS1403IPFB chip.

В качестве источников помех рассматриваются любые радиопередающие средства, индустриальные помехи, вызванные работой различных электроустановок, а также атмосферные помехи. Данные помехи влияют на работу приемных устройств радиостанций. Помеха при моделировании представлена в виде совокупности гармонических колебаний со случайными значениями амплитуд (Upi) и фаз (ϕpi), которые распределены по нормальному (амплитуды) и равномерному (фазы) законам (см., например, учебное пособие «Основы теории радиотехнических систем». Учебное пособие. // В.И. Борисов, В.М. Зинчук, А.Е. Лимарев, Н.П. Мухин. Под ред. В.И. Борисова. Воронежский научно-исследовательский институт связи, 2004., стр. 51, 68). Аналитическое описание помехи приведено выше.As sources of interference, any radio transmitting means, industrial interference caused by the operation of various electrical installations, as well as atmospheric interference, are considered. These interferences affect the operation of radio receivers. The interference during simulation is presented as a set of harmonic oscillations with random values of amplitudes (U pi ) and phases (ϕ pi ), which are distributed according to normal (amplitudes) and uniform (phases) laws (see, for example, the training manual “Fundamentals of the theory of radio engineering systems ". Textbook. // V.I. Borisov, V.M. Zinchuk, A.E. Limarev, N.P. Mukhin. Edited by V.I. Borisov. Voronezh Telecommunications Research Institute, 2004., pg. 51, 68). An analytical description of the interference is given above.

При этом считается, что для помехи типа белый шум время существования составляющих помехи меньше чем временной интервал взятия отсчетов в АЦП. Для узкополосных помех считается, что время существования любой составляющей помехи значительно превышает временной интервал взятия отсчетов в АЦП.Moreover, it is believed that for white noise type interference the lifetime of the component noise is less than the time interval for taking samples in the ADC. For narrowband interference, it is believed that the lifetime of any component of the interference significantly exceeds the time interval for taking samples in the ADC.

Результаты оценки эффективности предлагаемого способа получены методом математического моделирования на ЭВМ с использованием системы MATLAB.The results of evaluating the effectiveness of the proposed method were obtained by mathematical modeling on a computer using the MATLAB system.

Результаты моделирования приведены в таблицах 1-4 описания.The simulation results are shown in tables 1-4 of the description.

Из анализа данных, приведенных в таблицах 1-4, следует, что обеспечено расширение функциональных возможностей, за счет повышения эффективности подавления узкополосных помех, для случая, когда информация о значениях верхней и нижних частотах помехи отсутствует, а так же повышена эффективность компенсации помех типа белый шум.From the analysis of the data given in Tables 1-4, it follows that the functionality has been enhanced by increasing the efficiency of suppressing narrow-band interference, for the case when there is no information about the values of the upper and lower frequencies of the interference, and the efficiency of white noise interference compensation has been improved noise.

Claims (2)

1. Способ выделения сигнала в условиях наличия помех, заключающийся в том, что аддитивная смесь сигнала и помехи обрабатывается в линейном тракте приемника, после чего сигнал возводится в квадрат и принимается решение о наличии сигнала путем сравнения с порогом, отличающийся тем, что сигнал после возведения в квадрат фильтруют фильтром нижних частот (ФНЧ), полоса которого согласована с полосой сигнала; одновременно сигнал после возведения в квадрат фильтруют полосовым фильтром, полоса пропускания которого выбирается так, что верхняя частота полосового фильтра соответствует верхней частоте сигнала, нижняя частота полосового фильтра выбирается максимально близкой к нулю; выбор ФНЧ и полосового фильтра осуществляют с идентичными в максимальной степени фазово-частотными характеристиками друг относительно друга и так, что обеспечивается минимально возможное значение суммы разностей значений амплитудно-частотных характеристик ФНЧ и полосового фильтра, взятых для всех частот; формируют в цифровом виде, путем преобразования в соответствующих аналого-цифровых преобразователях (АЦП), отсчеты сигналов, прошедших полосовой фильтр и ФНЧ, данные значения вычитают одно из другого в вычислительном устройстве, полученные значения суммируют и запоминают, из полученной суммы вычитают значение мощности помехи, которое получают следующим образом: фильтруют помеху тем же ФНЧ, которым фильтруют смесь сигнала и помехи, одновременно фильтруют помеху тем же полосовым фильтром, которым фильтруют смесь сигнала и помехи, формируют в цифровом виде, путем преобразования в соответствующих АЦП, отсчеты помехи, прошедшей ФНЧ и полосовой фильтр, данные значения вычитают одно из другого, полученные значения суммируют и запоминают, данное значение мощности помехи получают в течение временного интервала анализа помехи, который расположен непосредственно перед обрабатываемым информационным символом и в котором содержится только помеха.1. The method of signal isolation in the presence of interference, namely, that the additive mixture of the signal and interference is processed in the linear path of the receiver, after which the signal is squared and a decision is made on the presence of the signal by comparison with a threshold, characterized in that the signal after erection squared filtered by a low-pass filter (low-pass filter), the band of which is consistent with the band of the signal; at the same time, the signal after squaring is filtered by a band-pass filter, the passband of which is selected so that the upper frequency of the band-pass filter corresponds to the upper frequency of the signal, the lower frequency of the band-pass filter is selected as close to zero as possible; the choice of the low-pass filter and the band-pass filter is carried out with the maximum identical phase-frequency characteristics relative to each other and so that the minimum possible value of the sum of the differences of the amplitude-frequency characteristics of the low-pass filter and the band-pass filter taken for all frequencies is provided; form in digital form, by converting in the corresponding analog-to-digital converters (ADCs), samples of signals that have passed the band-pass filter and low-pass filter, these values are subtracted from one another in the computing device, the obtained values are added up and stored, the interference power value is subtracted from the received amount, which is obtained as follows: filter the interference with the same low-pass filter with which the signal and noise mixture are filtered, at the same time filter the interference with the same band-pass filter with which the signal and noise mixture is filtered, forming digitally, by converting to the appropriate ADC, the samples of the interference that passed the low-pass filter and the band-pass filter, these values are subtracted from one another, the obtained values are summarized and stored, this value of the interference power is obtained during the time interval of the interference analysis, which is located immediately before the processed information symbol and which contains only interference. 2. Устройство выделения сигналов в условиях наличия помех, содержащее последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты (УПЧ), разветвитель, блок умножения и полосовой фильтр, при этом второй выход разветвителя соединен со вторым входом блока умножения, вход УПЧ является входом устройства, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и вычислительное устройство, в котором отсчеты смеси сигнал и помехи, или помехи после их возведения в квадрат вычитают одно из другого, полученные значения суммируют и запоминают, выход вычислительного устройства является выходом устройства, кроме того, последовательно соединенные фильтр нижних частот (ФНЧ) и второй АЦП, выход которого соединен со вторым входом вычислительного устройства, вход первого АЦП соединен с выходом полосового фильтра, вход ФНЧ соединен с выходом блока умножения.2. A device for isolating signals in the presence of interference, containing a series-connected amplifier of an intermediate frequency (IF), a splitter, a multiplication unit and a bandpass filter, while the second output of the splitter is connected to the second input of the multiplication unit, the input of the IF is the input of the device, characterized in that a first analog-to-digital converter (ADC) is connected in series and a computing device in which the samples of the mixture signal and interference, or interference after they are squared, subtract one from the other, The values obtained are summarized and stored, the output of the computing device is the output of the device, in addition, a low-pass filter (LPF) and a second ADC are connected in series, the output of which is connected to the second input of the computing device, the input of the first ADC is connected to the output of the bandpass filter, the input of the LPF is connected to output of the multiplication block.
RU2017118667A 2017-05-29 2017-05-29 Method and device for extracting signals in presence of interference RU2675386C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017118667A RU2675386C2 (en) 2017-05-29 2017-05-29 Method and device for extracting signals in presence of interference

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017118667A RU2675386C2 (en) 2017-05-29 2017-05-29 Method and device for extracting signals in presence of interference

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017118667A3 RU2017118667A3 (en) 2018-11-30
RU2017118667A RU2017118667A (en) 2018-11-30
RU2675386C2 true RU2675386C2 (en) 2018-12-19

Family

ID=64576861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017118667A RU2675386C2 (en) 2017-05-29 2017-05-29 Method and device for extracting signals in presence of interference

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2675386C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2700580C1 (en) * 2019-02-20 2019-09-18 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Method for energy detection of a signal with compensation of combination signal components and interference in the main and compensation channels
RU2743961C1 (en) * 2019-12-18 2021-03-01 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of forming region for detecting and estimating frequency of signal and device implementing thereof
RU2769564C1 (en) * 2021-10-12 2022-04-04 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Method for automatic gain control with a signal delay for the time of estimating the power of an additive mixture of signal and noise
RU2776776C1 (en) * 2021-10-12 2022-07-26 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Automatic gain control system with signal delay for the time of evaluating the power of an additive mixture of signal and interference

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4739518A (en) * 1986-05-22 1988-04-19 Motorola, Inc. Receiver interference suppression system
SU1529148A1 (en) * 1988-03-04 1989-12-15 Рязанский Радиотехнический Институт Method of measuring signal-to-noise ratio and device for effecting same
RU2100903C1 (en) * 1996-01-24 1997-12-27 Владимир Васильевич Перьков Method for compensation of inter-channel additive noise in receivers of amplitude- modulated, frequency and phase-manipulated signals and device which implements said method
RU2287899C1 (en) * 2005-06-07 2006-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" Multiplicative device for narrow-band noise protection
RU2485525C2 (en) * 2011-07-15 2013-06-20 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Device to calculate values of signal and noise amplitudes
RU2608553C1 (en) * 2015-09-22 2017-01-23 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Method of extracting signal under conditions of interference by compensation of interference due to approximation of values of its amplitude

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4739518A (en) * 1986-05-22 1988-04-19 Motorola, Inc. Receiver interference suppression system
SU1529148A1 (en) * 1988-03-04 1989-12-15 Рязанский Радиотехнический Институт Method of measuring signal-to-noise ratio and device for effecting same
RU2100903C1 (en) * 1996-01-24 1997-12-27 Владимир Васильевич Перьков Method for compensation of inter-channel additive noise in receivers of amplitude- modulated, frequency and phase-manipulated signals and device which implements said method
RU2287899C1 (en) * 2005-06-07 2006-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" Multiplicative device for narrow-band noise protection
RU2485525C2 (en) * 2011-07-15 2013-06-20 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Device to calculate values of signal and noise amplitudes
RU2608553C1 (en) * 2015-09-22 2017-01-23 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Method of extracting signal under conditions of interference by compensation of interference due to approximation of values of its amplitude

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2700580C1 (en) * 2019-02-20 2019-09-18 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Method for energy detection of a signal with compensation of combination signal components and interference in the main and compensation channels
RU2743961C1 (en) * 2019-12-18 2021-03-01 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of forming region for detecting and estimating frequency of signal and device implementing thereof
RU2769564C1 (en) * 2021-10-12 2022-04-04 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Method for automatic gain control with a signal delay for the time of estimating the power of an additive mixture of signal and noise
RU2776776C1 (en) * 2021-10-12 2022-07-26 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Automatic gain control system with signal delay for the time of evaluating the power of an additive mixture of signal and interference
RU2794344C1 (en) * 2022-12-12 2023-04-17 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Method for energy detection of a signal with its compensation in an additional channel
RU2811900C1 (en) * 2023-03-15 2024-01-18 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Method for energy detection of signal with compensation of combinational components under conditions of exposure to non-stationary interference

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017118667A3 (en) 2018-11-30
RU2017118667A (en) 2018-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8902724B2 (en) Method and apparatus for cross-talk cancellation
RU2675386C2 (en) Method and device for extracting signals in presence of interference
RU2608553C1 (en) Method of extracting signal under conditions of interference by compensation of interference due to approximation of values of its amplitude
US10237001B2 (en) Method and measuring device for intermodulation measurement
RU2700580C1 (en) Method for energy detection of a signal with compensation of combination signal components and interference in the main and compensation channels
KR102156211B1 (en) Method for searching for a useful signal in a multiplexing band
CN110808750B (en) Method and device for suppressing adjacent channel interference based on inverse filtering
RU2634382C2 (en) Digital detector of phase-animated signals
Ivanov et al. Mitigation of Dispersion Distortions of Transionospheric Communication Channels when Total Electron Content Measurements are Corrupted with Stochastic Error
US10320365B2 (en) Filter that minimizes in-band noise and maximizes detection sensitivity of exponentially-modulated signals
RU2683021C1 (en) Signal energy detection with the interference and signal and interference combination components compensation method and device
US11025230B2 (en) Filter that minimizes in-band noise and maximizes detection sensitivity of exponentially-modulated signals
KR20150116067A (en) Signal receiving device for measuring characteristics of wireless communication channel and measurement method of characteristics of wireless communication channel
US9941862B2 (en) Filter that minimizes in-band noise and maximizes detection sensitivity of exponentially-modulated signals
KR20180124501A (en) Apparatus and method for estimating hopping frequency
RU2550757C1 (en) Device for detecting hydroacoustic noise signals based on quadrature receiver
RU2671241C1 (en) Method for compensation of band-limited interference using approximation of values of its amplitude
RU2794344C1 (en) Method for energy detection of a signal with its compensation in an additional channel
Goel et al. Design of satellite payload filter emulator using hamming window
RU2811741C1 (en) Method for separating speech and pauses by analyzing changes in values of frequency and time parameters of additive mixture of signal and noise
RU2811900C1 (en) Method for energy detection of signal with compensation of combinational components under conditions of exposure to non-stationary interference
Habib et al. Impulsive noise mitigation in wireless communication systems using EMD technique
US20230208401A1 (en) Filter that minimizes in-band noise and maximizes detection sensitivity of exponentially-modulated signals
RU2720329C2 (en) Method of selecting a useful component from an input signal comprising a useful component and noise
RU2658171C2 (en) Method of extracting useful component from input signal containing useful component and noise