RU2675789C1 - Adaptive compensator of packet radiation interference - Google Patents
Adaptive compensator of packet radiation interference Download PDFInfo
- Publication number
- RU2675789C1 RU2675789C1 RU2017129215A RU2017129215A RU2675789C1 RU 2675789 C1 RU2675789 C1 RU 2675789C1 RU 2017129215 A RU2017129215 A RU 2017129215A RU 2017129215 A RU2017129215 A RU 2017129215A RU 2675789 C1 RU2675789 C1 RU 2675789C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inputs
- blocks
- signal
- phase difference
- delay
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details 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
- H04B1/06—Receivers
- H04B1/10—Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для обеспечения приема в условиях действия мощных помех, занимающих всю полосу частот полезного сигнала, при работе радиостанции в пакетном режиме либо в режиме с псевдослучайной перестройкой частоты (ППРЧ).The invention relates to the field of radio engineering and can be used to provide reception under conditions of powerful interference, occupying the entire frequency band of a useful signal, when the radio is in burst mode or in a mode with pseudo-random frequency tuning (PFC).
В настоящее время все более остро стоит проблема обеспечения приема сигналов в условиях действия помех. Одним из известных подходов для решения данной проблемы является использование адаптивных компенсаторов помех. Известно устройство, выполняющее функции адаптивной компенсации помех [RU 2115233 C1, Н04В 1/10, опубл. 10.07.1998]. В данном устройстве сигналы с двух входов выравниваются по амплитуде в двух нормирующих усилителях. Далее производится процедура ортогонализации сигналов, в результате получаются два сигнала с одинаковой амплитудой и ортогональные друг другу. Для компенсации помехи оба сигнала еще раз поворачиваются по фазе относительно выходного сигнала и складываются. Однако при работе радиолинии с передачей широкополосных сигналов действующая помеха может перекрывать весь спектр сигнала. При этом известные адаптивные компенсаторы помех выполняют коррекцию амплитуд и фаз принимаемых сигналов таким образом, чтобы после их последующего суммирования происходила полная компенсация сигнала помехи. Однако при построении приемной системы с несколькими антенными входами принимаемые сигналы будут отличаться не только значениями амплитуд и начальных фаз, но и величиной задержек по времени. Как известно [Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: учебник для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1986. - 512 с. стр. 31], задержка сигнала по времени в спектральной области эквивалентна умножению спектра сигнала на величину:Currently, there is an increasingly acute problem of ensuring the reception of signals in the presence of interference. One of the known approaches to solving this problem is the use of adaptive interference cancellers. A device is known that performs the function of adaptive interference compensation [RU 2115233 C1,
где ω - частота;where ω is the frequency;
t0 - задержка по времени;t 0 - time delay;
е - число Эйлера.e is the Euler number.
Таким образом, при большом значении t0 в показателе степени (1) может происходить различный поворот фазы спектральных составляющих с различными частотами ω. Как следствие данного явления, глубокая компенсация помех только за счет коррекции амплитуды и фазы сигнала становится невозможной.Thus, for a large value of t 0 in the exponent (1), a different phase rotation of the spectral components with different frequencies ω can occur. As a consequence of this phenomenon, deep compensation of interference only by correcting the amplitude and phase of the signal becomes impossible.
Известен адаптивный компенсатор помех [RU 2282939 C1, Н04В 1/10, G01S 7/36, опубл. 27.08.2006 Бюл. №24], обеспечивающий эффективную компенсацию непрерывных узкополосных сигналов. В данном устройстве сигналы с двух входов выравниваются по амплитуде в двух нормирующих усилителях. Далее производится процедура ортогонализации сигналов, в результате получаются два сигнала с одинаковой амплитудой и ортогональные друг другу. Для компенсации помехи оба сигнала еще раз поворачиваются по фазе относительно выходного сигнала и складываются. Кроме того, в устройстве используется амплитудный детектор, отключающий схему компенсации в момент, когда схема слежения подходит к «створу», что позволяет осуществлять прием без компенсации помехи в том случае, когда амплитуды и фазы полезного сигнала в обоих каналах равны. В данном изобретении компенсация помехи осуществляется за счет сигнала обратной связи и как следствие данная система обладает инерционностью, что и является недостатком данного устройства. Как следствие инерционности работы устройства, в начале приема короткого информационного пакета происходит неполная компенсация помехи, что в свою очередь не позволяет осуществлять надежный прием пакета информации или сигналов ППРЧ.Known adaptive interference canceller [RU 2282939 C1, H04B 1/10, G01S 7/36, publ. 08/27/2006 Bull. No. 24], providing effective compensation of continuous narrowband signals. In this device, the signals from two inputs are aligned in amplitude in two normalizing amplifiers. Next, the signal orthogonalization procedure is performed, as a result, two signals with the same amplitude and orthogonal to each other are obtained. To compensate for the interference, both signals are again rotated in phase with respect to the output signal and added together. In addition, the device uses an amplitude detector that disables the compensation circuit when the tracking circuit approaches the “alignment”, which allows reception without interference compensation when the amplitudes and phases of the useful signal in both channels are equal. In this invention, the interference compensation is carried out due to the feedback signal and as a consequence, this system has an inertia, which is a disadvantage of this device. As a consequence of the inertia of the device, at the beginning of receiving a short information packet, incomplete interference compensation occurs, which in turn does not allow reliable reception of a packet of information or frequency hopping signals.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, описанное в статье [Маковий В.А., Чупеев С.А. Адаптивный компенсатор помех для пакетной радиостанции. Теория и техника радиосвязи, 2017 г. №2, стр. 115-118], взятое за прототип. Схема устройства прототипа представлена на фиг. 1, где обозначено:The closest in technical essence to the proposed one is the device described in the article [Makovy V.A., Chupeev S.A. Adaptive jammer for a packet radio station. Theory and technique of radio communications, 2017 No. 2, pp. 115-118], taken as a prototype. The prototype device diagram is shown in FIG. 1, where indicated:
11, 12 - блоки разложения вещественного сигнала на квадратурные составляющие;1 1 , 1 2 - blocks the decomposition of the material signal into quadrature components;
2 - блок выравнивания амплитуды сигналов;2 - block alignment of the amplitude of the signals;
3 - блок вычисления разности фаз;3 - block calculating the phase difference;
41, 42 - фильтры постоянной задержки;4 1 , 4 2 - constant delay filters;
5 - блок поворота фазы;5 - phase rotation unit;
6 - блок вычитания.6 - block subtraction.
Устройство-прототип содержит блоки разложения вещественного сигнала на квадратурные составляющие 11 и 12, выходы которых соединены с первым и вторым входом блока выравнивания амплитуды 2, первый выход которого соединен с первым входом блока вычисления разности фаз 3 и входом фильтра постоянной задержки 41, выход которого соединен с первым входом блока поворота фаз 5, второй выход блока выравнивания амплитуды сигналов 2 соединен со вторым входом блока вычисления разности фаз 3 и фильтром постоянной задержки 42, выход которого соединен со вторым входом блока вычитания 6. Выход блока вычисления разности фаз 3 соединен со вторым входом блока поворота фазы 5, выход которого соединен с первым входом блока вычитания 6. В результате, с выхода блока выравнивания амплитуд 2 формируется сигнал коррекции амплитуды, с выхода блока вычисления разности фаз 3 - сигнал разности фаз.The prototype device contains blocks for decomposing the material signal into
Работает устройство-прототип следующим образом.The prototype device works as follows.
На входы устройства поступает два сигнала S1(t) и S2(t):The inputs of the device receives two signals S 1 (t) and S 2 (t):
где A1, A2 - амплитуды входных сигналов;where A 1 , A 2 are the amplitudes of the input signals;
ƒ1 - частота входного сигнала;ƒ 1 - input signal frequency;
ϕ1, ϕ2 - начальные фазы входных сигналов;ϕ 1 , ϕ 2 are the initial phases of the input signals;
τ1, τ2 - задержка сигналов по времени.τ 1, τ 2 - the delay time of signals.
Сигналы S1(t) и S2(t) отличаются друг от друга только значением амплитуд начальных фаз и временем задержки распространения сигнала. Это обусловлено неидентичностью амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) и фазово-частотных характеристик (ФЧХ) каналов приема, а также задержкой сигнала в одном канале относительно другого. Далее производится разложение каждого сигнала на квадратуры, в результате получаем два квадратурных сигнала I1, Q1 и I2, Q2. Для выравнивания амплитуд сигналов помехи, в каждом квадратурном канале осуществляется оценка мощности принимаемого сигнала помехи по формуле: Р=I2+Q2. Затем, вычисляется отношение мощностей сигнала помех, принимаемых по обоим каналам. После чего, полученное отношение фильтруется в фильтре нижних частот с целью уменьшения влияния аддитивного гауссова шума. Далее производится извлечение квадратного корня, в результате чего получаем коэффициент, связывающий отношение амплитуд сигналов помех в обоих каналах приема. Для коррекции амплитуд квадратурные составляющие сигнала второго канала умножаются на полученный коэффициент коррекции амплитуд. В результате проведенной обработки сигнала у обоих квадратурных сигналов будет одинаковая амплитуда, равная величине А1. Вышеперечисленные операции производятся в блоке коррекции амплитуды 2. Данный блок имеет два квадратурных входа и два квадратурных выхода.The signals S 1 (t) and S 2 (t) differ from each other only in the magnitude of the amplitudes of the initial phases and the propagation delay time of the signal. This is due to the non-identity of the amplitude-frequency characteristics (AFC) and phase-frequency characteristics (PFC) of the receiving channels, as well as the delay of the signal in one channel relative to the other. Further, each signal is decomposed into quadratures, as a result, we obtain two quadrature signals I 1 , Q 1 and I 2 , Q 2 . To equalize the amplitudes of the interference signals, in each quadrature channel, the power of the received interference signal is estimated by the formula: P = I 2 + Q 2 . Then, the ratio of the power of the interference signal received on both channels is calculated. After that, the resulting ratio is filtered in a low-pass filter in order to reduce the influence of additive Gaussian noise. Next, the square root is extracted, resulting in a coefficient that relates the ratio of the amplitudes of the interference signals in both reception channels. To correct the amplitudes, the quadrature components of the signal of the second channel are multiplied by the obtained amplitude correction coefficient. As a result of the signal processing, both quadrature signals will have the same amplitude equal to the value of A 1 . The above operations are performed in the
Для компенсации помехи также необходимо сформировать сигналы, поступающие с обоих приемных трактов в противофазе. Для решения этой задачи в блоке вычисления разности фаз 3 производится оценка косинуса и синуса разности фаз между двумя квадратурными каналами приема. Для этого сигнал со второго канала умножается на одну из квадратурных составляющих сигнала первого канала, после чего фильтрами нижних частот фильтруются высокочастотные составляющие. Фактически производится оценка косинуса и синуса разности фаз принимаемого сигнала помехи по следующей формуле:To compensate for the interference, it is also necessary to generate signals coming from both receiving paths in antiphase. To solve this problem, in the phase
где h - импульсная характеристика фильтра низких частот;where h is the impulse response of the low-pass filter;
* - операция свертки;* - convolution operation;
Δϕ - разность начальных фаз;Δϕ is the difference between the initial phases;
I1, I2 - действительная часть сигналов первого и второго канала;I 1 , I 2 - the real part of the signals of the first and second channel;
Q2 - мнимая часть сигнал второго канала.Q 2 - the imaginary part of the signal of the second channel.
Вычисления, проводимые по ф. (3) производятся в блоке вычисления разности фаз 3. Данный блок имеет два квадратурных входа и один квадратурный выход.The calculations carried out by f. (3) are made in the phase
Далее производим поворот квадратурных компонент по фазе, для чего умножаем квадратурные компоненты первого сигнала, задержанного в фильтре задержки 41, на разность фаз, полученную в блоке 3. Умножение производится по правилам умножения комплексных чисел по следующей формуле:Next, we rotate the quadrature components in phase, for which we multiply the quadrature components of the first signal delayed in the
где I1 - действительная часть сигнала первого канала;where I 1 is the real part of the signal of the first channel;
Q1 - мнимая часть сигнала первого канала.Q 1 is the imaginary part of the signal of the first channel.
Вычисления, проводимые по ф. (4), производятся в блоке поворота фазы 5. Данный блок имеет два квадратурных входа и один квадратурный выход.The calculations carried out by f. (4), are produced in a
В результате проведенных операций получаем два вектора сигнала помехи, представленных в виде квадратурных составляющих, имеющих одинаковую амплитуду и одинаковую фазу. Для выполнения компенсации помехи производим вычитание одного вектора из другого. Для этого сигнал со второго выхода блока 2 задерживается в фильтре задержки 42 и вычитается из сигнала, повернутого по фазе в блоке поворота фазы 5.As a result of the operations, we obtain two interference signal vectors, presented in the form of quadrature components having the same amplitude and the same phase. To perform interference compensation, we subtract one vector from another. For this, the signal from the second output of
Недостаток устройства-прототипа при работе с широкополосным сигналом: в случае воздействия широкополосной помехи не полностью компенсируется сигнал помехи. Рассмотрим этот вопрос подробнее. Для примера проведем анализ работы устройства-прототипа в УКВ диапазоне частот (30…108 МГц) сигналом шириной спектра 1000 кГц. Предположим, что приемные антенны размещены на расстоянии 10 метров друг от друга. Максимальная задержка фронта при распространении на расстоянии 10 метров составит τ=3.3⋅10-8 сек. В соответствии с формулой (1) отклонение фазы за счет задержки сигнала при отстройке по частоте на 1000 кГц составит 1,91°. Следовательно, уровень некомпенсированной помехи при отстройке по частоте на 1000 кГц будет соответствовать разности векторов с одинаковой амплитудой и повернутыми по фазе на угол ϕ. Используя правила геометрии, получаем:The disadvantage of the prototype device when working with a broadband signal: in the case of exposure to broadband interference, the interference signal is not fully compensated. Let's consider this question in more detail. As an example, we will analyze the operation of the prototype device in the VHF frequency range (30 ... 108 MHz) with a signal with a spectrum width of 1000 kHz. Assume that the receiving antennas are located at a distance of 10 meters from each other. The maximum delay of the front during propagation at a distance of 10 meters will be τ = 3.3⋅10 -8 sec. In accordance with formula (1), the phase deviation due to the delay of the signal during tuning at a frequency of 1000 kHz will be 1.91 °. Consequently, the level of uncompensated interference during frequency tuning at 1000 kHz will correspond to the difference of vectors with the same amplitude and rotated in phase by an angle ϕ. Using the rules of geometry, we get:
где L - разность расстояний, которую проходит принимаемый сигнал на выходах антенных входов;where L is the difference in distances that the received signal passes at the outputs of the antenna inputs;
∂F - отстройка по частоте;∂F is the frequency offset;
с - скорость света.c is the speed of light.
Для определения отношения помеха/сигнал, при котором происходит уверенный прием информации с компенсацией помех, необходимо задать отношение сигнал/шум, при котором происходит уверенный прием полезной информации. Таким образом, получаем следующее соотношение, определяющее максимальное отношение помеха сигнал:To determine the interference / signal ratio at which information is received reliably with interference cancellation, it is necessary to set the signal-to-noise ratio at which information is received reliably. Thus, we obtain the following relationship, which determines the maximum signal to noise ratio:
где R - глубина подавления помехи в дБ;where R is the depth of noise suppression in dB;
SNR - отношение сигнал/шум на входе приемного устройства, при котором обеспечивается устойчивый прием информации.SNR - signal-to-noise ratio at the input of the receiving device, which ensures stable reception of information.
Задавшись значением SNR=15 дБ и проведя вычисления в соответствии с (6), получаем для нашего случая максимальное значение помеха/сигнал, при котором обеспечивается уверенный прием 14,5 дБ, что в ряде случаев является недостаточным для обеспечения надежной работы системы связи.Setting SNR = 15 dB and performing calculations in accordance with (6), we obtain in our case the maximum value of interference / signal, which ensures reliable reception of 14.5 dB, which in some cases is insufficient to ensure reliable operation of the communication system.
В заявляемом изобретении решается задача повышения качества приема сигналов в условиях действия помех за счет обеспечения глубокой компенсации широкополосной помехи.The claimed invention solves the problem of improving the quality of signal reception under the influence of interference by providing deep compensation for broadband interference.
Технический результат изобретения - достижение требуемого отношения помеха/сигнал, при котором обеспечивается прием полезного сигнала на уровне чувствительности приемника.The technical result of the invention is the achievement of the desired interference / signal ratio, which ensures the reception of a useful signal at the sensitivity level of the receiver.
Для достижения технического результата в адаптивный компенсатор помех пакетной радиостанции, содержащий блоки разложения вещественного сигнала на квадратурные составляющие, входы которых являются входами устройства, а выходы соединены с входами блока выравнивания амплитуды сигналов, блок вычисления разности фаз, фильтры постоянной задержки, соединенные с последовательно расположенными блоком поворота фазы и блоком вычитания, согласно изобретению, в него введены n фильтров задержки, многоканальный блок вычисления разности фаз, включающий n фильтров постоянной задержки, n блоков вычисления разности фаз и n блоков поворота фазы, фильтр с компенсирующей задержкой, n-1 блок вычитания, многоканальный блок вычисления мощностей, включающий 2n блоков возведения в квадрат и n суммирующих устройств, соединенный с n фильтрами нижних частот, и блок выбора минимального значения, причем входы фильтров задержки соединены с первым выходом блока выравнивания амплитуды сигналов, а выходы соединены с входами фильтров постоянной задержки многоканального блока вычисления разности фаз и первыми входами блоков вычисления разности фаз, вход фильтра с компенсирующей задержкой соединен со вторым выходом блока выравнивания амплитуды сигналов, а выход соединен со вторыми входами n блоков вычисления разности фаз, с входами фильтров постоянной задержки многоканального блока вычисления разности фаз и входом фильтра постоянной задержки, соединенного выходом со вторыми входами блоков вычитания, первые входы которых соединены с выходами блоков поворота фазы, входы которых соединены с выходами блоков вычисления разности фаз и выходами фильтров постоянной задержки многоканального блока вычисления разности фаз, при этом выход каждого блока вычитания соединен с входами двух блоков возведения в квадрат, соответствующих первой и второй квадратуре сигнала, а выходы блоков возведения в квадрат попарно соединены с входами n суммирующих устройств, выходы которых соединены с входами фильтров нижних частот, подключенных выходами к входам блока выбора минимального значения.To achieve a technical result, an adaptive interference compensator of a packet radio station contains blocks for decomposing a material signal into quadrature components, the inputs of which are device inputs, and the outputs are connected to the inputs of the signal amplitude equalization unit, a phase difference calculation unit, constant delay filters connected to the unit located in series phase rotation and subtraction unit, according to the invention, n delay filters are inserted into it, a multi-channel phase difference calculation unit, including It contains n constant delay filters, n phase difference calculation blocks and n phase rotation blocks, a compensating delay filter, n-1 subtraction block, a multi-channel power calculation block, including 2n squaring blocks and n summing devices connected to n low-pass filters and a minimum value selection unit, the inputs of the delay filters being connected to the first output of the signal amplitude equalization unit, and the outputs being connected to the inputs of the constant delay filters of the multi-channel phase difference calculation unit and by the first inputs of the phase difference calculation blocks, the compensating delay filter input is connected to the second output of the signal amplitude equalization block, and the output is connected to the second inputs of n phase difference calculation blocks, with the constant delay filter inputs of the multi-channel phase difference calculation block and the constant delay filter input connected the output with the second inputs of the subtraction blocks, the first inputs of which are connected to the outputs of the phase rotation blocks, the inputs of which are connected to the outputs of the blocks of the calculation of the phase difference and output the constant delay filters of a multi-channel phase difference calculation unit, wherein the output of each subtraction unit is connected to the inputs of two squaring units corresponding to the first and second quadrature of the signal, and the outputs of the squaring units are paired to the inputs of n summing devices, the outputs of which are connected to inputs of low-pass filters connected by outputs to the inputs of the minimum value selection block.
Изобретение поясняется чертежами: на фиг. 1 представлена блок-схема устройства-прототипа; на фиг. 2 - функциональная схема заявляемого устройства; на фиг. 3 схематично изображен процесс приема сигнала; на фиг. 4 - ФЧХ сигналов.The invention is illustrated by drawings: in FIG. 1 shows a block diagram of a prototype device; in FIG. 2 is a functional diagram of the inventive device; in FIG. 3 schematically illustrates a signal reception process; in FIG. 4 - phase response signals.
На функциональной схеме заявляемого устройства (фиг. 2) обозначено:On the functional diagram of the inventive device (Fig. 2) is indicated:
11, 12 - блоки разложения вещественного сигнала на квадратурные составляющие;1 1 , 1 2 - blocks the decomposition of the material signal into quadrature components;
2 - блок выравнивания амплитуды сигналов;2 - block alignment of the amplitude of the signals;
31…3n - n блоков вычисления разности фаз;3 1 ... 3 n - n phase difference calculation blocks;
40 - фильтр постоянной задержки;4 0 - constant delay filter;
41…4n - n фильтров постоянной задержки многоканального блока вычисления разности фаз;4 1 ... 4 n - n constant delay filters of a multi-channel phase difference calculation unit;
51…5n - n блоков поворота фазы;5 1 ... 5 n - n blocks of phase rotation;
61…6n - n блоков вычитания;6 1 ... 6 n - n blocks of subtraction;
71…7n - n фильтров задержки;7 1 ... 7 n - n delay filters;
70 - фильтр с компенсирующей задержкой;7 0 - filter with compensating delay;
81…82n - 2n блоки возведения в квадрат;8 1 ... 8 2n - 2n squaring blocks;
91…9n - n суммирующих устройств;9 1 ... 9 n - n summing devices;
101…10n - n фильтров нижних частот;10 1 ... 10 n - n low-pass filters;
11 - блок выбора минимального значения.11 is a block for selecting the minimum value.
Заявляемое устройство содержит блоки разложения вещественного сигнала на квадратурные составляющие 11 и 12, выходы которых соединены с первым и вторым входом блока выравнивания амплитуды 2, первый выход которого соединен с входами фильтров задержки 71…7n, второй выход блока выравнивания амплитуды сигналов 2 соединен с входом фильтра с компенсирующей задержкой 70. Выходы фильтров задержки 71…7n соединены с многоканальным блоком вычисления разности фаз, состоящим из фильтров постоянной задержки 41…4n, блоков вычисления разности фаз и блоков поворота фазы. В частности, выходы фильтров задержки 71…7n соединены с первыми входами блоков вычисления разности фаз 31…3n, и входами фильтров постоянной задержки 41…4n, выходы которых соединены с первыми входами блоков поворота фазы 51…5n. Выход фильтра с компенсирующей задержкой 70 соединен с входом фильтра постоянной задержки 40, выход которого соединен со вторыми входами блоков вычитания 61…6n. Выходы блоков вычисления разности фаз 31…3n соединены со вторыми входами блоков поворота фаз 51…5n, выходы которых соединены с первыми входами блоков вычитания 61…6n, выходы которых соединены с многоканальным блоком вычисления мощностей, состоящим из 2n блоков возведения в квадрат и n суммирующих устройств. В частности, каждый из квадратурных выходов соединен с входом блока возведения в квадрат 81…82n, выходы которых попарно соединены с соответствующим первым и вторым входами суммирующих устройств 91…9n. Их выходы соединены с входами фильтров нижних частот 101…10n, подключенных к входам блока выбора минимального значения 11.The inventive device comprises blocks for decomposing the material signal into
Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.
Перед началом приема пакета устройство производит обмер параметров помехи с целью получения коэффициентов коррекции амплитуды, косинуса и синуса разности фаз, а также необходимое время задержки сигнала в отсутствии полезного сигнала. Временная диаграмма работы устройства приведена на фиг. 3. Процесс получения коэффициентов коррекции амплитуды, косинуса и синуса разности фаз, а также необходимое время задержки сигнала производится устройством, приведенным на фиг. 2 и заключается в выполнении блоками устройства следующих действий. Далее так же, как и в прототипе, сигналы S1(t) и S2(t) с двух приемных трактов поступают на блоки разложения вещественного сигнала на квадратурные составляющие, с выходов которых получаем два квадратурных сигнала I1, Q1 и I2, Q2. Далее, по аналогии с прототипом, в блоке 2 осуществляется выравнивание амплитуд квадратурных составляющих. В результате чего получаем два квадратурных сигнала с одинаковыми амплитудами. С выхода блока выравнивания амплитуды сигналов 2 сигнал поступает на n фильтров задержки. Каждый из них задерживает сигнал на некоторое время. Количество фильтров задержки n и величины задержек выбираются таким образом, чтобы сумма модулей разностей задержек в фильтрах задержки 71…7n и в фильтре с компенсирующей задержкой 70 были равны двум величинам задержки сигнала между антеннами.Before receiving a packet, the device measures the interference parameters in order to obtain the correction coefficients of the amplitude, cosine and sine of the phase difference, as well as the necessary signal delay time in the absence of a useful signal. A timing diagram of the operation of the device is shown in FIG. 3. The process of obtaining the correction coefficients of the amplitude, cosine and sine of the phase difference, as well as the necessary signal delay time, is performed by the device shown in FIG. 2 and consists in the execution by the device blocks of the following actions. Further, as in the prototype, the signals S 1 (t) and S 2 (t) from two receiving paths are fed to blocks for decomposing the material signal into quadrature components, from the outputs of which we obtain two quadrature signals I 1 , Q 1 and I 2 , Q 2 . Further, by analogy with the prototype, in
где τi - задержка сигнала в i-м фильтре 7i;where τ i is the signal delay in the i-th filter 7 i ;
τ0 - задержка сигнала в фильтре с компенсирующей задержкой;τ 0 - signal delay in the filter with a compensating delay;
L - расстояние между антеннами;L is the distance between the antennas;
с - скорость света.c is the speed of light.
Величина n - выбирается исходя из необходимой глубины компенсации и ширины спектра полезного сигнала. Учитывая, что при прохождении сигнала через фильтры задержек 71…7n, в одном из фильтров будет происходить максимальная компенсация задержек между антеннами и трактами приема, а также учитывая соотношение (6), проведя элементарные преобразования, получим следующее соотношение для числа фильтров задержки n:The value of n - is selected based on the necessary depth of compensation and the width of the spectrum of the useful signal. Given that when the signal passes through the delay filters 7 1 ... 7 n , in one of the filters the maximum compensation of the delays between the antennas and the reception paths will take place, and also taking into account relation (6), having performed elementary transformations, we obtain the following relation for the number of delay filters n :
где величины L, с, SNR, описаны выше.where the values of L, s, SNR are described above.
Далее сигналы с фильтров задержки 71…7n поступают на первые входы блоков вычисления разности фаз 31…3n, на вторые входы которых поступают сигналы с выхода фильтра с компенсирующей задержкой. В блоках вычисления разности фаз 31…3n производится вычисление разности фаз между сигналами, имеющими различную задержку по времени. Каждое значение разности фаз поступает на соответствующий блок поворота фазы 51…5n. В блоках поворота фазы 51…5n производятся повороты фазы сигнала первого канала S1(t). Для этого сигналы с выходов фильтров задержки 71…7n дополнительно задерживаются в фильтрах постоянной задержки 41…4n многоканального блока вычисления разности фаз с целью скомпенсировать задержку сигнала в блоках вычисления разности фаз 31…3n. После чего задержанные сигналы поступают на первые входы блоков поворота фазы, на вторые входы которых поступают сигналы с блока вычисления разности фаз. В результате чего на выходах блоков поворота фазы 51…5n получаем n квадратурных сигналов I1, Q1, повернутых по фазе так же, как и сигналы I2, Q2. Далее в блоках вычитания 61…6n вычисляется разность сигналов обоих каналов. Но учитывая, что сигналы имеют различную задержку по времени, на выходах блоков вычитания 61…6n будет неполная компенсация помехи. При этом на выходе каждого из блоков вычитания 61…6n она будет различна, поскольку при осуществлении задержки сигнала в фильтрах задержки 71…7n фактически осуществляется компенсация задержек прихода сигнала одного канала относительно другого. При увеличении количества фильтров задержек n можно достичь необходимого значения коэффициента подавления помехи в адаптивном компенсаторе помех. Далее полученные разности сигналов поступают на блоки возведения в квадрат 81…82n. При этом на вход каждого блока возведения в квадрат поступает одна из квадратурных компонент сигнала. В блоках возведения в квадрат 81…82n данные сигналы возводятся в квадрат, после чего попарно суммируются в n суммирующих устройствах 91…9n. При этом суммирование сигналов соответствующих квадратурных компонент производится попарно. Далее сигналы поступают на фильтры нижних частот 101…10n, в которых производится фильтрация высокочастотных составляющих. В результате проведенных операций получаем n сигналов, каждый из которых соответствует мощности не полностью компенсированной помехи при соответствующей компенсирующей задержке. Далее эти сигналы поступают на входы блока выбора минимального значения, в котором определяется номер фильтра задержки на выходе, которой достигается наибольшее значение компенсации сигнала. Таким образом, получаем необходимые для компенсации значения коэффициента коррекции амплитуды, косинуса и синуса разности фаз, а также значение задержки сигнала, обеспечивающие требуемую глубину компенсации помехи. Далее осуществляется прием синхропреамбулы, заголовка и информационной части пакета, при этом производится компенсация помехи полученными на фазе измерения коэффициентами коррекции.Next, the signals from the delay filters 7 1 ... 7 n are fed to the first inputs of the phase difference calculation blocks 3 1 ... 3 n , the second inputs of which receive signals from the output of the filter with a compensating delay. In the blocks of the calculation of the
Реализация блоков 11, 12, 2, 31…3n, 40…4n, 51…5n, 61…6n в заявляемом устройстве аналогична реализации соответствующих блоков 11, 12, 2, 3, 41, 42, 5, 6 устройства-прототипа.The implementation of the
Реализация блоков 71…7n и 70, в зависимости от того, как будет реализовано устройство на практике, возможна различная. Для реализации в виде цифрового устройства, работающего с отсчетами сигнала на некоторой частоте дискретизации, фильтры задержек 71…7n являются цифровыми фильтрами с конечной импульсной характеристикой (КИХ) и должны обеспечивать задержку сигнала на рациональное число отсчетов. Примеры реализации таких фильтров известны и описаны [Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: учеб пособие. - 3-е изд. - СПб.: БВХ-Петербург, 2011. - 768 с. С ил. на стр. 282-285]. Реализация фильтра 70 возможна, как фильтр, и описано в книге [Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: учеб пособие. - 3-е изд. - СПб.: БВХ-Петербург, 2011. - 768 с. С ил. на стр. 282].The implementation of blocks 7 1 ... 7 n and 7 0 , depending on how the device will be implemented in practice, is different. For implementation in the form of a digital device that works with signal samples at a certain sampling frequency, delay filters 7 1 ... 7 n are digital filters with a finite impulse response (FIR) and must provide a signal delay by a rational number of samples. Examples of the implementation of such filters are known and described [Sergienko AB Digital signal processing: study guide. - 3rd ed. - SPb .: BVH-Petersburg, 2011 .-- 768 p. With silt. on pages 282-285]. The implementation of the filter 7 0 is possible, as a filter, and is described in the book [Sergienko AB Digital signal processing: study guide. - 3rd ed. - SPb .: BVH-Petersburg, 2011 .-- 768 p. With silt. on page 282].
Реализация блоков 91…9n и блоков 81…8n известна и фактически представляет собой выполнение арифметических операций. В зависимости от использования форматов цифровых чисел примеры реализации данных операций приведены в книге [Солонина А.И., Улахович Д.А., Яковлев Л.А., Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов. - СПб.: БХВ-Петербург, 2002. - 464 с.: ил. на стр. 175-192].The implementation of
Реализация фильтров нижних частот 101…10n известна и описана в книге [Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: учеб пособие. - 3-е изд. - СПб.: БВХ-Петербург, 2011. - 768 с. С ил. на стр. 389-390].The implementation of low-
Реализация блока выбора минимального значения 11 известна и приведена в книге [У. Титце, К. Шенк, Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. - М.: Мир, 1982. - 512 с., ил. на стр. 329-331].The implementation of the block for selecting the minimum value of 11 is known and is given in the book [W. Titz, C. Schenk, Semiconductor Circuitry: A Reference Guide. Per. with him. - M .: Mir, 1982. - 512 p., Ill. on pages 329-331].
Для доказательства эффективности работы заявляемого устройства рассмотрим более детально его работу. Рассмотрим ФЧХ сигналов, представленные на фиг. 4. Сплошной линией представлена ФЧХ исходного сигнала, пунктирной линией - ФЧХ сигнала, повернутого по фазе входными цепями радиоприемного устройства (РПУ), штриховой - задержанного сигнала. При прохождении сигнала через входные цепи РПУ, во входных фильтрах производится поворот сигнала по фазе. Учитывая, что избирательная характеристика входных цепей РПУ более широкополосная, то все спектральные компоненты сигнала будут повернуты приблизительно на один и тот же угол. В результате параллельного приема на два антенных входа, получаем практически параллельные линии фазового спектра сигнала. Также на входные сигналы будет действовать различная задержка по времени. Задержка по времени обусловлена расстоянием между антеннами, задержкой сигнала в фидерных трактах и фильтрах РПУ. Как было показано ранее, задержка сигнала по времени эквивалентна умножению сигнала на коэффициент и, как следствие, меняется наклон ФЧХ, и имеет место набег фазы по частоте. При этом, чем более широкополосный будет сигнал и большая будет разница задержек сигнала в трактах приема, тем больший будет набег фазы. Коррекция фазы принимаемого сигнала при работе прототипа позволяет перемещать ФЧХ вдоль оси ординат, не меняя наклона. Таким образом, устройство-прототип не позволяет полностью скомпенсировать сигнал помехи. Как было показано выше, в случае для сигнала шириной спектра 1000 кГц, расстояния между приемными антеннами 10 метров, глубины компенсации 50 дБ и необходимым отношении сигнал/шум 15 дБ отношение помеха/сигнал составляет всего 14.5 дБ. Для устранения данного недостатка в заявляемое устройство добавлены фильтры задержек, которые осуществляют задержку сигнала одного из каналов приема на различное количество величин, при этом задержка сигнала другого канала задерживается на некоторое фиксированное значение. Далее производится компенсация по фазе так же, как и в прототипе, и ищется случай с наибольшим значением компенсации сигнала. Таким образом, глубина компенсации увеличивается. Задавшись необходимым значением глубины компенсации, по формуле (8) можно определить необходимое количество фильтров задержек n. Для вышеприведенного примера n>30.To prove the effectiveness of the inventive device, we consider in more detail its work. Consider the phase response of the signals shown in FIG. 4. The solid line represents the phase response of the original signal, the dashed line represents the phase response of the signal rotated in phase by the input circuits of the radio receiving device (RPU), and the dashed line represents the delayed signal. When the signal passes through the input circuits of the RPU, the input filters rotate the signal in phase. Given that the selective characteristic of the input circuits of the RPU is more broadband, then all spectral components of the signal will be rotated by approximately the same angle. As a result of parallel reception at two antenna inputs, we obtain almost parallel lines of the phase spectrum of the signal. Also, various time delays will act on the input signals. The time delay is due to the distance between the antennas, the signal delay in the feeder paths and RPU filters. As shown earlier, the time delay of the signal is equivalent to multiplying the signal by a factor and, as a consequence, the slope of the phase response changes, and there is a phase incursion in frequency. In this case, the more broadband the signal and the greater the difference in signal delays in the reception paths, the greater the phase shift will be. The correction of the phase of the received signal during the operation of the prototype allows you to move the phase response along the ordinate, without changing the slope. Thus, the prototype device does not fully compensate for the interference signal. As shown above, in the case of a signal with a spectral width of 1000 kHz, the distance between the receiving antennas is 10 meters, the compensation depth is 50 dB and the required signal / noise ratio is 15 dB, the interference / signal ratio is only 14.5 dB. To eliminate this drawback, delay filters are added to the inventive device, which delay the signal of one of the receiving channels by a different number of values, while the delay of the signal of the other channel is delayed by some fixed value. Next, phase compensation is performed in the same way as in the prototype, and the case with the highest signal compensation value is searched. Thus, the depth of compensation increases. Given the necessary value of the compensation depth, using the formula (8), one can determine the required number of delay filters n. For the above example, n> 30.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017129215A RU2675789C1 (en) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Adaptive compensator of packet radiation interference |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017129215A RU2675789C1 (en) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Adaptive compensator of packet radiation interference |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2675789C1 true RU2675789C1 (en) | 2018-12-25 |
Family
ID=64753847
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017129215A RU2675789C1 (en) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Adaptive compensator of packet radiation interference |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2675789C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2115233C1 (en) * | 1994-07-11 | 1998-07-10 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Adaptive interference suppressor |
RU2118053C1 (en) * | 1996-12-18 | 1998-08-20 | Александр Васильевич Гармонов | Method for receiving wideband signal and device which implements said method |
RU2282939C1 (en) * | 2004-12-14 | 2006-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Тамбовский НИИ радиотехники "ЭФИР" | Adaptive compensator of interferences |
-
2017
- 2017-08-15 RU RU2017129215A patent/RU2675789C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2115233C1 (en) * | 1994-07-11 | 1998-07-10 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Adaptive interference suppressor |
RU2118053C1 (en) * | 1996-12-18 | 1998-08-20 | Александр Васильевич Гармонов | Method for receiving wideband signal and device which implements said method |
RU2282939C1 (en) * | 2004-12-14 | 2006-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Тамбовский НИИ радиотехники "ЭФИР" | Adaptive compensator of interferences |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
МАКОВИЙ В.А. и др. Адаптивный компенсатор помех для пакетной радиостанции. Теория и техника радиосвязи, 2017 г., #2, с. 115-118. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9337877B2 (en) | Method and system for multiband interference mitigation with multipath cancellation | |
JP2842026B2 (en) | Adaptive filter coefficient control method and apparatus | |
EP3042451B1 (en) | Feed-forward canceller | |
US5905574A (en) | Method and apparatus for canceling cross polarization interference | |
CN109962714B (en) | Electromagnetic spectrum umbrella cover digital domain self-interference suppression method and system | |
Korpi et al. | Digital self-interference cancellation under nonideal RF components: Advanced algorithms and measured performance | |
JP6251605B2 (en) | Noise canceller device | |
Friedlander | A signal subspace method for adaptive interference cancellation | |
US7474692B2 (en) | Radio reception system | |
Lobova et al. | Experimental results of dispersion distortion compensation of wideband signals with a device based on a digital filter bank | |
RU2708372C1 (en) | Method for detecting a pack of radio pulses with an arbitrary degree of coherence and a device for realizing said method | |
RU2675789C1 (en) | Adaptive compensator of packet radiation interference | |
JP6584038B2 (en) | Noise canceller device | |
Torrieri et al. | An anticipative adaptive array for frequency-hopping communications | |
Pärlin et al. | Estimating and tracking wireless channels under carrier and sampling frequency offsets | |
US20210184347A1 (en) | Method for decoupling signals in transceiver systems | |
RU2700580C1 (en) | Method for energy detection of a signal with compensation of combination signal components and interference in the main and compensation channels | |
US9130690B1 (en) | Receiving device | |
Zai | The steered auxiliary beam canceller for interference Cancellation in a phased array | |
US7477874B2 (en) | Method and device for the rejection of self-adaptive interference | |
RU2449472C1 (en) | Multi-channel adaptive radio-receiving device | |
JP2018160753A (en) | Radio communication device and delay processing method | |
RU2289884C2 (en) | Method for eliminating impact of fh subscriber station signals onto noise switching system of multiple-access communication line retransmitter and noise correction system (alternatives) | |
RU2216108C2 (en) | Unauthorized data access protection method using noise-like signals | |
Rani et al. | Digital Self-Interference Cancellation: Algorithmic Performance Analysis and Software Defined Radio Based Realization |