RU2737005C1 - Method for receiving ultrashort pulse signal in form of gauss monocycle - Google Patents

Method for receiving ultrashort pulse signal in form of gauss monocycle Download PDF

Info

Publication number
RU2737005C1
RU2737005C1 RU2019138670A RU2019138670A RU2737005C1 RU 2737005 C1 RU2737005 C1 RU 2737005C1 RU 2019138670 A RU2019138670 A RU 2019138670A RU 2019138670 A RU2019138670 A RU 2019138670A RU 2737005 C1 RU2737005 C1 RU 2737005C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
spectrum
interference
pulse signal
derivative
Prior art date
Application number
RU2019138670A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Львович Кунилов
Мария Михайловна Ивойлова
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ"
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом", Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority to RU2019138670A priority Critical patent/RU2737005C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2737005C1 publication Critical patent/RU2737005C1/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
    • H04B1/69Spread spectrum techniques
    • H04B1/7163Spread spectrum techniques using impulse radio
    • H04B1/717Pulse-related aspects
    • H04B1/7172Pulse shape

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Abstract

FIELD: radio equipment.SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and can be used in ultra-wideband communication systems, radiotelemetry and telecommunications using ultrashort-pulse signals (USP) in the form of a Gaussian monocycle and performing reception of these signals under conditions of narrow-band interference. In the method for receiving a USP signal in the form of a Gauss monocycle under narrow-band interference conditions, which includes input filtering and detection of the signal by exceeding the voltage amplitude of a given threshold, signal obtained after input filtration of the light emitting diode is repeatedly successively differentiated to obtain its derivative in the form of a quasiradiomagnetic pulse whose spectrum is transposed upwards in frequency, quasi-radio pulse is separated from interference by output filtering; envelope is selected by its detection, voltage amplitude of which is compared with preset threshold.EFFECT: technical result is high noise-immunity of receiving a USP signal under conditions of narrow-band interference falling into its spectrum, invariance of the method to the number of these interference, high speed of transmitting information with given reliability of reception.5 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в сверхширокополосных (СШП) системах связи, радиотелеметрии и телекоммуникаций, использующих сверхкоротко-импульсные (СКИ) сигналы в виде моноцикла Гаусса и осуществляющих прием этих сигналов в условиях воздействия узкополосных помех.The invention relates to the field of radio engineering and can be used in ultra-wideband (UWB) communication systems, radio telemetry and telecommunications using ultra-short-pulse (SQI) signals in the form of a Gaussian monocycle and receiving these signals under conditions of narrow-band interference.

СКИ-сигналы в виде моноцикла Гаусса (фиг. 1), ширина спектра которых может составлять до нескольких сотен МГц при максимуме спектра на частотах ~ 1,5-2 ГГц, получают распространение в высокоскоростных системах связи, радиотелеметрии и телекоммуникаций. Для использования подобных сигналов в качестве элементарных посылок передаваемых сообщений требуется создание соответствующих СШП приемных устройств с полосой пропускания от ~ 0,5 ГГц до ~ 3 ГГц. Однако данный диапазон частот отличается наибольшим количеством постоянно функционирующих излучающих радиоэлектронных средств, способных создавать для приемных устройств СКИ-сигнала достаточно мощные узкополосные помехи, способные привести к снижению достоверности принимаемой информации. К таким средствам можно отнести передатчики цифрового телевещания, сотовой связи, систем спутниковой навигации ГЛОНАСС и GPS, радиорелейных станций и т.д. [Таблица распределения полос радиочастот между радиослужбами РФ, утвержденная постановлением Правительства РФ от 21 декабря 2011 г. №1049-34].SQI signals in the form of a Gaussian monocycle (Fig. 1), the spectrum width of which can be up to several hundred MHz with the maximum spectrum at frequencies of ~ 1.5-2 GHz, are widely used in high-speed communication systems, radio telemetry and telecommunications. To use such signals as elementary messages of transmitted messages, it is necessary to create appropriate UWB receivers with a bandwidth from ~ 0.5 GHz to ~ 3 GHz. However, this frequency range is distinguished by the largest number of constantly functioning emitting radio electronic devices capable of creating sufficiently powerful narrow-band interference for the receiving devices of the SQI signal, which can lead to a decrease in the reliability of the received information. Such means include transmitters of digital television broadcasting, cellular communications, satellite navigation systems GLONASS and GPS, radio relay stations, etc. [Table of distribution of radio frequency bands between the radio services of the Russian Federation, approved by the Government of the Russian Federation of December 21, 2011 No. 1049-34].

Известные способы борьбы с подобными помехами основаны на адаптивных и режекторных методах.Known methods for dealing with such interference are based on adaptive and rejection techniques.

Известен способ приема сигналов в условиях узкополосных помех [Патент 2269201 РФ. МПК Н04В 1/10. Способ компенсации узкополосных помех / Пахонин В.А.; заявитель и патентообладатель Пахонин В.А.; заявлено 02.12.2004; опубликовано 27.01.2006], выбранный за аналог.A known method of receiving signals in conditions of narrow-band interference [Patent 2269201 RF. IPC Н04В 1/10. Method for compensating narrowband interference / Pakhonin V.A .; applicant and patentee Pakhonin VA; declared 02.12.2004; published on January 27, 2006], selected for the analogue.

Способ-аналог основан на формировании комплексного спектра Фурье, полученного в результате дискретизации входного процесса, а также формировании из комплексного спектра Фурье зеркального по отношению к частоте несущего колебания полезного сигнала комплексного спектра временных отсчетов и последующем формировании суммы и разности этих спектров. После формирования модуля разностного спектра, деления его на два, умножении на сформированный фазовый множитель и обратного преобразования Фурье полученного произведения восстанавливают копию полезного сигнала.The analogous method is based on the formation of a complex Fourier spectrum obtained as a result of sampling the input process, as well as the formation of a complex spectrum of time samples from the complex Fourier spectrum of the useful signal with respect to the frequency of the carrier oscillation, and the subsequent formation of the sum and difference of these spectra. After the formation of the modulus of the difference spectrum, dividing it by two, multiplying by the generated phase factor and inverse Fourier transform of the resulting product, a copy of the useful signal is restored.

Недостатками данного способа, препятствующими его применению для приема СКИ-сигнала, являются:The disadvantages of this method, which prevent its use for receiving the SKI signal, are:

- сложность дискретизации входного СКИ-сигнала с помехами в реальном масштабе времени;- the complexity of sampling the input SQI signal with interference in real time;

- необходимость снижения частоты повторения СКИ-сигналов, обусловленная применением прямого и обратного преобразования Фурье;- the need to reduce the repetition rate of SQI signals due to the use of direct and inverse Fourier transforms;

- необходимость значительных вычислительных и временных ресурсов;- the need for significant computing and time resources;

- сложность практической реализации;- the complexity of practical implementation;

- низкая помехоустойчивость в условиях воздействия других видов помех.- low noise immunity in the presence of other types of interference.

Известен способ приема сигналов в условиях воздействия узкополосных помех [Патент 2456743 РФ. МПК Н04В 1/10. Способ адаптивного подавления помех / Матюшин О.Т., Варивода С.Е., Густилёв А.А., Кольцов А.В., Стелин А.В., Черноплеков А.Н.; заявитель и патентообладатель ОАО «ОКБ МЭИ», ФГБОУ ВПО «НИУ МЭИ»; заявлено 02.21.2011; опубликовано 20.07.2012], выбранный за аналог.A known method of receiving signals under the influence of narrow-band interference [Patent 2456743 RF. IPC Н04В 1/10. Method of adaptive noise suppression / Matyushin O.T., Varivoda S.E., Gustilyov A.A., Koltsov A.V., Stelin A.V., Chernoplekov A.N .; applicant and patentee of OKB MEI JSC, FGBOU VPO NRU MEI; declared 02.21.2011; published on 20.07.2012], selected for the analogue.

Сущность данного способа-аналога состоит в том, что автоматически формируется адаптивная к помехе передаточная функция, которая эффективно подавляет произвольные помехи с неизвестным спектром. Для формирования такой передаточной функции производится дискретизация входной смеси сигнала и помехи, разделение последовательности отсчетов на два потока, в каждом из которых производится умножение последовательности отсчетов на весовую функцию, вычисляются дискретные преобразования Фурье, производится усреднение спектров, формируется дискретная функция подавления. Далее эта функция перемножается со спектрами, вычисляются обратные дискретные преобразования Фурье, результаты делятся на весовую функцию. Выходной сигнал формируется поочередным выбором половины отсчетов каждого потока.The essence of this analogue method is that an interference-adaptive transfer function is automatically generated, which effectively suppresses arbitrary interference with an unknown spectrum. To form such a transfer function, the input mixture of signal and noise is discretized, the sequence of samples is divided into two streams, in each of which the sequence of samples is multiplied by the weight function, discrete Fourier transforms are calculated, the spectra are averaged, and a discrete suppression function is formed. Then this function is multiplied with the spectra, the inverse discrete Fourier transforms are calculated, and the results are divided by the weight function. The output signal is generated by alternately selecting half of the samples of each stream.

Недостатками данного способа-аналога, препятствующими его применению для приема СКИ-сигнала, являются:The disadvantages of this analogue method, which prevent its use for receiving the SKI signal, are:

- сложность дискретизации входного СКИ-сигнала с помехами в реальном масштабе времени;- the complexity of sampling the input SQI signal with interference in real time;

- необходимость снижения частоты повторения СКИ-сигналов, обусловленная применением прямого и обратного преобразования Фурье;- the need to reduce the repetition rate of SQI signals due to the use of direct and inverse Fourier transforms;

- необходимость значительных вычислительных и временных ресурсов;- the need for significant computing and time resources;

- сложность практической реализации.- the complexity of practical implementation.

Все рассмотренные выше способы-аналоги, в основу которых положены адаптивные методы подавления помех, не позволяют обеспечить помехоустойчивый прием СКИ-сигнала с высокой частотой повторения, их алгоритмы требуют оцифровки СКИ-сигнала и помех для проведения расчетных операций.All the analogous methods considered above, which are based on adaptive noise suppression methods, do not allow for noise-immune reception of the SQI signal with a high repetition rate; their algorithms require digitizing the SQI signal and noise to carry out computational operations.

При узкополосных помехах, вид и параметры которых априори известны или могут быть определены в месте приема сообщений, используется метод входной режекции с помощью режекторных фильтров, настроенных на частоты этих помех.For narrow-band noises, the type and parameters of which are a priori known or can be determined at the place of receiving messages, the input rejection method is used using notch filters tuned to the frequencies of these noises.

Известен способ приема СКИ-сигналов с входной режекцией узкополосных помех, использующий корреляционный принцип [Обработка сверхширокополосных сигналов и помех / В.Г. Радзиевский, П.А. Трифонов. - М.: Радиотехника, 2009. С. 261, рис. 6.1.8], выбранный за аналог.A known method of receiving SQI signals with input rejection of narrowband interference, using the correlation principle [Processing of ultra-wideband signals and interference / V.G. Radzievsky, P.A. Trifonov. - M .: Radiotekhnika, 2009.S. 261, fig. 6.1.8], selected for the analogue.

Данный способ осуществляется следующим образом.This method is carried out as follows.

Из спектра принимаемого СКИ-сигнала с узкополосными помехами режекцией удаляются спектральные составляющие этих помех. Далее осуществляется свертка входного СКИ-сигнала с опорным сигналом, результат которой сравнивается с заданным порогом.Spectral components of these noises are removed from the spectrum of the received SQI signal with narrow-band interference. Next, the input SQI signal is convolved with a reference signal, the result of which is compared with a given threshold.

Недостатками способа-аналога являются:The disadvantages of the analogue method are:

- необходимость формирования опорного СКИ-сигнала;- the need to generate a reference SKI signal;

- потери энергии принимаемого СКИ-сигнала при режекции спектральных составляющих помех;- energy loss of the received SQI signal during rejection of spectral components of interference;

- искажения формы СКИ-сигнала, приводящие к ошибкам в принимаемых сообщениях;- distortion of the form of the SKI signal, leading to errors in the received messages;

- необходимость квадратурной обработки принимаемого СКИ-сигнала;- the need for quadrature processing of the received SQI signal;

- необходимость наличия сведений об узкополосных помехах, попадающих в спектр принимаемого СКИ-сигнала.- the need for information on narrow-band interference falling into the spectrum of the received SQI signal.

Первый недостаток связан с корреляционным принципом приема, для обеспечения которого необходима копия излучаемого СКИ-сигнала. Формирование опорного сигнала, необходимого для приема СКИ-сигналов, представляет собой достаточно сложную задачу.The first drawback is associated with the correlation principle of reception, which requires a copy of the emitted SQI signal. The formation of the reference signal required for receiving the SQI signals is a rather difficult task.

Второй недостаток связан с необходимостью режекции нескольких узкополосных сигналов помех, при которой значительная часть спектра СКИ-сигнала исключается из его структуры.The second drawback is associated with the need to reject several narrowband interference signals, in which a significant part of the spectrum of the SQI signal is excluded from its structure.

Третий недостаток связан с изменениями длительности СКИ-сигнала и его фронта, связанными с изменением спектра из-за режекции узкополосных помех, что при высоких скоростях передачи информации может привести к появлению ошибок в принимаемых сообщениях.The third drawback is associated with changes in the duration of the SCI signal and its front, associated with a change in the spectrum due to the rejection of narrow-band interference, which at high data transmission rates can lead to errors in received messages.

Четвертый недостаток связан с необходимостью исключения зависимости амплитуды выходного напряжения коррелятора от фазовых соотношений СКИ-сигнала и опорного сигнала.The fourth drawback is related to the need to eliminate the dependence of the amplitude of the correlator output voltage on the phase relationships of the SQI signal and the reference signal.

Пятый недостаток связан с необходимостью наличия сведений об узкополосных помехах априори или полученных непосредственно по результатам анализа помеховой обстановки в месте приема сообщений.The fifth drawback is associated with the need for information about narrow-band interference a priori or obtained directly from the analysis of the interference situation at the place of receiving messages.

Известен способ приема СКИ-сигналов с входной режекцией узкополосных помех [Обработка сверхширокополосных сигналов и помех/ В.Г. Радзиевский, П.А. Трифонов. - М.: Радиотехника, 2009. С. 259, рис. 6.1.4], выбранный за прототип.There is a method of receiving SKI signals with input rejection of narrowband interference [Processing of ultra-wideband signals and interference / V.G. Radzievsky, P.A. Trifonov. - M .: Radiotekhnika, 2009.S. 259, fig. 6.1.4], chosen as a prototype.

Способ-прототип осуществляется следующим образом.The prototype method is carried out as follows.

Принимаемый СКИ-сигнал (фиг. 2а) с узкополосной помехой (фиг. 2б), спектр которой находится в спектре СКИ-сигнала, с помощью входного фильтра 1 (фиг. 3) проходит предварительную фильтрацию. Далее из спектра СКИ-сигнала с помощью режекторного фильтра помех 2 (фиг. 3) вырезают спектральные составляющие помехи (фиг. 2б). Полученный сигнал, в спектре которого отсутствуют спектральные составляющие помехи (фиг. 4), сравнивают с заданным порогом порогового устройства 3 (фиг. 3).The received SQI signal (Fig. 2a) with a narrow-band interference (Fig. 2b), the spectrum of which is in the spectrum of the SQI signal, is pre-filtered using the input filter 1 (Fig. 3). Further, from the spectrum of the SQI signal using a notch filter 2 (Fig. 3), the spectral components of the interference are cut out (Fig. 2b). The received signal, in the spectrum of which there are no spectral components of the interference (Fig. 4), is compared with a predetermined threshold of the threshold device 3 (Fig. 3).

Недостатками способа-прототипа являются:The disadvantages of the prototype method are:

- низкая частота повторения СКИ-сигналов в сообщении, приводящая к снижению скорости передачи информации;- low repetition rate of SQI signals in a message, leading to a decrease in the information transfer rate;

- снижение энергетического потенциала радиолинии;- decrease in the energy potential of the radio link;

- необходимость наличия сведений о параметрах помехи, попадающей в спектр принимаемых СКИ-сигналов.- the need for information on the parameters of the interference that falls into the spectrum of received SQI signals.

Первый недостаток связан с увеличением длительностей СКИ-сигнала и его фронтов, обусловленным изменением спектра из-за режекции помехи, что при высоких скоростях передачи информации может привести к появлению ошибок в принимаемых сообщениях.The first drawback is associated with an increase in the duration of the SQI signal and its edges, caused by a change in the spectrum due to interference rejection, which at high data transmission rates can lead to errors in received messages.

Второй недостаток связан с потерями энергии принимаемых СКИ-сигналов при режекции спектральных составляющих помехи.The second disadvantage is associated with the energy loss of the received SQI signals during rejection of the spectral components of the interference.

Третий недостаток связан с необходимостью обеспечения режекции на частоте помехи.The third drawback is associated with the need to provide rejection at the interference frequency.

С увеличением количества активных узкополосных помех в спектре принимаемого СКИ-сигнала условия приема этого сигнала будут ухудшаться.With an increase in the number of active narrowband interference in the spectrum of the received SQI signal, the conditions for receiving this signal will worsen.

Техническим результатом предлагаемого изобретения являются помехоустойчивость приема СКИ-сигнала в условиях воздействия узкополосных помех, попадающих в его спектр, инвариантность способа к количеству этих помех, повышение скорости передачи информации при заданной достоверности ее приема.The technical result of the proposed invention is the noise immunity of receiving the SQI signal under the influence of narrow-band interference falling into its spectrum, the invariance of the method to the amount of these interference, and an increase in the speed of information transmission at a given reliability of its reception.

Технический результат достигается тем, что в способе приема сверхкороткоимпульсного сигнала в виде моноцикла Гаусса в условиях воздействия узкополосных помех, включающем в себя входную фильтрацию и обнаружение сигнала по превышению амплитудой напряжения заданного порога, полученный после входной фильтрации сверхкороткоимпульсный сигнал многократно последовательно дифференцируют до получения его производной в виде квазирадиоимпульса, спектр которого транспонирован вверх по частоте, выходной фильтрацией отделяют квазирадиоимпульс от помех, выделяют детектированием его огибающую, амплитуду напряжения которой сравнивают с заданным порогом.The technical result is achieved by the fact that in the method of receiving an ultra-short-pulse signal in the form of a Gaussian monocycle under the influence of narrow-band interference, which includes input filtering and detection of a signal when the voltage amplitude exceeds a given threshold, obtained after input filtering, the ultra-short-pulse signal is repeatedly sequentially differentiated until its derivative in in the form of a quasi-radio pulse, the spectrum of which is transposed upward in frequency, the output filtering separates the quasi-radio pulse from the noise, detecting its envelope, the voltage amplitude of which is compared with a given threshold.

Кроме того, входную фильтрацию осуществляют в полосе частот, перекрывающей спектры принимаемого сверхкороткоимпульсного сигнала и его производной.In addition, the input filtering is carried out in a frequency band that overlaps the spectra of the received ultrashort pulse signal and its derivative.

Кроме того, выходную фильтрацию осуществляют в полосе частот, равной ширине спектра производной принимаемого сверхкороткоимпульсного сигнала.In addition, the output filtering is carried out in a frequency band equal to the spectrum width of the derivative of the received ultrashort pulse signal.

Кроме того, порядок производной при дифференцировании принимаемого сверхкороткоимпульсного сигнала определяют по взаимному положению максимума его спектра и максимума спектра наиболее высокочастотной помехи, находящейся в спектре принимаемого сверхкороткоимпульсного сигнала.In addition, the order of the derivative in differentiating the received ultrashort pulse signal is determined by the relative position of the maximum of its spectrum and the maximum of the spectrum of the most high-frequency interference located in the spectrum of the received ultrashort pulse signal.

Кроме того, при отсутствии априори сведений о помехах, находящихся в спектре сверхкороткоимпульсного сигнала, порядок производной при его дифференцировании определяют по заданному уровню перекрытия высокочастотного ската спектра сверхкороткоимпульсного сигнала низкочастотным скатом его производной.In addition, in the absence of a priori information about the interference in the spectrum of an ultrashort pulse signal, the order of the derivative during its differentiation is determined by a given level of overlap of the high frequency slope of the ultrashort pulse signal spectrum by the low frequency slope of its derivative.

Временные и спектральные формы СКИ-сигнала и узкополосной помехи поясняют фигура 1 и фигура 2.The temporal and spectral forms of the SQI signal and narrowband interference are explained in Figure 1 and Figure 2.

На фиг. 1 приведены временная и спектральная формы моноцикла Гаусса и его производных, где: а - эпюры напряжения, б - спектры (при n=1,2,3,4 в формулах (1) и (2) приложения).FIG. 1 shows the time and spectral forms of the Gaussian monocycle and its derivatives, where: a - stress diagrams, b - spectra (for n = 1,2,3,4 in formulas (1) and (2) of the appendix).

На фиг. 2 приведены спектры принимаемых СКИ-сигнала и сигнала помехи, где: а - СКИ-сигнал; б - узкополосная помеха.FIG. 2 shows the spectra of the received SQI signal and the interference signal, where: a - SQI signal; b - narrow-band interference.

Способ - прототип приема СКИ-сигнала поясняют фигура 3 и фигура 4.Method - a prototype of receiving an SKI signal is illustrated by figure 3 and figure 4.

На фиг. 3 приведена функциональная схема, поясняющая способ -прототип приема СКИ-сигнала. На ней показаны: 1 - входной фильтр (ВФ); 2 - режекторный фильтр помех (РФП); 3 - пороговое устройство (ПУ).-FIG. 3 is a functional diagram explaining the method-prototype of receiving the SKI signal. It shows: 1 - input filter (WF); 2 - notch noise filter (RFP); 3 - threshold device (PU) .-

На фиг. 4 приведена спектральная форма СКИ-сигнала на выходе режекторного фильтра помех.FIG. 4 shows the spectral form of the SQI signal at the output of the noise notch filter.

Предлагаемы способ приема СКИ-сигнала поясняют фиг. 5-9.The proposed method for receiving an SCI signal is illustrated in FIG. 5-9.

На фиг. 5 приведена функциональная схема, поясняющая предлагаемый способ приема СКИ-сигнала. На ней показаны: 1 - входной фильтр (ВФ); 4 - дифференциатор; 5 - оптимальный выходной фильтр (ОВФ); 6 - амплитудный детектор (АД); 3 пороговое устройство (ПУ).FIG. 5 is a functional diagram explaining the proposed method for receiving an SCI signal. It shows: 1 - input filter (WF); 4 - differentiator; 5 - optimal output filter (OVF); 6 - amplitude detector (AD); 3 threshold device (PU).

На фиг. 6 приведены спектры СКИ-сигнала и узкополосной помехи после многократного дифференцирования, поясняющие предлагаемый способ приема СКИ-сигнала, где: а - производная СКИ-сигнала, б - производная узкополосной помехи.FIG. 6 shows the spectra of the SCI signal and narrowband interference after repeated differentiation, explaining the proposed method for receiving the SCI signal, where: a - the derivative of the SCI signal, b - the derivative of the narrowband interference.

На фиг. 7 приведена спектральная форма СКИ-сигнала после оптимальной фильтрации.FIG. 7 shows the spectral shape of the SCI signal after optimal filtering.

На фиг. 8 приведена эпюра напряжения СКИ-сигнала после оптимальной фильтрации.FIG. 8 shows a diagram of the voltage of the SKI signal after optimal filtering.

На фиг. 9 приведена эпюра напряжения огибающей СКИ-сигнала после детектирования.FIG. 9 shows the diagram of the voltage of the envelope of the SCI signal after detection.

Предлагаемый способ приема СКИ-сигнала осуществляется следующим образом.The proposed method for receiving the SCI signal is carried out as follows.

Как показано на фиг. 5, спектр входного СКИ-сигнала в виде моноцикла Гаусса с узкополосной помехой, спектр которой находится в спектре СКИ-сигнала, после прохождения входного фильтра 1 многократно дифференцируется дифференциатором 4. Входная фильтрация осуществляется в полосе частот, перекрывающей спектры принимаемого СКИ-сигнала и его производной. Спектр СКИ-сигнала при дифференцировании транспонируется вверх по частоте с сохранением своей ширины, а спектр узкополосной помехи остается на прежнем месте, при этом длительность СКИ-сигнала сохраняется (см. Приложение). Оптимальным выходным фильтром 5 с полосой, равной ширине спектра производной принимаемого СКИ-сигнала, полезный сигнал отделяется от спектральных составляющих производной узкополосной помехи. Результат этой фильтрации в виде квазирадиоимпульса детектируется амплитудным детектором 6 и полученная огибающая сравнивается с порогом порогового устройства 3.As shown in FIG. 5, the spectrum of the input SQI signal in the form of a Gaussian monocycle with a narrow-band interference, the spectrum of which is in the spectrum of the SQI signal, after passing through the input filter 1 is repeatedly differentiated by the differentiator 4. The input filtering is carried out in a frequency band that overlaps the spectra of the received SQI signal and its derivative ... The spectrum of the SCI signal during differentiation is transposed upward in frequency while maintaining its width, and the spectrum of the narrow-band interference remains at the same place, while the duration of the SCI signal is preserved (see Appendix). The optimal output filter 5 with a bandwidth equal to the width of the spectrum of the derivative of the received SQI signal, the useful signal is separated from the spectral components of the derivative of the narrow-band interference. The result of this filtering in the form of a quasi-radio pulse is detected by the amplitude detector 6 and the resulting envelope is compared with the threshold of the threshold device 3.

При увеличении количества узкополосных помех в спектре СКИ-сигнала транспонирование его вверх по частоте сохраняется.With an increase in the amount of narrowband interference in the spectrum of the SQI signal, its transposition upward in frequency is preserved.

Порядок производной при дифференцировании принимаемого СКИ-сигнала определяют по взаимному положению максимума его спектра и максимума спектра наиболее высокочастотной помехи, находящейся в спектре принимаемого СКИ-сигнала. При отсутствии априори сведений о помехах, находящихся в спектре СКИ-сигнала, порядок производной при его дифференцировании определяют по заданному уровню перекрытия высокочастотного ската спектра СКИ-сигнала низкочастотным скатом его производной.The order of the derivative when differentiating the received SQI signal is determined by the relative position of the maximum of its spectrum and the maximum of the spectrum of the most high-frequency interference located in the spectrum of the received SQI signal. In the absence of a priori information about the noise in the spectrum of the SQI signal, the order of the derivative during its differentiation is determined by a given level of overlap of the high-frequency slope of the spectrum of the SQI signal by the low-frequency slope of its derivative.

В качестве доказательства реализуемости предлагаемого способа на фиг. 6 показана полученная с помощью математического моделирования спектральная форма принимаемого сигнала (фиг. 2), представляющего собой сумму СКИ-сигнала в виде моноцикла Гаусса длительностью ~ 1 не и узкополосной помехи с несущей частотой ~ 2 ГГц, после 10-кратного дифференцирования. На фиг. 2 можно видеть, что СКИ-сигнал и помеха находятся в одном частотном диапазоне, тогда как на фиг. 6 видно разделение в частотном диапазоне полезного СКИ-сигала и помехи. Временная и спектральная формы сигнала, приведенного на фиг. 6, после оптимальной выходной фильтрации показаны на фиг. 7 и фиг. 8, где видно значительное уменьшение уровня помехи. На фиг. 9 показана огибающая квазирадиоимпульса (фиг. 8), выделяемая амплитудным детектированием, можно видеть, что длительность полезного сигнала сохраняется.As proof of the feasibility of the proposed method, FIG. 6 shows the spectral form of the received signal obtained by means of mathematical modeling (Fig. 2), which is the sum of the SQI signal in the form of a Gaussian monocycle with a duration of ~ 1 ns and a narrow-band interference with a carrier frequency of ~ 2 GHz, after 10-fold differentiation. FIG. 2, it can be seen that the SRS signal and the interference are in the same frequency range, while in FIG. 6 shows the separation in the frequency range of the useful SRS signal and interference. The time and spectral waveforms shown in FIG. 6 after optimum output filtering are shown in FIG. 7 and FIG. 8, which shows a significant reduction in the level of interference. FIG. 9 shows the envelope of the quasi-radio pulse (FIG. 8), extracted by amplitude detection, it can be seen that the duration of the useful signal is preserved.

Таким образом, транспонирование спектра СКИ-сигнала вверх по частоте при многократном дифференцировании с сохранением ширины спектра и длительности производной СКИ-сигнала и последующая его оптимальная фильтрация позволяют отделить принимаемый СКИ-сигнал от внутриполосных узкополосных помех.Thus, the transposition of the spectrum of the SRS signal upward in frequency with multiple differentiation while maintaining the spectrum width and duration of the derivative of the SRS signal and its subsequent optimal filtering make it possible to separate the received SRS signal from in-band narrowband interference.

Применение способа приема СКИ-сигнала в виде моноцикла Гаусса с транспонированием спектра вверх по частоте позволяет, по сравнению с аналогами и прототипом:The use of the method for receiving an SKI signal in the form of a Gaussian monocycle with a spectrum transposition upward in frequency allows, in comparison with analogues and the prototype:

- снизить вероятность блокирования приемного устройства мощными активными преднамеренными и непреднамеренными узкополосными помехами, частоты которых находятся в спекгре СКИ-сигнала;- to reduce the likelihood of blocking the receiving device by powerful active intentional and unintentional narrow-band interference, the frequencies of which are in the spectrum of the SKI signal;

- повысить достоверность принимаемой информации;- to increase the reliability of the received information;

- обеспечить прием СКИ-сигнала в реальном масштабе времени;- to ensure the reception of the SKI signal in real time;

- исключить потери энергии СКИ-сигнала, обусловленные режекцией помех;- to exclude the loss of energy of the SQI signal caused by interference rejection;

- сохранить при приеме длительность СКИ-сигнала;- save the duration of the SKI signal when receiving;

- повысить скорость передачи информации;- to increase the speed of information transfer;

- обеспечить инвариантность к количеству узкополосных помех.- to provide invariance to the amount of narrow-band interference.

Таким образом, предлагаемый способ приема СКИ-сигнала в виде моноцикла Гаусса обладает существенными преимуществами перед аналогами и прототипом.Thus, the proposed method for receiving an SKI signal in the form of a Gaussian monocycle has significant advantages over analogues and the prototype.

Claims (5)

1. Способ приема сверхкороткоимпульсного сигнала в виде моноцикла Гаусса в условиях воздействия узкополосных помех, включающий в себя входную фильтрацию и обнаружение сигнала по превышению амплитудой напряжения заданного порога, отличающийся тем, что полученный после входной фильтрации сверхкороткоимпульсный сигнал многократно последовательно дифференцируют до получения его производной в виде квазирадиоимпульса, спектр которого транспонирован вверх по частоте, выходной фильтрацией отделяют квазирадиоимпульс от помех, выделяют детектированием его огибающую, амплитуду напряжения которой сравнивают с заданным порогом.1. A method for receiving an ultra-short-pulse signal in the form of a Gaussian monocycle under conditions of narrow-band interference, which includes input filtering and signal detection when the voltage amplitude exceeds a given threshold, characterized in that the ultra-short-pulse signal obtained after input filtering is repeatedly sequentially differentiated until its derivative is obtained in the form A quasi-radio pulse, the spectrum of which is transposed upward in frequency, separates the quasi-radio pulse from interference by output filtering, and detects its envelope, the voltage amplitude of which is compared with a predetermined threshold. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что входную фильтрацию осуществляют в полосе частот, перекрывающей спектры принимаемого сверхкороткоимпульсного сигнала и его производной.2. The method according to claim 1, characterized in that the input filtering is performed in a frequency band that overlaps the spectra of the received ultrashort pulse signal and its derivative. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выходную фильтрацию осуществляют в полосе частот, равной ширине спектра производной принимаемого сверхкороткоимпульсного сигнала.3. The method according to claim 1, characterized in that the output filtering is performed in a frequency band equal to the width of the spectrum of the derivative of the received ultrashort pulse signal. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что порядок производной при дифференцировании принимаемого сверхкороткоимпульсного сигнала определяют по взаимному положению максимума его спектра и максимума спектра наиболее высокочастотной помехи, находящейся в спектре принимаемого сверхкороткоимпульсного сигнала.4. The method according to claim 1, characterized in that the order of the derivative when differentiating the received ultrashort pulse signal is determined by the relative position of the maximum of its spectrum and the maximum of the spectrum of the most high-frequency interference located in the spectrum of the received ultrashort pulse signal. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при отсутствии априори сведений о помехах, находящихся в спектре сверхкороткоимпульсного сигнала, порядок производной при его дифференцировании определяют по заданному уровню перекрытия высокочастотного ската спектра сверхкороткоимпульсного сигнала низкочастотным скатом его производной.5. The method according to claim 1, characterized in that in the absence of a priori information about the interference in the spectrum of the ultrashort pulse signal, the derivative order during its differentiation is determined by a given level of overlap of the high-frequency slope of the ultrashort pulse signal spectrum by the low-frequency slope of its derivative.
RU2019138670A 2019-11-28 2019-11-28 Method for receiving ultrashort pulse signal in form of gauss monocycle RU2737005C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019138670A RU2737005C1 (en) 2019-11-28 2019-11-28 Method for receiving ultrashort pulse signal in form of gauss monocycle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019138670A RU2737005C1 (en) 2019-11-28 2019-11-28 Method for receiving ultrashort pulse signal in form of gauss monocycle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2737005C1 true RU2737005C1 (en) 2020-11-24

Family

ID=73543712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019138670A RU2737005C1 (en) 2019-11-28 2019-11-28 Method for receiving ultrashort pulse signal in form of gauss monocycle

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2737005C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2774436C1 (en) * 2021-05-21 2022-06-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") Apparatus for measuring the amplitude of an incoherent sequence of ultra-wideband quasi-radio signals of arbitrary waveform

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009066985A2 (en) * 2007-11-22 2009-05-28 Mimos Berhad An ultra wideband pulse shaper for in band interference mitigation
US7990310B2 (en) * 2007-07-26 2011-08-02 Inha-Industry Partnership Institute Ultra-wideband ranging method and system using narrowband interference supression waveform
RU2527487C2 (en) * 2012-08-07 2014-09-10 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Apparatus for ultra-broadband radio communication with high noise-immunity
RU2544837C1 (en) * 2013-10-09 2015-03-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ Method of transmitting information using ultra-broadband pulsed signal

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7990310B2 (en) * 2007-07-26 2011-08-02 Inha-Industry Partnership Institute Ultra-wideband ranging method and system using narrowband interference supression waveform
WO2009066985A2 (en) * 2007-11-22 2009-05-28 Mimos Berhad An ultra wideband pulse shaper for in band interference mitigation
RU2527487C2 (en) * 2012-08-07 2014-09-10 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Apparatus for ultra-broadband radio communication with high noise-immunity
RU2544837C1 (en) * 2013-10-09 2015-03-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ Method of transmitting information using ultra-broadband pulsed signal

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ДМИТРИЕВ ВЛАДИМИР. Технологии передачи информации с использованием сверхширокополосных сигналов (UWB), ж. Компоненты и технологии, 2003. НАУМЕНКО В.В. и др. Система импульсной радиосвязи с использованием сверхширокополосных сигналов-триплет, ж. Радiоелектроннi i комп’ютернi системи, 2018. *
РАДЗИЕВСКИЙ В.Г. и др. Обработка сверхширокополосных сигналов и помех, Москва: Радиотехника, 2009. С. 261, рис. 6.1.8. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2774436C1 (en) * 2021-05-21 2022-06-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") Apparatus for measuring the amplitude of an incoherent sequence of ultra-wideband quasi-radio signals of arbitrary waveform

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7822098B2 (en) Transmitting signals for time of arrival estimation
US9971018B2 (en) Interference mitigation for positioning systems
CN105974447B (en) The processing method and processing device of BOC modulated signals
EP2096768B1 (en) Apparatus and method for filtering narrow band interference in received pulsed radio signal
EP1463954A1 (en) Device and method for the suppression of pulsed wireless signals
RU2737005C1 (en) Method for receiving ultrashort pulse signal in form of gauss monocycle
US7064703B2 (en) Methods and apparatus for randomly modulating radar altimeters
WO2014123451A1 (en) Method for intrapulse direct-sequence spread spectrum modulation/demodulation
CN1698283B (en) Apparatus and method for detecting transmitted radio signal
Nguyen et al. An adaptive bandwidth notch filter for GNSS narrowband interference mitigation
Nhan et al. A Mathematical Model for Determining the Type of Signal Modulation in a Digital Receiver with Autocorrelation Processing
Sokolov et al. Synthesis of ultra-wideband signals receiver algorithm based on Markov theory of nonlinear filtering
US20120170618A1 (en) Ultra wideband time-delayed correlator
Ramesh Jamming Detection Using Wavelet Transforms
EA200501671A3 (en) A method of detecting radar signals against a background of spot masking interference by frequency with angular modulation
Sokolov et al. Suitability of variance shift keying for real conditions
GB2174868A (en) Simultaneous listening out and jamming
Al-Rawi Study of Code Acquisition of FHSS System Over Rician Channel
Gowda et al. On the use of hilbert-huang transforms in GPS software receivers
CN116256702A (en) Full-duplex interference method of radar electronic jammer based on oversampling
AU2011353745B8 (en) Ultra wideband time-delayed correlator
RU2446588C2 (en) Radiocommunication method
Liu et al. A novel procedure of TOA estimation in IR UWB ranging in the presence of NBI
Wang et al. Low signal to noise ratio detection for complicated radar pulse
RU124958U1 (en) MOVING SIGNAL DEVICE