SE515642C2 - Förfarande samt anordning för signalbehandling med hjälp av en Diskret Fouriertransformering med begränsad ordlängd - Google Patents
Förfarande samt anordning för signalbehandling med hjälp av en Diskret Fouriertransformering med begränsad ordlängdInfo
- Publication number
- SE515642C2 SE515642C2 SE0000146A SE0000146A SE515642C2 SE 515642 C2 SE515642 C2 SE 515642C2 SE 0000146 A SE0000146 A SE 0000146A SE 0000146 A SE0000146 A SE 0000146A SE 515642 C2 SE515642 C2 SE 515642C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- signal
- word length
- discrete fourier
- fourier transform
- signals
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/14—Fourier, Walsh or analogous domain transformations, e.g. Laplace, Hilbert, Karhunen-Loeve, transforms
- G06F17/141—Discrete Fourier transforms
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Discrete Mathematics (AREA)
- Algebra (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
Description
15 20 25 30 35 515 642 t. n. huvudtaget inte kan extraheras därifrån utan helt drunknar i bru- set. Anledningen till att det trots allt ändå väljs att utföra en nämnd Diskret Fouriertransformering med begränsad ordlängd är att det mestadels i praktiken inte är möjligt att göra analysen med full ordlängd, då detta skulle ta alldeles för lång tid i an- språk. Således genereras därigenom trunkeringsfel, d v s fel på grund av att för få bitar används vid den Diskreta Fouriertrans- formeringen, exempelvis 8-12 bitar istället för 16, med ovan- nämnda problem som följd.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett förfa- rande samt en anordning som gör det möjligt att långtgående komma tillrätta med ovannämnda problem hos tidigare kända så- dana förfaranden och anordningar.
Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom tillhandahållande av ett förfarande av inledningsvis definierat slag, hos vilket a) ett flertal prov tas från en signal i digitalt tillstånd och dessa prov ut- sätts för nämnda Diskreta Fouriertransformeringar, b) ett medel- värde av resultaten av dessa transformeringar beräknas, c) det beräknade medelvärdet jämförs med ett känt, idealt värde för ett resultat av en nämnd transformering av nämnda signal utan nägra systematiska fel härrörande från begränsad ordlängd, och därefter görs i samband med efterföljande Diskreta Fourier- transformeringar med begränsad ordlängd av signaler en korri- gering i beroende av den genom jämförelsen fastställda avvikel- sen mellan nämnda medelvärde och det ideala värdet.
På detta sätt är det möjligt att genom nämnda efterföljande Diskreta Fouriertransformeringar av en signal komma fram till en i väsentlig grad felkorrigerad signal under undertryckande av de systematiska fel och den försämrade dynamik som uppnås vid en dylik transformering utan någon föregående felkorrigering. Såle- des kan nivån på olika typer av brus och störningar sänkas i för- hållande till den egentliga signalen samtidigt som på grund av »l-l» 10 15 20 25 30 35 . u f» ° ' :".;~'.: - - -~_ ; al! I' 2 .. . i. i. -. ..- 3 den begränsade ordlängden hos transformeringen uppnådda systematiska fel kan väsentligen avlägsnas. En viktig fördel med att utföra en felkorrigering på detta sätt är att man inte behöver ha någon kännedom om felets typ. Det enda man måste känna till är den ideala signaltransformen för den signal som medelvärdet bildats för, d v s det ideala värdet för ett resultat av en nämnd transformering. Dessutom bör denna signal, vilken används för att bestämma hur felkorrigeringen av efterföljande signaler skall ske, vara linjär. Dock är det inte något krav på att den signal som används för att komma fram till ifrågavarande avvikelse för en senare korrigering måste vara samma signal som man senare är intresserad av att behandla och analysera genom nämnda Diskreta Fouriertransformering med begränsad ordlängd. Istället skulle exempelvis som sådan signal kunna väljas en lång se- kvens av en slumpad brussignal av typen färgat brus med repre- sentativ fördelning eller vitt Gaussiskt brus. Det är inte heller nödvändigt att det förväntade, ideala värdet för en nämnd trans- formering, d v s det värde som skulle erhållits om en full ord- längd skulle användas, är noll, så att exempelvis en del av det värde som erhålls vid medelvärdesbildningen senare kommer att dras av i samband med Diskret Fouriertransformering av en sig- nal, men skulle det ideala resultatet vara noll, så drar man bort just det resultat som erhålles genom medelvärdesbildningen.
Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen bestäms för en given Diskret Fouriertransformering med begränsad ordlängd det systematiska fel denna resulterar i genom att en enda gång stegen a)-c) utförs, och därefter utförs nämnda korrigering vid därpå följande Diskreta Fouriertransformeringar med begränsad ordlängd av signaler utan något upprepande av stegen a)-c).
Detta tillvägagångssätt är mycket fördelaktigt, eftersom vid an- vändande av samma Diskreta Fouriertransformering hela tiden samma systematiska fel uppstår och samma felkorrigering efter- frågas, varför det mestadels inte torde finnas någon vits med att göra om felkorrigeringsberäkningen_ 10 15 20 25 30 35 515 642 i. tu 4 Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen utförs stegen a)-c) på en signal av en annan typ än signalen som se- nare utsätts för en korrigering. Detta kan vara fördelaktigt exem- pelvis när den senare signalen, som är avsedd att utsättas för nämnda Diskreta Fouriertransformering med begränsad ordlängd, inte finns att tillgå hur som helst, men en annan signal med kända karaktäristika finns enkelt tillgänglig.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen görs nämnda korrigering i samband med nämnda efterföljande trans- formering av signaler efter det att signalen i fråga utsatts för nämnda efterföljande Diskreta Fouriertransformering. Detta utgör en möjlig väg att gå för uppnående av en felkorrigerad signal, och den låter sig enkelt realiseras med lämpliga medel. Emeller- tid vore det även helt möjligt, vilket är föremål för ett förfarande enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen, att utföra korrigeringen i samband med nämnda efterföljande trans- formering av signaler på signalen i fråga innan denna utsätts för nämnda efterföljande Diskreta Fouriertransformering med be- gränsad ordlängd genom att en i beroende av resultat av steget o) felkorrigerad inverstransform för Fouriertransformeringen bil- das och anbringas på signaler som skall utsättas för nämnda Fouriertransformering. Ett beräknande av en sådan felkorrigerad inverstransform kan i och för sig kräva en del resurser, men i gengäld blir resultatet av den efterföljande Diskreta Fourier- transformeringen av en signal direkt felkorrigerat.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen bildas före nämnda Diskreta Fouriertransformering nämnda signaler ge- nom att analoga signaler utsätts för en analog/digital-omvand- ling, vilket oftast torde vara nödvändigt, då signalerna som skall behandlas oftast förekommer i analog form.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen görs nämnda Diskreta Fouriertransformering med begränsad ordlängd enligt Cooley-Turkey-algoritmen, vilken har hävdat sig väl för Diskret Fouriertransformering med begränsad ordlängd. 10 15 20 25 30 35 515 642 5 Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är det i steget a) nämnda flertalet prov större än 200, företrädesvis större än 400. Ett så stort antal prov gör att nämnda medelvär- desbildning ger ett tillförlitligt resultat för uppnående av en opti- mal felkorrigering.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen görs nämnda efterföljande Fouriertransformering för att utsätta signa- lerna för en frekvensanalys och den utförs på en signal erhållen genom att en signal med över tiden varierande frekvens utsänds från ett sig förflyttande föremål och efter reflekterande från ett ortsfast objekt mottages och används för att bilda nämnda fre- kvenssignal med en frekvens som är lika med frekvensskillna- derna mellan i ett givet ögonblick utsänd och mottagen signal och därmed ett mått på det momentana avståndet mellan det sig förflyttande föremålet och nämnda ortsfasta objekt. Uppfinningen har visat sig vara speciellt väl applicerbar på just denna typ av signalbehandling och gör att avståndet i fråga kan bestämmas tillförlitligt inom ett betydligt större mätområde än utan sådan fel- korrigering.
Syftet med uppfinningen uppnås även genom tillhandahållande av en anordning enligt bifogade självständiga anordningspatent- krav, och funktionen hos och fördelarna med denna och de i de osjälvständiga anordningspatentkraven definierade föredragna utföringsformerna framgår med all önskvärd tydlighet av diskus- sionen ovan av det uppfinningsenliga förfarandet och dess utfö- ringsformer.
Ytterligare fördelar med samt fördelaktiga särdrag hos uppfin- ningen framgår av den efterföljande beskrivningen och övriga osjälvständiga patentkrav. 1-1,: 10 15 20 25 30 35 . ... u. - . .. H -- i; 1 ' , _ . ~. .. f» r. . I z _ _ _ | u. nu ~ v 1' ' ' ' _ . , , u» n» n »n en I-n _ _ i l - ~- . .f i v l I I u :I i: t! *" KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Här nedan beskrivs såsom exempel anförda föredragna utfö- ringsformer av uppfinningen med hänvisning till bifogade rit- ningar, på vilka: fig 1 är ett blockschema illustrerande hur signalbehandlingen ge- nom en anordning enligt en föredragen utföringsform av uppfin- ningen går tillväga, fig 2 och 3 är två mycket förenklade blockscheman illustrerande funktionen hos anordningar enligt två olika föredragna utförings- former av uppfinningen, fig 4 och 5 är diagram illustrerande skillnaderna av resultaten av en Diskret Fouriertransformering med begränsad ordlängd utan respektive med en felkorrigering enligt uppfinningen och ett ide- alt resultat av en Fouriertransformering av ifrågavarande signal, fig 6 illustrerar schematiskt en tänkbar applikation av förfarandet och anordningen enligt uppfinningen, fig 7 illustrerar hur frekvensen utvecklas över tiden för sänd och mottagen signal hos anordningen enligt fig 6,och fig 8 och 9 illustrerar signalstyrkan med avseende pà frekvens hos signaler utsatta för Diskret Fouriertransformering med be- gränsad ordlängd i applikationen enligt fig 6 med felkorrigering i förhållanden till icke felkorrigerad signal.
DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS- FORMER AV UPPFINNINGEN l fig 1 illustreras schematiskt hur en signalbehandling i form av en Diskret Fouriertransformering med begränsad ordlängd utförs och hur i samband med denna en korrigering av p g a den be- gränsade ordlängden uppträdande fel utförs på uppfinningsenligt s-w; 10 15 20 25 30 35 515 642 7 sätt. En analog signal med olika frekvenskomponenter avsedda att utsättas för en frekvensanalys anländer till en analogldigital- omvandlare 1 där den omvandlas till en 8 bitars digital signal.
Denna anländer sedan till ett s k 8-bitars Hanningfönster 2, där en digital filtrering äger rum, vilket i princip innebär en multipli- kation av signalen med givna viktsfaktorer. Sedan förs signalen vidare och vid 3 tages 64 prov, vilka sedan i en enhet 4 utsätts för en Diskret Fouriertransformering med begränsad ordlängd, exempelvis enligt Cooley-Turkey-algoritmen med bas 4 och 8-10 bitar. Detta skall jämföras med en full ordlängd av 16 bitar. Den signal som kommer ut från enheten 4 är resultatet av en Diskret Fouriertransformering med begränsad ordlängd av en digital sig- nal med inneboende trunkeringsfel beroende på nämnda begrän- sade ordlängd. l enheten 4 beräknas DFT (discrete Fourier transformation)- transformen enligt principen: N 1 X(k)= Z x(n)-e _ i .gqpïfl n: O Där k är en given frekvenskomponent, n är ifrågavarande provtagning- eller sampelvärde, N är 64 i detta fall.
På detta sätt kan olika frekvenskomponenter erhållas. Därvid be- räknas först av allt felkoefficienter på så sätt att ett antal (större än 400) sekvenser av Gaussiskt brus DFT beräknas i och sum- meras fasriktigt . Dessa felkoefficienter subtraheras därefter vid 5, varvid utsignalen fràn 5 är en korrigerad DFT. Efterföljande signalbehandling består i detta fall av ett ytterligare Hanning- fönster? och en ideal DFT 6. ..,., 10 15 20 25 30 35 515 642 Funktionen hos en anordning av detta slag illustreras schema- tiskt i fig 2, där rutan 8 är en sammanfattning för 1-4 i fig 1. Vid 5 göres en beräkning av ett medelvärde av resultaten av Diskreta Fouriertransformeringar utförda på en mängd prov av signaler och det beräknade medelvärdet jämförs med ett känt, idealt värde för ett resultat av en nämnd transformering av signalen utan att göra systematiska fel härrörande från begränsad ord- längd. När väl denna jämförelse en gång gjorts bestäms i 5 hur kommande resultat av efterföljande Diskreta Fouriertransforme- ringar med begränsad ordlängd av signaler i rutan 8 skall felkor- rigeras, och denna felkorrigering införs efter själva Fouriertrans- formeringen ägt rum i rutan 8 vid 9. Således kopplas i praktiken förbindelsen 10 mellan signalutgång och registrering- och felkor- rigeringsberäkningsenheten 5 bort när väl den efterfrågade fel- korrigeringen en gång bestämts.
I fig 3 illustreras hur i enheten 5 istället inverstransformen kan införas vid 11, så att den felkorrigerade inverstransformen för Fouriertransformeringen anbringas vid 12 på signalen som skall utsättas för nämnda Fouriertransformering i rutan 8, som är utfor- mad på tidigare angivet sätt. Härigenom erhålls en felkorrigerad signal vid 13. l fig 4 och 5 illustreras hur en signal sxy(t) har utsatts för Diskret Fouriertransformering enligt uppfinningen och jämförs med ideala resultat av en sådan transformering. Därvid har följande signal analyserats: 6 10.1 Nx-ATX My'-ATy I sxy(t) := amplsiri<2fit~ l fig 4 illustreras styrkan hos olika frekvenskomponenter, varvid 14 visar den för den Diskreta Fouriertransformeringen av begrän- sad ordlängd utsatta signalen och 15 är ett till den idealt DFT hänförligt effektspektrum. Detta skall jämföras med fig 5, där ävenledes signalen 15 är inritad, men där signalen 16 erhållits 10 15 20 25 30 35 515 642 t. ..- genom utförande av en uppfinningsenlig Signalbehandling med felkorrigering i samband med den Diskreta Fouriertransforme- ringen. Det framgår att vid lägre frekvenskomponenter har ett betydande närmande av den felkorrigerade kurvan 16 till den ideala kurvan 15 kunnat ske, signaldynamiken har med andra ord blivit större.
I fig 6 och 7 illustreras en tänkbar applikation av en anordning enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, hos vilken ett föremål 17 förflyttar sig och via en sändare 18 sänder ut signaler med en frekvens f som varierar över tiden t i enlighet med vad som visas i fig 7. Dessa analoga signaler reflekteras av ett orts- fast objekt 19 och den reflekterade signalen tas emot av en mottagare 20 hos det rörliga föremålet, varpå denna signal ut- sätts för en signalbehandling i form av en Diskret Fouriertrans- formering av begränsad ordlängd med felkorrigering enligt upp- finningen för utförande av en frekvensanalys av signalen. Därvid jämförs den i ett givet ögonblick av sändaren 18 utsända signa- len med den i samma ögonblick av mottagaren 20 mottagna sig- nalen, och dessa signaler kommer då att ha olika frekvens, så- som illustreras genom pilen 21 i fig 17, och denna frekvensskill- nad kommer att vara direkt beroende av avståndet mellan före- målet 17 och objektet 19. Ett visst brus kommer att läcka över från sändaren 18 till mottagaren 20, såsom indikerat genom den streckade linjen 21. Detta brus kommer att resultera i en skill- nadssignal med en relativt låg frekvens, och när föremålet 17 kommer tillräckligt nära objektet 19 kommer denna läckning att allvarligt störa den från objektet 19 faktiskt reflekterade signalen.
Det illustreras i fig 8 hur hos applikationen enligt fig 6 och 7 fre- kvensspektret ser ut för en icke korrigerad 22 och en korrigerad 23 fasmodulerad signal efter Doppler-filtrering. Vidare visas i fig 9 motsvarande för en amplitudmodulerad signal efter Doppler-fil- trering. Det framgår att genom nämnda felkorrigering kan den oönskade signalens styrka begränsas avsevärt genom nämnda felkorrigering, och frekvenserna vid vilka en annan riktig ”signal” 515 642 .- .n 10 kan upptäckas, d v s inte begravas av den oönskade signalen, blir betydligt lägre än utan sådan felkorrigering.
Uppfinningen är givetvis inte på något sätt begränsad till ovan beskrivna föredragna utföringsformerna, utan en mängd möjlig- heter till modifikationen därav torde vara uppenbara för en fack- man pà området.
Claims (1)
1. . . . . n .. . _ . - . . v. .- 15 23.Användning av en anordning enligt något av kraven 15-22 för Diskret Fouriertransformering med begränsad ordlångd av en frekvenssignal erhållen genom att en signal med över tiden 5 varierande frekvens utsänds från ett sig förftyttande föremål (17) och efter reflekterandet från ett ortsfast objekt (19) mot- tages och används för att bilda nämnda frekvenssignal med en frekvens som är lika med frekvensskillnaden mellan i ett givet ögonblick utsänd och mottagen signal och därmed ett 10 mått på det momentana avståndet mellan det sig förflyttande föremålet och nämnda ortsfasta objekt. »-,«s
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0000146A SE515642C2 (sv) | 2000-01-19 | 2000-01-19 | Förfarande samt anordning för signalbehandling med hjälp av en Diskret Fouriertransformering med begränsad ordlängd |
PCT/SE2000/002627 WO2001053981A1 (en) | 2000-01-19 | 2000-12-21 | A method and a device for signal processing |
EP00993799A EP1248994A1 (en) | 2000-01-19 | 2000-12-21 | A method and a device for signal processing |
AU2001228937A AU2001228937A1 (en) | 2000-01-19 | 2000-12-21 | A method and a device for signal processing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0000146A SE515642C2 (sv) | 2000-01-19 | 2000-01-19 | Förfarande samt anordning för signalbehandling med hjälp av en Diskret Fouriertransformering med begränsad ordlängd |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE0000146D0 SE0000146D0 (sv) | 2000-01-19 |
SE0000146L SE0000146L (sv) | 2001-07-20 |
SE515642C2 true SE515642C2 (sv) | 2001-09-17 |
Family
ID=20278146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE0000146A SE515642C2 (sv) | 2000-01-19 | 2000-01-19 | Förfarande samt anordning för signalbehandling med hjälp av en Diskret Fouriertransformering med begränsad ordlängd |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1248994A1 (sv) |
AU (1) | AU2001228937A1 (sv) |
SE (1) | SE515642C2 (sv) |
WO (1) | WO2001053981A1 (sv) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007018808B4 (de) * | 2007-04-20 | 2015-10-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Regelanordnung mit Korrektur lageabhängiger systematischer Fehler |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5109417A (en) * | 1989-01-27 | 1992-04-28 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | Low bit rate transform coder, decoder, and encoder/decoder for high-quality audio |
US5406955A (en) * | 1993-03-12 | 1995-04-18 | Hewlett-Packard Corporation | ECG recorder and playback unit |
-
2000
- 2000-01-19 SE SE0000146A patent/SE515642C2/sv not_active IP Right Cessation
- 2000-12-21 EP EP00993799A patent/EP1248994A1/en not_active Withdrawn
- 2000-12-21 AU AU2001228937A patent/AU2001228937A1/en not_active Abandoned
- 2000-12-21 WO PCT/SE2000/002627 patent/WO2001053981A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE0000146L (sv) | 2001-07-20 |
AU2001228937A1 (en) | 2001-07-31 |
SE0000146D0 (sv) | 2000-01-19 |
EP1248994A1 (en) | 2002-10-16 |
WO2001053981A1 (en) | 2001-07-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5369411A (en) | Imbalance correction of in-phase and quadrature phase return signals | |
US10371557B2 (en) | Equaliser for the intermediate frequency channel of an FMCW fill level sensor | |
CN110927543A (zh) | 一种电力设备局部放电超声信号时差估计方法 | |
KR100723528B1 (ko) | 옵셋 주파수 추정 방법 및 장치 | |
KR20160059360A (ko) | I/q 불균형을 보상하기 위한 레이더 신호 처리 장치 및 방법 | |
US7460618B2 (en) | System and method for obtaining accurate symbol rate and carrier phase, frequency, and timing acquisition for minimum shift keyed waveform | |
EP1403962A1 (fr) | Procédé et dispositif de tarage-égalisation d'un système de réception. | |
SE515642C2 (sv) | Förfarande samt anordning för signalbehandling med hjälp av en Diskret Fouriertransformering med begränsad ordlängd | |
JP2012018155A (ja) | レーダ受信信号処理装置とその方法 | |
US8140290B2 (en) | Transmission characteristics measurement apparatus, transmission characteristics measurement method, and electronic device | |
WO2018033436A1 (en) | Improvements in or relating to locating faults in power transmission conduits | |
JP2005328527A (ja) | 信号品質評価のための測定雑音の低減 | |
JP7238415B2 (ja) | 単一周波数信号検出装置及び単一周波数検出方法 | |
US5555507A (en) | Method for detecting non-linear behavior in a digital data transmission path to be examined | |
CN106772265A (zh) | 收发器电路 | |
US7646676B2 (en) | Synchronous re-sampling based signal extraction | |
KR20180135721A (ko) | 차량용 fmcw 레이더 간섭 제거 알고리즘 | |
Shen et al. | An alternative method for surface current extraction from X-band marine radar images | |
CN106788807B (zh) | 一种无线信道测试方法及装置 | |
KR20150139377A (ko) | 주기신호 추정 장치 및 추정 방법 | |
US6545454B1 (en) | System and method for testing an integrated circuit device using FFT analysis based on a non-iterative FFT coherency analysis algorithm | |
JP2557118B2 (ja) | タイミングジッタの測定方法 | |
CN110939875B (zh) | 基于谱纹分析的管道泄露检测与定位方法及其系统 | |
CN112285663B (zh) | 利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法和装置 | |
CN117478221B (zh) | 一种高空间分辨率的远距离传输光缆故障点定位的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |