Патент на изобретение №2290756

(54) СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ СОСРЕДОТОЧЕННЫХ ПОМЕХ ПРИ ПРИЕМЕ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИНЕЙНО-ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА

(57) Реферат:

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано для подавления мощных сосредоточенных по спектру помех при приеме. Достигаемый технический результат – ослабление мощных сосредоточенных помех произвольной формы. Способ заключается в обнаружении сосредоточенных помех на выходе системы сжатия в частотной области приемника ЛЧМ ионозонда по несмещенной оценке коэффициента эксцесса Е, выделении сосредоточенной помехи из сигнала и ее ослаблении на основе использования критерия обнаружения грубых ошибок в экспериментальных измерениях. 1 ил.

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано для подавления мощных сосредоточенных по спектру помех при приеме непрерывного линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ) сигнала в случае его обработки в приемнике методом сжатия в частотной области.

⁴-10⁵ и бурное развитие цифровой техники привели к тому, что на практике отдается предпочтение корреляционным способам обработки принятого ЛЧМ сигнала.

Изобретение позволяет устранить эти недостатки и ослаблять мощные сосредоточенные помехи произвольной формы. Применение рассматриваемого способа ослабления помех приведет к увеличению отношения сигнал/шум на выходе приемника и позволит повысить достоверность определения ионосферных параметров при работе маломощных ЛЧМ ионозондов, при исследовании ионосферных мод распространения сигнала высокого порядка и слабых кругосветных сигналов.

Известно, что при согласованном приеме непрерывного сигнала ЛЧМ сигнала методом сжатия в частотной области сосредоточенная помеха, в результате демодуляции принятого сигнала путем перемножения с ЛЧМ сигналом гетеродина и выделения сигнала разностной частоты становится импульсной, позволяя использовать специфические методы борьбы с импульсными помехами для ее ослабления.

В этом случае математическую модель сигнала A_вых(t) на выходе системы сжатия в частотной области можно записать в виде суммы сигнала разностной частоты A(t), флуктуационного шума a_l(t) и суммы сосредоточенных помех a_sn(t)):

где – N – количество сосредоточенных помех в полосе частот сигнала.

Работа системы подавления сосредоточенной помехи будет эффективна при значительном превышении энергии помехи над энергией сигнала и определенной длительности подавляемых помех. Поэтому сигнал A_вых(t) можно рассматривать в рамках модели смеси двух симметричных распределений с существенно различающимися дисперсиями:

где (х,) – плотность распределения сигнала А_вых(t); ₁(х,₁) – плотность распределения суммы сигнала разностной частоты и флуктуационного шума; ₂(х,₂) – плотность распределения импульсной помехи; h₁, h₂ – удельный вес распределения в общей генеральной совокупности; ², ² ₁, ² ₂ – соответствующие дисперсии. Здесь ₁<₂. В этом случае суммарное распределение имеет вид распределения с “утяжеленными концами”.

В качестве меры “засоренности” концов распределения и критерия обнаружения сосредоточенных помех на выходе системы сжатия в частотной области приемника ЛЧМ ионозонда использовалась несмещенная оценка коэффициента эксцесса Е: удлинение концов распределения увеличивает ее значение. Положительное значение коэффициента эксцесса для A_вых(t) указывает на наличие в этом сигнале помехи. Значимость отклонения Е от нуля оценивалась по критерию Чебышева. Если

где D(E) – дисперсия оценки коэффициента эксцесса, то с надежностью 0.95 можно говорить о значительном вкладе сосредоточенной помехи в общее распределение A_вых(t) – Значение D(E) зависит только от объема выборки n и равно [Калиткин Н.Н. Численные методы. – М.: Наука, 1978. с.487]:

Для выделения сосредоточенной помехи из сигнала использовалось различие значений ₁ и ₂. Для этого сигнал A_вых(t) длительностью Т разбивается на К не перекрывающихся элементов длительностью Т_э. Величина T_э выбирается так, чтобы полоса частот _э элемента была равна значению 250 Гц, соответствующему минимальной ширине спектра сосредоточенной помехи в декаметровом диапазоне. Для каждого k-го элемента сигнала находятся несмещенные оценки среднеквадратичного отклонения (СКО) _k. Значимость различий между _k оценивается на основе использования критерия обнаружения грубых ошибок в экспериментальных измерениях, справедливого для большого числа законов распределения [Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1991, с.158]. Если для величины _k выполняется оценка

где s – СКО для отсчетов _k, то нет оснований считать это значение значительно отличающимся от среднего. Если неравенство (5) для некоторого элемента не выполняется и , то предполагается, что этот элемент сигнала поражен сосредоточенной помехой и он подавляется путем обнуления отсчетов. Достоинством предложенной методики является также то, что подавление помехи осуществляется на основе оценок числовых характеристик сигнала, не прибегая к выбору закона распределения.

Для иллюстрации эффективности способа на фиг.1 показаны осциллограммы и спектры сигнала разностной частоты, полученного с выхода приемника ЛЧМ сигнала на радиолинии Великобритания – Нижний Новгород, до (а, в) и после (б, г) подавления помех. Применение процедуры подавления сосредоточенных помех дает возможность на частоте 700 Гц выделить сигнал, который не может быть выделен в исходном спектре. При этом отношение сигнал/шум увеличилось на 13 дБ.

Формула изобретения

Способ подавления сосредоточенных помех при приеме непрерывного линейно-частотно-модулированного сигнала, заключающийся в ослаблении элемента сигнала при наличии в нем сосредоточенной помехи, отличающийся тем, что обнаружение сосредоточенных помех на выходе системы сжатия в частотной области приемника ЛЧМ ионозонда производят по несмещенной оценке коэффициента эксцесса Е, а выделение сосредоточенной помехи из сигнала и ее ослабление производят на основе использования критерия обнаружения грубых ошибок в экспериментальных измерениях: если для среднего квадратического отклонения отсчетов k-ого элемента сигнала _k с полосой 250 Гц выполняется оценка

где К – число элементов сигнала;

– среднее квадратическое отклонение отсчетов _k;

Е – эксцесс отсчетов _k,

то этот элемент сигнала не ослабляется, если это неравенство для некоторого элемента не выполняется и _k>, то этот элемент сигнала ослабляется путем обнуления отсчетов.

РИСУНКИ

TB4A – Исправление указания фамилии, имени, отчества автора изобретения или обладателя патента Российской Федерации на изобретение (физического лица)

(72) Автор(ы): Колчев Алексей Анатольевич (RU),
Щирый Андрей Олегович (RU)

Извещение опубликовано: 10.06.2007 БИ: 16/2007

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 24.05.2008

Извещение опубликовано: 10.06.2010 БИ: 16/2010