Дискретный согласованный фильтр

 

Изобретение может быть использовано в системах обработки информации Цель изобретения - повышение помехоустойчивости при вьщелении слабого сигнала на фоне частично перекрывающегося с ним по времени более сильного сигнала. Фильтр содержит блоки 1 и 6 прямого дискретного преобразования Фурье, 2 N блоков 2 бинарного квантования, 2 N умножителей 3 действительных чисел, N умножителей 4 , комплексных чисел, блок 5 обратного дискретного преобразования Фурье,2N блоков 7 вычисления модуля сигнала. Фильтр обеспечивает выигрыш в помехоустойчивости при ввделении слабого сигнала на фоне боковых лепестков сильо ного сигнала, равный отношению амплитуд перекрывающихся во времени (Л сигналов, и исключает маскировку слабого сигнала перекрывающимся с ним во времени сильным. 2 ил.

Взамен ранее изданного

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3648375/24-09 (22) 21.07.83 (46) 30.08.87. Бюл. N - 32 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) В.В.Авдеев, Т.В.Миронова и Б.И.Филимонов (53) 621.372.544 (088.8) (56) Применение цифровой обработки сигналов./Под ред. Э.Оппенгейма. И., "Мир", 1980, с. 295, рис. 5- 14.

Ахмед Н., Рао К. Ортогональные преобразования при обработке цифровых сигналов. М., "Связь", 1980, с. 73. (54) ДИСКРЕТНЫЙ СОГЛАСОВАННЫЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение может быть использовано в системах обработки информации

„„SU„„1169147 А (51)4 Н 03 Н 17/00

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости при выделении слабого сигнала на фоне частично перекрывающегося с ним по времени более сильного сигнала. Фильтр содержит блоки и 6 прямого дискретного преобразования Фурье, 2 N блоков 2 бинарного квантования, 2 N умножителей 3 действительных чисел, N умножителей 4 комплексных чисел, блок 5 обратного дискретного преобразования Фурье,2N блоков 7 вычисления модуля сигнала.

Фильтр обеспечивает выигрыш впомехоустойчивости при выделении слабого сигнала на фоне боковых лепестков сильного сигнала, равный отношению амплитуд перекрывающихся во времени сигналов, и исключает маскировку слабого сигнала перекрывающимся с ним во времени сильным. 2 ил. где k=O, 1,..., N 1;

A(k), B(k) — действительная и мнимая составляющие спектрального коэффициента входного сигнала, поступают на входы соответствующих

2 N блоков бинарного квантования сигнала. Квантование производится по правилу

40

1, если A(k) 0

kb

-1, если A(k) 0 (2) 1, если B(k) > 0 (З)

kb -1, если B(k) 0

Второй блок 6 прямого ДПФ, выполняемый аналогично блоку 1, вычисляет спектральные коэффициенты импульсной 50 характеристики (дискретную передаточную функцию) фильтра в соответствии с выражением: н-

H(k)=C(k)+jD(k)= +g(n)e ", (4) и=о где k =0,1,..., N-1;

g(ti) — импульсная характеристика согласованного фильтра, 1

11691

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах обработки информации.

Цель изобретения — повышение поме5 хоустойчивости при вьщелении слабого сигнала на фоне частично перекрываю,щегося с ним по времени более сильного сигнала.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема дискретного согласованного фильтра, на фиг.2 — графики, поясняющие его работу.

Дискретный согласованный фильтр содержит первый блок 1 прямого дис- 15 кретного преобразования Фурье (ДПФ), 2 N . блоков 2 бинарного квантования, 2 N умножителей 3 действительных чисел, N умножителей 4 комплексных чисел, блок 5 обратного ДПФ, второй 20 блок 6 прямого ДПФ и 2 N блоков 7 вы" числения модуля сигнала.

Дискретный согласованный фильтр работает следующим образом.

Выборки x(n) входного сигнала 25 объема И поступают на вход первого блока 1 прямого ДПФ, вычисляющий прямое ДПФ в соответствии с выражением: и 12!!ИМ/и

X(k) = A(k)+jB(k) = х(п)е (1) 30

A=0

r(k) = (С(1 )J

F(k) = D(k)l (s) Умножители 3 действительных чисел выполняют операцию умножения действительных чисел в соответствии с формулами:

II(k) = А (k)P(k)

T(k) = B)b(k)F(k)

Блок 5 обратного ДПФ вычисляет выходной сигнал фильтра на основе соот,ношения: 27inkj N () = уо) (7) 1 n-o где Y(k) = L(k) + jR(k) =H(k) J а с tg ò(ц)/и () е

1. (К), R(k) — действительная и "мнимая" составляющие спектра выходного сигнала дискретного фильтра.

n = 0, 1, 2.. ., N-1, Операция бинарного квантования по нулевому уровню сохраняет информацию о знаках спектральных компонентов входного сигнала. При этом знаковая структура спектра мало изменяется даже при значительном искажении сигнала помехой. Поэтому, умножая знаковую последовательность спектра входного сигнала на модули действительных и мнимых компонентов нормированного спектра ожидаемого (опорного) сигнала, можно осуществить предварительную селекцию спектра сигнала.

Учитывая, что при согласованной фильтрации спектр импульсной характеристики фильтра (передаточная функция фильтра) комплексно сопряжен спектру опбрного сигнала, в предложенном устройстве на знаковую последовательность спектра умножаются соответствующие модули действительных и

"мнимых" компонентов спектральных

47 2

С (1 ), D(k) — действительная и мнимая составляющие спектральных коэффициентов импульсной характеристики фильтра.

Блоки 7 вычисляют модули действительных и мнимых" компонентов спектральных коэффициентов импульсной характеристики в соответствии с выра.- жением:

1109147 коэффициентов импульсной характеристики фильтра. Перемножая далее полученный спектр на передаточную функцию фильтра и выполняя обратное ДПФ

5 получаем отсчеты выходного сигнала согласованного фильтра. В результате выполнения рассмотренных операций за счет номировки спектра входного сигнала осуществляется нормировка от- 10 кликов фильтра, благодаря чему улучшается наблюдаемость слабого сигнала на фоне перекрывающегося с ним во времени сильного сигнала °

Рассмотрим эффективность предло- 15 женного фильтра. Для проверки работоспособности предлагаемого фильтра и оценки его эффективности было проведено моделирование на основе соотношений 2-7 при фильтрации двух пе- 20 рекрывающихся во времени сигналов в виде псевдослучайных M-последовательностей длиной N одинаковой структуры.

На фиг. 2 для И=31 показаны зна- чения максимальных пиков р, и р двух 25 перекрывающихся во времени сигналов и средний уровень боковых лепестков

В в зависимости от S = А /А, (А, ср амплитуда первого сигнала, А — амплитуда второго сигнала), усредненные для диапазона перекрытия от О, 1 дл 0,8 длительности сигнала. Из приведенных графиков видно, что даже при значительных различиях в амплитудах перекрывающихся сигналов наблюдается стабилизация максимальных пиков р, и р и.среднего уровня боковых лепестков В, . Причем средний уровень боковых лепестков проходит значительно ниже уровня пика слабого 40 сигнала.

При этом средний уровень боковых лепестков при частичном перекрытии сигналов не превышает величины 0,7Д независимо от уровня входных сигналов. Учитывая, что при этом пик, слабаго сигнала на выходе предлагаемого фильтра р, "- 0,7 N, результирующее отношение основного пика отклика слабого сигнала к среднему значению уровня боковых лепестков отклика сильного сигнала, обеспечиваемого предложенным фильтром, составляет примерно 4N.

Таким образом, предложенный фильтр по сравнению с традиционным согласованным фильтром обеспечивает выигрыш в помехоустойчивости при выделении слабого сигнала на фоне боковых лепестков сильного сигнала, равный отношению амплитуд перекрывающихся во времени сигналов S и исключает маскировку слабого сигнала перекрывающимся с ним во времени сильным.

Формула изобретения

Дискретный согласованный фильтр, содержащий первый блок прямого дискретного преобразования Фурье (ДПФ), вход которого является входом дискретного согласованного фильтра, блок обратного ДПФ, выход которого является выходом дискретного согласованного фильтра, второй блок прямого ДПФ, вход которого является входом для отсчетов импульсной характеристики, N умножителей комплексных чисел, первые два входа которых подключены к 2 N выходам второго блока прямого ДПФ соответственно, а выходы соединены с 2 N входами блока обратного ДПФ соответственно, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости при выделении слабого сигнала на фоне частично перекрывающегося с ним по времени более сильного сигнала, введены последовательно соединенные и включенные между 2 N выходами первого блока прямого ДПФ и каждыми вторыми двумя входами умножителей комплексных чисел соответственно 2 N блоков бинарного квантования и 2 N умножителей действительных чисел, а также 2 Н блоков вычисления модуля сигнала, включенных между выходами второго блока прямого ДПФ и каждыми вторыми входами умножителей действительных чисел соответственно. !

1169147

Составитель А.Осипович

Редактор П.Горькова Техред М.ДРЫК Коррек р

Ко екто Е.Рошко

Заказ 3987/3 Тираж 901 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужг род, у . р о л. П оектная 4