


Изобретение относится к технике радиосвязи, в частности к технике приема радиосигналов.The invention relates to techniques for radio communications, in particular to a technique for receiving radio signals.
Известно устройство защиты от помех [1], однако это техническое решение не обеспечивает высокой степени помехозащищенности.A device for protection against interference [1], but this technical solution does not provide a high degree of noise immunity.
Прототипом предлагаемого устройства является адаптивный компенсатор помех [2].The prototype of the proposed device is an adaptive noise canceller [2].
Прототип содержит в своем составе два нормирующих усилителя, автокомпенсатор-ортогонализатор, состоящий из сумматора, квадратурного фильтра и инвертирующего усилителя, третий нормирующий усилитель, базовую часть схемы (блок выделения), представляющую собой петлю корреляционной обратной связи (КОС) с эталонным колебанием, реализующую алгоритм МСКО и формирователь эталонного колебания в виде амплитудного ограничителя.The prototype contains two normalizing amplifiers, an auto-compensator-orthogonalizer, consisting of an adder, a quadrature filter and an inverting amplifier, a third normalizing amplifier, the base part of the circuit (separation unit), which is a correlation feedback loop (CBS) with a reference oscillation that implements the algorithm ISCED and a reference oscillator as an amplitude limiter.
Назначение входных нормирующих усилителей состоит в стабилизации входных напряжений ортогонализатора, что необходимо для стабилизации инерционности (полосы пропускания) ортогонализатора.The purpose of the input normalizing amplifiers is to stabilize the input voltages of the orthogonalizer, which is necessary to stabilize the inertia (bandwidth) of the orthogonalizer.
Ортогонализатор осуществляет предварительную обработку входных смесей сигнал + помеха с целью получения на входах блока выделения некоррелированых (ортогональных) процессов. Одновременно ортогонализатор осуществляет инверсию отношения сигнал/помеха.The orthogonalizer performs preliminary processing of the input signal + noise mixtures in order to obtain uncorrelated (orthogonal) processes at the inputs of the extraction block. At the same time, the orthogonalizer inverts the signal-to-noise ratio.
Третий нормирующий усилитель обеспечивает стабилизацию уровня ортогонализированного процесса, что необходимо для стабилизации инерционности (полосы пропускания) по второму входу блока выделения.The third normalizing amplifier provides stabilization of the level of the orthogonalized process, which is necessary to stabilize the inertia (bandwidth) at the second input of the allocation unit.
Блок выделения осуществляет выделение полезного компонента и включает в себя два квадратурных фильтра, на опорные входы которых поданы ортогональные процессы (смеси сигнал + помеха), сумматор выходных колебаний квадратурных фильтров и вычитатель выходного колебания петли КОС из эталонного колебания.The extraction unit extracts the useful component and includes two quadrature filters, the orthogonal processes (signal + interference) are fed to the reference inputs, an adder of the output oscillations of the quadrature filters, and a subtractor of the output oscillation of the KOS loop from the reference oscillation.
Сигнал ошибки, сформированный вычитателем, подается на входы квадратурных фильтров с целью вычисления весового вектора.The error signal generated by the subtractor is fed to the inputs of the quadrature filters in order to calculate the weight vector.
Формирование эталонного колебания производится с помощью амплитудного ограничителя, обладающего, как известно, свойством подавлять слабое колебание (изменять соотношение сигнал/помеха).The formation of a reference oscillation is performed using an amplitude limiter, which, as is known, has the property of suppressing a weak oscillation (changing the signal / noise ratio).
Недостатком устройства-прототипа является повышенная потеря пропускной способности радиолинии при работе в канале связи с замираниями.The disadvantage of the prototype device is the increased loss of bandwidth of the radio line when working in the communication channel with fading.
Для уяснения сути явления следует подробнее рассмотреть процесс приема сигналов в случае применения АКП. Как известно, адаптивная компенсация помех основана на использовании пространственно-временных различий сигнала и помехи (т.е. фазовых и амплитудных различий). Для выделения этих различий используется разнесенный прием на несколько (в данном случае на две) антенн. На фиг.1 схематически изображена ситуация при приеме сигнала (S) и помехи (J) двумя антеннами (двумя ветвями разнесения).To clarify the essence of the phenomenon, it is necessary to consider in more detail the process of receiving signals in the case of the use of automatic transmission. As you know, adaptive interference compensation is based on the use of spatiotemporal differences in signal and interference (i.e., phase and amplitude differences). To distinguish these differences, diversity is used for several (in this case, two) antennas. Figure 1 schematically shows the situation when receiving a signal (S) and interference (J) with two antennas (two diversity branches).
Из фиг.1 видно, что время задержки сигнала S составляет ts, а помехи J - tj, и что в общем случае ts≠tj. Время задержки t связано с фазовым набегом Δφ соотношением t=Δφ/ Ω, где Ω - частота колебаний.It can be seen from FIG. 1 that the signal delay time S is ts , and the interference J is tj , and that in the general case ts ≠ tj . The delay time t is associated with the phase shift Δφ by the relation t = Δφ / Ω, where Ω is the oscillation frequency.
При ионосферном распространении каждый принимаемый сигнал представляет собой сумму нескольких лучей, амплитуды и фазы которых изменяются случайным образом. Понятно, что величины ts и tj (т.е. фазы сигнала и помехи), а также отношения амплитуд сигнала и помехи изменяются случайным образом, и в некоторые моменты времени разности фаз сигнала и помехи становятся одинаковыми, а отношения амплитуд - равными. Для удобства изложения назовем такую ситуацию "створом". Она характерна тем, что на обоих входах АКП присутствуют совершенно одинаковые смеси сигнал + помеха (отсутствуют амплитудно-фазовые различия). Коэффициент корреляции смесей при этом становится равным единице. С течением времени амплитудно-фазовые различия возникают (ситуация "створа" проходит). Периодичность наступления "створа" определяется состоянием ионосферы и может составлять от десятков секунд до десятков минут.In ionospheric propagation, each received signal is the sum of several rays whose amplitudes and phases vary randomly. It is clear that the values of ts and tj (i.e., the phases of the signal and the noise), as well as the ratios of the amplitudes of the signal and the noise, change randomly, and at some points in time the phase differences of the signal and the interference become the same, and the ratios of the amplitudes become equal. For convenience, we call this situation “target”. It is characterized by the fact that at both inputs of the automatic gearbox there are exactly the same signal + interference mixtures (there are no amplitude-phase differences). The correlation coefficient of the mixtures in this case becomes equal to unity. Over time, amplitude-phase differences arise (the situation "alignment" passes). The frequency of the offensive is determined by the state of the ionosphere and can range from tens of seconds to tens of minutes.
Рассмотрим работу устройства-прототипа в таких ситуациях. Одной из особенностей этой схемы является наличие гистерезисного свойства при выделении любого компонента. Заключается оно в том, что схема выделяет один из компонентов до тех пор, пока фазовые различия сигнала и помехи на входах не станут столь малыми или амплитудные различия не станут столь велики, что на выходе амплитудного ограничителя выделяемый компонент станет меньше уровня неподавленного остатка подавляемого компонента. После этого схема начинает выделять подавляемый ранее компонент. Это явление назовем "перезахватом". При дальнейшем обратном изменении отношения амплитуд (это происходит при достаточно глубоких замираниях сигнала или помехи) ситуация повторяется. Вследствие такого поведения схема будет выделять то сигнал, то помеху, т.е. пропускная способность канала не превысит 0,5.Consider the operation of the prototype device in such situations. One of the features of this scheme is the presence of a hysteresis property during the isolation of any component. It consists in the fact that the circuit isolates one of the components until the phase differences of the signal and noise at the inputs become so small or the amplitude differences become so large that the output component at the output of the amplitude limiter becomes less than the level of the unsuppressed remainder of the suppressed component. After this, the circuit begins to isolate the previously suppressed component. This phenomenon will be called "interception." With a further reverse change in the amplitude ratio (this occurs with sufficiently deep fading of the signal or interference), the situation repeats. Due to this behavior, the circuit will emit either a signal or an interference, i.e. channel bandwidth does not exceed 0.5.
Если исключить перезахваты, то пропускная способность канала существенно возрастет, т.к. потери информации будут происходить только во время отсутствия амплитудно-фазовых различий.If you exclude reboots, then the bandwidth of the channel will increase significantly, because information loss will occur only during the absence of amplitude-phase differences.
Целью настоящего изобретения является повышение пропускной способности канала.An object of the present invention is to increase channel capacity.
Поставленная цель достигается тем, что в адаптивный компенсатор помех, содержащий последовательно соединенные первый нормирующий усилитель, вход которого является первым входом устройства, первый сумматор, второй нормирующий усилитель, первый квадратурный фильтр, второй сумматор, выход которого соединен с выходом устройства, инвертирующим входом вычитателя, второй вход которого соединен с выходом амплитудного ограничителя, а выход которого соединен с основными входами первого и второго квадратурных фильтров, и последовательно соединенные третий нормирующий усилитель, вход которого является вторым входом устройства, а выход соединен с опорным входом третьего квадратурного фильтра, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, основной вход через усилитель-инвертор соединен с выходом первого сумматора и второй квадратурный фильтр, выход которого подключен ко второму входу второго сумматора, дополнительно введены первый электронный коммутатор, второй электронный коммутатор, блок сравнения, пороговое устройство, амплитудный детектор, причем выход первого электронного коммутатора соединен со входом амплитудного ограничителя, первый вход соединен с выходом второго сумматора, второй вход соединен с выходом второго электронного коммутатора, управляющий вход соединен с выходом порогового устройства, вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, подключенного своим входом к выходу первого сумматора, а входы второго электронного коммутатора подключены к выходам первого и второго квадратурных фильтров, а управляющий вход соединен с выходом блока сравнения, входы которого подключены к выходам весовых коэффициентов первого и второго квадратурных фильтров.This goal is achieved by the fact that in an adaptive noise canceller containing a series-connected first normalizing amplifier, the input of which is the first input of the device, the first adder, the second normalizing amplifier, the first quadrature filter, the second adder, the output of which is connected to the output of the device, inverting the input of the subtractor, the second input of which is connected to the output of the amplitude limiter, and the output of which is connected to the main inputs of the first and second quadrature filters, and sequentially connect The third normalizing amplifier, whose input is the second input of the device, and the output is connected to the reference input of the third quadrature filter, the output of which is connected to the second input of the first adder, the main input through the amplifier-inverter is connected to the output of the first adder and the second quadrature filter, the output of which is connected to the second input of the second adder, a first electronic switch, a second electronic switch, a comparison unit, a threshold device, an amplitude detector, the output the first electronic switch is connected to the input of the amplitude limiter, the first input is connected to the output of the second adder, the second input is connected to the output of the second electronic switch, the control input is connected to the output of the threshold device, the input of which is connected to the output of the amplitude detector connected to the output of the first adder by its input, and the inputs of the second electronic switch are connected to the outputs of the first and second quadrature filters, and the control input is connected to the output of the comparison unit, the inputs of which dklyucheny to the outputs of the weighting coefficients of the first and second quadrature filters.
Работа устройства станет понятной из структурной схемы фиг.2 и дальнейшего описания. Устройство содержит:The operation of the device will become apparent from the structural diagram of figure 2 and the further description. The device contains:
1 - первый нормирующий усилитель1 - the first normalizing amplifier
2 - первый сумматор2 - first adder
3 - второй нормирующий усилитель3 - second normalizing amplifier
4 - первый квадратурный фильтр4 - the first quadrature filter
5 - второй сумматор5 - second adder
6 - вычитатель6 - subtractor
7 - амплитудный ограничитель7 - amplitude limiter
8 - второй квадратурный фильтр8 - second quadrature filter
9 - третий нормирующий усилитель9 - the third normalizing amplifier
10 - третий квадратурный фильтр10 - third quadrature filter
11 - усилитель-инвертор11 - inverter amplifier
12 - первый электронный коммутатор12 - first electronic switch
13 - второй электронный коммутатор13 - second electronic switch
14 - блок сравнения14 - comparison unit
15 - пороговое устройство15 - threshold device
16 - амплитудный детектор16 - amplitude detector
Основная идея защиты от "перезахвата" заключается в том, что на время "створа" на вход формирователя эталонного колебания подается выходная смесь квадратурного фильтра той ветви разнесения, в которой выделяемый компонент имеет превышение.The main idea of protection against “interception” is that at the time of “alignment” the output mixture of the quadrature filter of that diversity branch in which the extracted component has an excess is supplied to the input of the reference oscillator.
Устройство работает следующим образом: смеси сигнала и помехи с выходов радиоприемников, подключенных к разнесенным в пространстве антеннам, поступают на входы двух нормирующих усилителей 1 и 9, с помощью которых уровни смесей доводятся до некоторого стандартного уровня. К выходам нормирующих усилителей 1 и 9 подключен автокомпенсатор, состоящий из сумматора 2, квадратурного фильтра 10 и усилителя-инвертора 11, осуществляющий предварительную обработку смесей сигнал + помеха. При прохождении через ситуацию "створ" выходное напряжение сумматора 2 изменяется. Зависимость выходного напряжения от фазовой разницы сигнала и помехи представлена на фиг.3.The device operates as follows: signal mixtures and interference from the outputs of radio receivers connected to antennas spaced apart in space are fed to the inputs of two normalizing
Амплитудный детектор 16 преобразует напряжение промежуточной частоты в напряжение постоянного тока. Пороговое устройство 15 сравнивает выходное напряжение амплитудного детектора 16 с некоторым, заранее установленным значением напряжения и, таким образом, вырабатывает сигнал, свидетельствующий о подходе к "створу". После прохождения "створа" этот сигнал снимается. Выходной сигнал порогового устройства служит управляющим сигналом для электронного коммутатора 12. После усиления нормирующим усилителем 3 ортогонализированные напряжения смесей сигнал + помеха поступают на входы квадратурных фильтров 4 и 8 блока выделения. Если с помощью первого электронного коммутатора 12 на вход амплитудного ограничителя 7 подан выходной сигнал сумматора 5, блок выделения работает в обычном режиме выделения одного из компонентов. Петля КОС выделяет на выходе сумматора 5 компонент, максимально коррелированный с эталонным сигналом (сигналом на неинвертирующем входе вычитателя 6). Поэтому при подключении с помощью первого электронного коммутатора (ЭК) 12 на вход ограничителя 7 выходного сигнала второго ЭК 13 петля КОС будет копировать тот из сигналов, который в этот момент выбран вторым ЭК 13. Сигнальные входы второго ЭК 13 подключены к выходам квадратурных фильтров 4 и 8. Квадратурный фильтр 8 обрабатывает смесь нижней (по схеме фиг.2) ветви разнесения, в которой сохранилось входное отношение сигнал/помеха. Квадратурный фильтр 4 обрабатывает смесь верхней (по схеме фиг.2) ветви разнесения, прошедшую предварительную обработку ортогонализатором. Отношение сигнал/помеха на его входе обратно отношению сигнал/помеха в нижней ветви разнесения.An
Если на выходе петли КОС выделяется больший компонент, то модуль весового коэффициента квадратурного фильтра 8 будет превышать модуль весового коэффициента квадратурного фильтра 4. В случае выделения меньшего компонента соотношение модулей весовых коэффициентов будет обратным. Блок сравнения 14 предназначен для вычисления модулей весовых коэффициентов и сравнения их. Схема блока сравнения приведена на фиг.4, где:If a larger component is allocated at the output of the CBS loop, then the module of the weight coefficient of the
14 - блок сравнения14 - comparison unit
17-20 - перемножители (квадраторы)17-20 - multipliers (quadrators)
21, 22 - сумматоры21, 22 - adders
23 - пороговое устройство (компаратор)23 - threshold device (comparator)
Выходной сигнал блока сравнения 14 определяет, какой из компонентов (больший или меньший) выделяется петлей КОС и управляет вторым ЭК 13, который в соответствии с управляющим сигналом подключает ко второму сигнальному входу первого ЭК 12 выход либо квадратурного фильтра 4 (в случае выделения меньшего компонента), либо квадратурного фильтра 8 (в случае выделения большего компонента).The output signal of the
Итак, при наступлении ситуации "створ" (при уменьшении фазовых различий сигнала и помехи) уровень выходного напряжения сумматора 2 уменьшается и, когда выпрямленное амплитудным детектором 16 напряжение на входе порогового устройства станет меньше порогового значения, первый ЭК 12 подключает на вход амплитудного ограничителя 7 выходной сигнал второго ЭК 13, т.е. в случае выделения большего компонента - сигнал с выхода квадратурного фильтра 8, в случае выделения меньшего компонента - сигнал с выхода квадратурного фильтра 4. Таким образом, в качестве эталонного колебания при наступлении "створа" используется смесь сигнала и помехи, в которой превышение имеет тот компонент, который выделялся до "створа", и петля КОС продолжит выделять тот компонент, который она выделяла до этого, т.е. перезахвата не происходит. По окончании "створа" первым коммутатором ЭК 12 цепь эталонного колебания будет восстановлена и петля КОС продолжит выделение того же компонента.So, when the “target” situation occurs (when phase differences of the signal and interference are reduced), the output voltage level of
Из изложенного следует, что предложенное устройство позволяет свести к минимуму вероятность смены компонентов на выходе устройства ("перезахвата"), т.е. максимально долго удерживать на выходе один компонент, что позволяет резко поднять пропускную способность канала связи, что и является целью изобретения.It follows from the foregoing that the proposed device minimizes the likelihood of component changes at the output of the device (“interception”), i.e. as long as possible to keep one component at the output, which allows to sharply increase the throughput of the communication channel, which is the purpose of the invention.
Перечень чертежейList of drawings
Фигура 1. Схема приема сигнала и помехи двумя ветвями разнесения.Figure 1. The signal reception pattern and interference by two diversity branches.
Фигура 2. Структурная схема адаптивного компенсатора помех.Figure 2. Block diagram of an adaptive interference canceller.
Фигура 3. Зависимость выходного напряжения автокомпенсатора от фазовой разности сигнала и помехи.Figure 3. The dependence of the output voltage of the compensator on the phase difference of the signal and interference.
Фигура 4. Структурная схема блока сравнения.Figure 4. Block diagram of the comparison unit.
Использованная литератураReferences
1. А.С. СССР №1419485, кл. Н 04 В 7/02, 1/12. Устройство защиты от помех при сдвоенном приеме радиосигналов. 1986 г.1. A.S. USSR No. 1419485, class H 04
2. Патент РФ №2115233, кл. Н 04 В 1/10. Адаптивный компенсатор помех. 1998 г.2. RF patent №2115233, class. H 04
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004136536/09ARU2282939C1 (en) | 2004-12-14 | 2004-12-14 | Adaptive compensator of interferences |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004136536/09ARU2282939C1 (en) | 2004-12-14 | 2004-12-14 | Adaptive compensator of interferences |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004136536A RU2004136536A (en) | 2006-06-10 |
| RU2282939C1true RU2282939C1 (en) | 2006-08-27 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004136536/09ARU2282939C1 (en) | 2004-12-14 | 2004-12-14 | Adaptive compensator of interferences |
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2282939C1 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2675789C1 (en)* | 2017-08-15 | 2018-12-25 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Adaptive compensator of packet radiation interference |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0037075A2 (en)* | 1980-03-28 | 1981-10-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Pulse Doppler radar with a CFAR threshold |
| US4649394A (en)* | 1982-04-10 | 1987-03-10 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh | Method of and a device for recognizing targets and suppressing spurious signals in radar equipment |
| RU2115233C1 (en)* | 1994-07-11 | 1998-07-10 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Adaptive interference suppressor |
| RU2123708C1 (en)* | 1987-04-02 | 1998-12-20 | Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники | Device for suppressing echo signals received at side lobes of antenna directivity pattern |
| RU2237262C1 (en)* | 2003-02-19 | 2004-09-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" | Method for distinction of useful and interfering radar signals at output of primary processing |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0037075A2 (en)* | 1980-03-28 | 1981-10-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Pulse Doppler radar with a CFAR threshold |
| US4649394A (en)* | 1982-04-10 | 1987-03-10 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh | Method of and a device for recognizing targets and suppressing spurious signals in radar equipment |
| RU2123708C1 (en)* | 1987-04-02 | 1998-12-20 | Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники | Device for suppressing echo signals received at side lobes of antenna directivity pattern |
| RU2115233C1 (en)* | 1994-07-11 | 1998-07-10 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Adaptive interference suppressor |
| RU2237262C1 (en)* | 2003-02-19 | 2004-09-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" | Method for distinction of useful and interfering radar signals at output of primary processing |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2675789C1 (en)* | 2017-08-15 | 2018-12-25 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Adaptive compensator of packet radiation interference |
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004136536A (en) | 2006-06-10 |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6639551B2 (en) | Method of interference cancellation based on smart antenna | |
| US6172970B1 (en) | Low-complexity antenna diversity receiver | |
| KR0164250B1 (en) | Receiver and repeater for spread spectrum communicaton | |
| KR101037701B1 (en) | Receiver, signal processing circuit, and receiver system | |
| US8665147B2 (en) | GPS antenna diversity and noise mitigation | |
| US6118806A (en) | Signal synthesis method and apparatus under diversity reception | |
| EP1719272B1 (en) | Communications channel characterization device and associated methods | |
| US20040004962A1 (en) | Apparatus and method for radio frequency tracking and acquisition | |
| US5917851A (en) | Method for allocating rake branches and rake receiver | |
| EP1336254B1 (en) | A rake receiver and a method of providing a frequency error estimate | |
| CA2288633C (en) | An interference canceller for the protection of direct-sequence spread-spectrum communications from high-power narrowband interference | |
| RU2282939C1 (en) | Adaptive compensator of interferences | |
| RU2558676C1 (en) | Compensation channel-switched active jamming compensation device | |
| US6985106B2 (en) | Array antenna radio communication apparatus | |
| JP6933106B2 (en) | Distortion canceling device and distortion canceling method | |
| EP0684703B1 (en) | Circuit for removing random fm noise | |
| US8102957B2 (en) | Method and apparatus for identification of transmission antenna diversity in a receiver | |
| KR20090018975A (en) | Apparatus and method for interference cancellation | |
| Ojeda et al. | Adaptive-FRESH filtering | |
| JP3458834B2 (en) | Cross polarization interference cancellation system | |
| RU2205501C2 (en) | Narrow-band noise suppressing device for broadband signal receivers | |
| US9130690B1 (en) | Receiving device | |
| KR101073920B1 (en) | apparatus and method for automatic frequency control | |
| RU2276834C2 (en) | Adaptive noise compensator | |
| KR100344693B1 (en) | AFC for the muti-carrier CDMA system and method for the compensating of frequency error |
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees | Effective date:20101215 |