[go: up one dir, main page]

RU2251811C2 - Device for signal resolution on random noise background - Google Patents

Device for signal resolution on random noise background Download PDF

Info

Publication number
RU2251811C2
RU2251811C2 RU2003102578/09A RU2003102578A RU2251811C2 RU 2251811 C2 RU2251811 C2 RU 2251811C2 RU 2003102578/09 A RU2003102578/09 A RU 2003102578/09A RU 2003102578 A RU2003102578 A RU 2003102578A RU 2251811 C2 RU2251811 C2 RU 2251811C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
signal processing
inputs
signals
outputs
Prior art date
Application number
RU2003102578/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003102578A (en
Inventor
Ш.М. Чабдаров (RU)
Ш.М. Чабдаров
А.Ф. Надеев (RU)
А.Ф. Надеев
Р.Р. Файзуллин (RU)
Р.Р. Файзуллин
А.Е. Егоров (RU)
А.Е. Егоров
Original Assignee
Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева
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 Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева filed Critical Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева
Priority to RU2003102578/09A priority Critical patent/RU2251811C2/en
Publication of RU2003102578A publication Critical patent/RU2003102578A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2251811C2 publication Critical patent/RU2251811C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: electrical communications; radio-controlled signal receivers, radar stations, mobile-object communication systems.
SUBSTANCE: proposed device for signal resolution on random noise background has signal processing channels l1 - ln, number of signal processing channels being equal to number of resolved-signal superposition combinations; clock generator 2; and comparison unit 3; each signal processing channel has signal correlation processing unit 4 and adder units 50 - 5L, unit 6 for calculating summary likelihood ratio functional of current resolved-signal superposition combination, unit 7 for calculating a posterior probabilities of number combinations of resolved-signal Gaussian components, and extrapolation unit 8. Parallel-conveyer method is implemented in device for processing arriving signal including recursive calculation of likelihood ratio functional which ensures its uncriticality to noise parameters and high signal processing speed.
EFFECT: enhanced reliability of reception in the environment of variable-parameter and structural noise, and echo signals.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике электросвязи и может быть использовано в приемниках сигналов радиоуправления, радиолокационных станций, систем связи с подвижными объектами.The invention relates to telecommunication technology and can be used in receivers of radio signals, radar stations, communication systems with mobile objects.

В качестве аналога выбрано устройство для подавления шума в системе связи (патент RU 2169992 С2 “Способ и устройство для подавления шума в системе связи”, опубл. 27.06.2001), которая предназначена для передачи информации с использованием информационных кадров в каналах, причем информационные кадры содержат шум, из которого получают оценку шума канала, при этом устройство содержит средство для оценки энергии канала в текущем информационном кадре, средство для оценки полной энергии канала в текущем информационном кадре на основе оценки энергии канала, средство для оценки мощности спектров текущего информационного кадра на основе оценки энергии канала, средство для оценки мощности спектров множества прошедших информационных кадров на основе оценки мощности спектров текущего кадра, средство для определения отклонения между оценкой мощности спектров текущего кадра и оценкой мощности спектров множества прошедших кадров и средство для обновления оценки шума канала на основе оценки полной энергии канала и полученного отклонения. Рассматриваемое устройство также содержит блоки корреляционной обработки, однако обработка сигнала проводится в предположении, что в канале присутствует только шум, структурные же помехи и переотраженные сигналы не учитываются, что не позволяет получить требуемый технический результат в виде решения о том, какие сигналы и в какой комбинации присутствуют на входе.A device for noise suppression in a communication system (patent RU 2169992 C2 “Method and device for noise suppression in a communication system”, published on June 27, 2001), which is designed to transmit information using information frames in channels, is selected as an analogue, moreover, information frames contain noise from which the channel noise estimate is obtained, the device comprising means for estimating channel energy in the current information frame, means for estimating the total channel energy in the current information frame based on channel energy estimates ala, means for estimating the power of spectra of the current information frame based on an estimate of the energy of the channel, means for estimating the power of spectra of a plurality of past information frames based on an estimate of the power of spectra of the current frame, means for determining the deviation between the estimate of the power of spectra of the current frame and estimating the power of the spectra of many past frames and means for updating the channel noise estimate based on the total channel energy estimate and the resulting deviation. The device in question also contains correlation processing units, however, the signal is processed under the assumption that the channel contains only noise, structural noise and reflected signals are not taken into account, which does not allow obtaining the required technical result in the form of a decision on which signals and in which combination present at the entrance.

В качестве прототипа выбрано устройство различения сигналов на фоне произвольной помехи (авторское свидетельство SU 1596469 А1 “Устройство различения сигналов на фоне произвольной помехи”, опубл. 30.09.1990. Бюл. №36). Устройство различения сигналов на фоне произвольной помехи содержит каналы обработки сигналов, первые выходы каждого из которых соединены с первыми входами блока сравнения, выходы которого являются выходами устройства, информационный вход которого соединен с информационным входами каналов обработки сигналов, а каждый из каналов обработки сигналов содержит блок корреляционной обработки сигнала и блоки суммирования, выходы которых являются первыми выходами канала обработки сигналов, информационным входом которого является информационный вход блока корреляционной обработки сигнала, первый и второй выходы которого подключены к входам блоков суммирования, при этом введен тактовый генератор, выход которого соединен с тактовыми входами каналов обработки сигналов, вторые выходы которых подключены к вторым входам блока сравнения, причем управляющие входы каналов обработки сигналов соединены с управляющим входом устройства, а в каждый канал обработки сигналов введен блок выбора максимального сигнала, выход которого является вторым выходом канала обработки сигналов, тактовый вход которого соединен с тактовыми входами блока суммирования, блока корреляционной обработки сигнала и блока выбора максимального сигнала, сигнальные входы которого подключены к выходам блока корреляционной обработки сигнала.As a prototype, a device for distinguishing signals against a background of arbitrary interference (copyright certificate SU 1596469 A1 “Device for distinguishing signals from a background of arbitrary interference”, publ. 09/30/1990, Bull. No. 36) was selected. The signal discrimination device against the background of arbitrary interference contains signal processing channels, the first outputs of each of which are connected to the first inputs of the comparison unit, the outputs of which are the outputs of the device, the information input of which is connected to the information inputs of the signal processing channels, and each of the signal processing channels contains a correlation block signal processing and summing blocks, the outputs of which are the first outputs of the signal processing channel, the information input of which is information the input of the correlation signal processing unit, the first and second outputs of which are connected to the inputs of the summing blocks, a clock generator is introduced, the output of which is connected to the clock inputs of the signal processing channels, the second outputs of which are connected to the second inputs of the comparison unit, the control inputs of the signal processing channels connected to the control input of the device, and in each signal processing channel, a maximum signal selection block is introduced, the output of which is the second output of the signal processing channel, t the act input of which is connected to the clock inputs of the summing unit, the signal correlation processing unit and the maximum signal selection unit, the signal inputs of which are connected to the outputs of the signal correlation processing unit.

Устройство, рассматриваемое в качестве прототипа, после каждого цикла работы, на выходах блока сравнения содержит информацию о том, какой, из рассматриваемого множества сигналов, поступил на вход, но не позволяет получить требуемый технический результат в виде решения о том, какие сигналы и в какой комбинации присутствуют на входе. Кроме того, устройство различения для принятия решения использует вектор входных отсчетов достаточно большой размерности, что значительно повышает вычислительную сложность обработки, а при больших выборках вообще делает ее практически нереализуемой.The device, considered as a prototype, after each cycle of operation, at the outputs of the comparison block contains information about which, from the considered set of signals, was input, but does not allow to obtain the required technical result in the form of a decision on which signals and in which combinations are present at the input. In addition, the distinction device uses a vector of input samples of a sufficiently large dimension to make a decision, which significantly increases the computational complexity of processing, and with large samples it generally makes it practically impossible.

Решаемая техническая задача - повышение верности приема в условиях действия помех с изменяющимися параметрами, структурных помех, наличия переотраженных сигналов за счет решения задачи разрешения сигналов.The technical problem to be solved is to increase the fidelity of reception under conditions of interference with varying parameters, structural interference, the presence of re-reflected signals by solving the problem of resolving signals.

Решаемая техническая задача в устройстве разрешения сигналов на фоне произвольной помехи, содержащее каналы обработки сигналов, тактовый генератор, выход которого соединен с тактовыми входами каналов обработки сигналов, выходы каждого из которых соединены с соответствующими входами блока сравнения, выходы которого являются выходами устройства, информационный вход которого соединен с информационными входами каналов обработки сигналов, причем управляющие входы каналов обработки сигналов соединены с управляющим входом устройства, а каждый канал обработки сигналов содержит блок корреляционной обработки сигнала и блоки суммирования, достигается тем, что число каналов обработки сигналов равно заданному числу комбинаций наложения разрешаемых сигналов, каждый канал обработки сигналов дополнительно содержит блок вычисления итогового функционала отношения правдоподобия (БВФОП) текущей комбинации наложения разрешаемых сигналов, выход которого является выходом канала обработки сигналов, причем соответствующие сигнальные входы БВФОП подключены к соответствующим сигнальным выходам блоков суммирования, которые параллельно подключены к соответствующим входам блока вычисления апостериорных вероятностей комбинаций номеров гауссовских компонент разрешаемых сигналов, выходы которого соответственно подключены к входам блока экстраполяции, сигнальные выходы которого соединены с соответствующими входами блока вычисления итогового функционала отношения правдоподобия и соответствующими входами блока вычисления апостериорных вероятностей комбинаций номеров гауссовских компонент разрешаемых сигналов.The technical problem to be solved in a device for resolving signals against arbitrary interference, containing signal processing channels, a clock generator whose output is connected to the clock inputs of signal processing channels, the outputs of each of which are connected to the corresponding inputs of the comparison unit, the outputs of which are the outputs of the device, the information input of which connected to the information inputs of the signal processing channels, and the control inputs of the signal processing channels are connected to the control input of the device, and Each signal processing channel contains a signal correlation processing block and summing blocks, it is achieved by the fact that the number of signal processing channels is equal to a given number of combinations of overlapping allowed signals, each signal processing channel additionally contains a block for calculating the final likelihood ratio functional (BFOP) of the current combination of resolving allowed signals, the output of which is the output of the signal processing channel, and the corresponding signal inputs of the BFOP are connected to the corresponding signals the total outputs of the summing blocks, which are parallel connected to the corresponding inputs of the unit for calculating the posterior probabilities of the combinations of numbers of Gaussian components of the allowed signals, the outputs of which are respectively connected to the inputs of the extrapolation unit, whose signal outputs are connected to the corresponding inputs of the calculation unit of the final likelihood ratio functional and the corresponding inputs of the a posteriori calculation unit probabilities of combinations of numbers of Gaussian components of the allowed signal s.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства разрешения сигналов на фоне произвольной помехи; на фиг.2 - структурная схема блока корреляционной обработки сигнала, входящего в состав каждого канала обработки сигналов; на фиг.3 - структурная схема блока вычисления итогового функционала отношения правдоподобия.Figure 1 shows the structural diagram of a device for resolving signals against arbitrary interference; figure 2 is a structural diagram of a block of correlation signal processing, which is part of each channel signal processing; figure 3 is a block diagram of a unit for calculating the final likelihood ratio functional.

Устройство разрешения сигналов на фоне произвольной помехи, содержит каналы (11-1н) обработки сигналов, тактовый генератор 2, выход которого соединен с тактовыми входами каналов обработки сигналов, выходы каждого из которых соединены с соответствующими входами блока 3 сравнения, выходы которого являются выходами устройства, информационный вход которого соединен с информационными входами каналов обработки сигналов, причем управляющие входы каналов обработки сигналов соединены с управляющим входом устройства, а каждый из каналов обработки сигналов содержит блок 4 корреляционной обработки сигнала и первые блоки 50-5L суммирования, при этом число каналов обработки сигналов равно заданному числу комбинаций наложения разрешаемых сигналов, каждый канал обработки сигналов дополнительно содержит блок 6 вычисления итогового функционала отношения правдоподобия текущей комбинации наложения разрешаемых сигналов, выход которого является выходом канала обработки сигналов, причем соответствующие сигнальные входы блока вычисления итогового функционала отношения правдоподобия текущей комбинации наложения разрешаемых сигналов подключены к соответствующим сигнальным выходам блоков суммирования, которые параллельно подключены к соответствующим входам блока 7 вычисления апостериорных вероятностей комбинаций номеров гауссовских компонент разрешаемых сигналов, выходы которого соответственно подключены к входам блока 8 экстраполяции, сигнальные выходы которого соединены с соответствующими входами блока вычисления итогового функционала отношения правдоподобия и соответствующими входами блока вычисления апостериорных вероятностей комбинаций номеров гауссовских компонент разрешаемых сигналов. Система, обеспечивающая питание блоков, на чертеже не показана.The device for resolving signals against arbitrary interference, contains channels (1 1 -1 n ) for signal processing, a clock generator 2, the output of which is connected to the clock inputs of the signal processing channels, the outputs of each of which are connected to the corresponding inputs of the comparison unit 3, the outputs of which are outputs device, the information input of which is connected to the information inputs of signal processing channels, and the control inputs of signal processing channels are connected to the control input of the device, and each of the channels is processed heel signals comprises a correlation processing unit 4 and the first signal blocks 5 0 -5 L summation, the number of signal processing channels equal to a predetermined number of resolvable signals overlay combinations, each signal processing channel further comprises a calculation unit 6 functional outcome likelihood ratio of the current combination overlay enable signal the output of which is the output of the signal processing channel, and the corresponding signal inputs of the calculation unit of the final likelihood ratio functional I of the current combination of overlapping allowed signals are connected to the corresponding signal outputs of the summing blocks, which are parallel connected to the corresponding inputs of the block 7 for calculating the posterior probabilities of the combinations of numbers of the Gaussian components of the allowed signals, whose outputs are respectively connected to the inputs of the extrapolation block 8, whose signal outputs are connected to the corresponding inputs of the block calculating the final likelihood ratio functional and the corresponding inputs of the computation unit posterior probabilities of combinations of numbers of the Gaussian components of the allowed signals. The system that provides power to the units is not shown in the drawing.

Блок 4 корреляционной обработки сигнала, входящий в состав каждого канала обработки сигналов, изображенный на фиг.2, содержит блоки 91-9N вычисления частных гауссовских функционалов отношения правдоподобия для каждой компоненты помехи и белого гауссовского шума и блоки 1001-10NL вычисления частных гауссовских функционалов отношения правдоподобия для всех комбинаций наложения компонент разрешаемых сигналов, присутствующих в смеси, и компонент помехи, а также белого гауссовского шума, информационные входы которых соединены с информационным входом соответствующего канала обработки сигналов, а информационные выходы блоков 91-9N и 1001-10NL соединены с информационными входами соответствующих блоков суммирования 50-5L.Block 4 of the correlation signal processing, which is part of each channel of the signal processing, shown in figure 2, contains blocks 9 1 -9 N calculation of private Gaussian likelihood ratio functionals for each component of interference and white Gaussian noise and blocks 10 01 -10 NL calculation of private Gaussian likelihood ratio functionals for all combinations of superposition of the components of the allowed signals present in the mixture and the interference component, as well as white Gaussian noise, the information inputs of which are connected to the information the input input of the corresponding signal processing channel, and the information outputs of blocks 9 1 -9 N and 10 01 -10 NL are connected to the information inputs of the corresponding summing blocks 5 0 -5 L.

Блок 6 вычисления итогового функционала отношения правдоподобия текущей комбинации наложения разрешаемых сигналов, входящий в состав каждого канала обработки сигналов, изображенный на фиг.3, содержит первые блоки 111-11L умножения, первые информационные входы которых соединены с соответствующими выходами блоков 51-5L суммирования, а вторые информационные входы блоков 111-11L умножения соединены с соответствующими выходами блока 8 экстраполяции, причем соответствующие выходы блоков 111-11L умножения соединены с соответствующими входами второго блока 12 суммирования, выход которого соединен со вторым входом блока 13 деления, первый вход которого соединен с выходом блока 50 суммирования, при этом выход блока деления соединен с первым входом второго блока 14 умножения, выход которого является выходом канала обработки сигналов и входом блока 15 задержки, выход которого соединен с вторым входом блока 14 умножения.Block 6 for calculating the final likelihood ratio functional of the current combination of resolving allowed signals, which is part of each signal processing channel shown in Fig. 3, contains the first multiplication blocks 11 1 -11 L , the first information inputs of which are connected to the corresponding outputs of blocks 5 1 -5 L summation, and the second information inputs of blocks 11 1 -11 L multiplication connected to the corresponding outputs of block 8 extrapolation, and the corresponding outputs of blocks 11 1 -11 L multiplication connected to the corresponding inputs of W the second summing block 12, the output of which is connected to the second input of the division block 13, the first input of which is connected to the output of the summing block 5 0 , while the output of the division block is connected to the first input of the second multiplication block 14, the output of which is the output of the signal processing channel and the input of the block 15 delay, the output of which is connected to the second input of the multiplication unit 14.

Первые блоки 111-11L умножения, второй блок 12 суммирования, блок 13 деления, второй блок 14 умножения и блок 15 задержки могут быть выполнены по стандартным, опубликованным в литературе схемам.The first blocks 11 1 -11 L of the multiplication, the second summing unit 12, the division unit 13, the second multiplying unit 14 and the delay unit 15 can be performed according to standard schemes published in the literature.

Устройство разрешения сигналов на фоне произвольной помехи работает следующим образом.A device for resolving signals against a background of arbitrary interference works as follows.

Входной сигнал, представляющий собой сумму r сигналов разных типов

Figure 00000002
(всего J типов сигналов), импульсной помехи и белого гауссовского шума в виде m - отсчетов n-го элемента поступает на информационные входы блоков 4 корреляционной обработки сигнала всех каналов обработки сигналов. Задача полного разрешения сигналов формулируется следующим образом: предполагается, что во входном колебании в произвольный момент времени может присутствовать произвольное число сигналов из некоторого набора; по результатам наблюдения в присутствии шумовых и импульсных помех с учетом априорной информации о параметрах сигналов требуется определить, сколько и в какой комбинации из всех возможных сигналов присутствуют на входе устройства. Сигналы разных типов представляют собой дискретные многоэлементные сигналы (МЭС) - последовательности К элементарных сигналов:The input signal, which is the sum of r signals of different types
Figure 00000002
(total J types of signals), impulse noise and white Gaussian noise in the form of m - samples of the nth element is fed to the information inputs of signal correlation processing units 4 of all signal processing channels. The problem of full resolution of the signals is formulated as follows: it is assumed that an arbitrary number of signals from a certain set may be present in the input oscillation at an arbitrary moment of time; according to the results of observation in the presence of noise and impulse noise, taking into account a priori information about the parameters of the signals, it is necessary to determine how many and in what combination of all possible signals are present at the input of the device. Signals of different types are discrete multi-element signals (MES) - sequence K of elementary signals:

Figure 00000003
Figure 00000003

где I - число типов элементарных сигналов, J - число сигналов в ансамбле (число типов разрешаемых сигналов), заданных марково-смешанными полигауссовыми (МС-ПГ) моделями:where I is the number of types of elementary signals, J is the number of signals in the ensemble (the number of types of allowed signals) specified by Markov-mixed poly-Gaussian (MS-PG) models:

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

где

Figure 00000006
и
Figure 00000007
- элементы матрицы переходных вероятностей
Figure 00000008
и вектора начальных вероятностей
Figure 00000009
.Where
Figure 00000006
and
Figure 00000007
- elements of the transition probability matrix
Figure 00000008
and initial probability vectors
Figure 00000009
.

Сигналы могут появляться на интервале наблюдения (0, Т) в случайных различных комбинациях. Поэтому входное колебание

Figure 00000010
может содержать сумму случайного числа r сигналов
Figure 00000011
Кроме того, во входной смеси присутствует белый гауссовский шум nш(t) и ординарный поток независимых импульсных помех nп(t) с вероятностью Рп накладывающихся на k-ю временную позицию МЭС. При условии наложения импульсной помехи на k-ю временную позицию ее распределение имеет следующий вид:Signals can appear on the observation interval (0, T) in random different combinations. Therefore input fluctuation
Figure 00000010
may contain the sum of a random number r of signals
Figure 00000011
In addition, the input mixture contains white Gaussian noise n w (t) and an ordinary flux of independent impulse noise n p (t) with probability R p overlapping the k-th time position of the MES. Provided that impulse noise is applied to the kth temporary position, its distribution has the following form:

Figure 00000012
Figure 00000012

где

Figure 00000013
- вероятность
Figure 00000014
-й компоненты импульсной помехи.Where
Figure 00000013
- probability
Figure 00000014
th components of impulse noise.

Совместное распределение помех и шума на k-й позиции имеет вид:The joint distribution of interference and noise at the k-th position has the form:

Figure 00000015
Figure 00000015

При наложении r сигналов с номерами j1, j2,...,jr, вследствие инвариантности гауссовских распределений относительно линейных преобразований, наблюдаемый на k-й временной позиции вектор

Figure 00000016
также представляется МС-ПГ моделью следующего вида:When superimposing r signals with numbers j 1 , j 2 , ..., j r , due to the invariance of Gaussian distributions with respect to linear transformations, the vector observed at the kth time position
Figure 00000016
also appears to be an MS-PG model of the following form:

Figure 00000017
Figure 00000017

где

Figure 00000018
- набор типов элементарных сигналов на k-й временной позиции, соответствующих набору сигналов в конкретной комбинации наложения сигналов из ансамбля j1,j2,...,jr. Для простоты рассуждений введем понятие гипотезы
Figure 00000019
, соответствующей этой комбинации, причем число гипотез
Figure 00000020
. Нижние индексы в блоках 50-5L, 91-9N и 1001-10NL, 111-11L представляют собой натуральный ряд чисел, где N представляет собой число гауссовских компонент в полигауссовом разложении импульсной помехи, a L определяется как число всевозможных сочетаний номеров гауссовых компонент в полигауссовом разложении разрешаемых сигналов, присутствующих в текущей гипотезеWhere
Figure 00000018
- a set of types of elementary signals at the kth time position corresponding to a set of signals in a particular combination of the superposition of signals from the ensemble j 1 , j 2 , ..., j r . For simplicity, we introduce the concept of a hypothesis
Figure 00000019
corresponding to this combination, and the number of hypotheses
Figure 00000020
. The subscripts in blocks 5 0 -5 L , 9 1 -9 N and 10 01 -10 NL , 11 1 -11 L are a natural series of numbers, where N is the number of Gaussian components in the poly-Gaussian expansion of impulse noise, a L is defined as the number of all possible combinations of the numbers of the Gaussian components in the poly-Gaussian decomposition of the allowed signals present in the current hypothesis

Figure 00000021
Figure 00000021

В частности, для случая, соответствующего J=2 (число сигналов в ансамбле), R=3 (максимальное число сигналов из ансамбля во входном колебании), число гипотез

Figure 00000022
, а набор комбинаций сигналов, соответствующий гипотезам имеет видIn particular, for the case corresponding to J = 2 (the number of signals in the ensemble), R = 3 (the maximum number of signals from the ensemble in the input oscillation), the number of hypotheses
Figure 00000022
, and the set of signal combinations corresponding to hypotheses has the form

Figure 00000023
Figure 00000023

т.е. гипотеза h=1 соответствует комбинации полного отсутствия сигналов, h=2 соответствует комбинации, когда присутствует только сигнал 1-го типа (из ансамбля), h=8 соответствует комбинации, когда присутствует один сигнал 1-го типа и один сигнал 2-го типа (из ансамбля) и т.п. Таким образом, гипотезе h соответствует набор сигналов

Figure 00000024
those. the hypothesis h = 1 corresponds to a combination of the complete absence of signals, h = 2 corresponds to a combination when only a type 1 signal is present (from the ensemble), h = 8 corresponds to a combination when there is one type 1 signal and one type 2 signal (from the ensemble), etc. Thus, the set of signals corresponds to hypothesis h
Figure 00000024

Гауссовские компоненты N{•} в выражении (4) определяются свертками распределений, соответствующих гауссовским плотностям, линейными комбинациями которых представлены полигауссовы плотности сигналов и помех в (1).The Gaussian components N {•} in expression (4) are determined by convolutions of the distributions corresponding to the Gaussian densities, linear combinations of which represent the poly-Gaussian signal and noise densities in (1).

Преобразуем выражение (4) к видуWe transform expression (4) to the form

Figure 00000025
Figure 00000025

где

Figure 00000026
Where
Figure 00000026

Figure 00000027
Figure 00000027

Figure 00000028
Figure 00000028

- соответственно вектор математического ожидания и ковариационная матрица ПГ распределения вектора

Figure 00000029
соответствующего комбинации наложения сигналов ансамбля
Figure 00000030
(или, по-другому гипотезе h).- respectively, the mathematical expectation vector and the covariance matrix of the GH distribution of the vector
Figure 00000029
the appropriate combination of overlay ensemble signals
Figure 00000030
(or, alternatively, hypothesis h).

На основе анализа совместного распределения наблюдаемого на k-м шаге (k-й временной позиции) вектора отсчетов

Figure 00000031
и вектора набора номеров, реализовавшихся компонент ансамбля сигналовBased on the analysis of the joint distribution of the sample vector observed at the kth step (kth time position)
Figure 00000031
and the dialing vector of the realized components of the ensemble of signals

Figure 00000032
Figure 00000032

с учетом свойства марковости, можно записать выражение для совместных апостериорных распределений компонент и номеров сигналов:taking into account the property of Markov property, we can write an expression for joint posterior distributions of components and signal numbers:

Figure 00000033
Figure 00000033

В выражении (9) составляющая

Figure 00000034
представляет собой элемент матрицы переходных вероятностей МС-ПГ распределения комбинации сигналов
Figure 00000035
, которая определяет зависимость вектора номеров компонент ансамбля сигналов, реализовавшегося на k-й временной позиции от вектора номеров, реализовавшегося на (k-1)-й временной позиции (так как вектор номеров, реализующихся в процессе приема гауссовских компонент
Figure 00000036
по позициям
Figure 00000037
, образует также дискретную однородную цепь Маркова, которая характеризуется вышеуказанной матрицей переходных вероятностей и вектором начальных вероятностей):In the expression (9), the component
Figure 00000034
represents an element of the matrix of transition probabilities MS-GH distribution of a combination of signals
Figure 00000035
, which determines the dependence of the number vector of the components of the ensemble of signals realized at the k-th time position on the vector of numbers realized at the (k-1) -th time position (since the vector of numbers realized in the process of receiving Gaussian components
Figure 00000036
by position
Figure 00000037
also forms a discrete homogeneous Markov chain, which is characterized by the above matrix of transition probabilities and the vector of initial probabilities):

Figure 00000038
Figure 00000038

Figure 00000039
Figure 00000039

причем в силу статистической независимости сигналов матрица переходных вероятностей и вектор начальных вероятностей определяются через аналогичные характеристики сигналов ансамбля следующим образом:moreover, due to the statistical independence of the signals, the transition probability matrix and the initial probability vector are determined through similar characteristics of the ensemble signals as follows:

Figure 00000040
Figure 00000040

Figure 00000041
Figure 00000041

Оптимальный алгоритм разрешения МС-ПГ сигналов на фоне комплекса помех на основе байесовского критерия при одинаковых платах за ошибки имеет вид:The optimal algorithm for resolving MS-GH signals against a background of a complex of interference based on the Bayesian criterion with the same fees for errors is:

Figure 00000042
Figure 00000042

Итоговые функционалы отношения правдоподобия

Figure 00000043
,
Figure 00000044
сведем определяются следующими выражениями:The resulting likelihood relationship functionals
Figure 00000043
,
Figure 00000044
will be determined by the following expressions:

Figure 00000045
Figure 00000045

Figure 00000046
Figure 00000046

Figure 00000047
Figure 00000047

Figure 00000048
Figure 00000048

Figure 00000049
Figure 00000049

Каждый отсчет входного сигнала

Figure 00000050
представляет собой v разрядный двоичный код и поступает на вход устройства одновременно с сигналом стробирования
Figure 00000051
. Функционал плотности распределения произвольной импульсной помехи представляется выражением (2), где Nп - число гауссовских случайных процессов как с одинаковыми ковариационными матрицами
Figure 00000052
и различными средними
Figure 00000053
.Each input sample
Figure 00000050
represents a v bit binary code and enters the device input simultaneously with the strobe signal
Figure 00000051
. The distribution density functional of an arbitrary impulse noise is represented by the expression (2), where N p is the number of Gaussian random processes with identical covariance matrices
Figure 00000052
and different averages
Figure 00000053
.

Частные гауссовские функционалы отношения правдоподобия

Figure 00000054
определяются следующим образом: (19а)Particular Gaussian Likelihood Functionals
Figure 00000054
defined as follows: (19a)

Figure 00000055
Figure 00000055

Figure 00000056
Figure 00000056

Figure 00000057
Figure 00000057

В данных выражениях введем следующие обозначения:In these expressions, we introduce the following notation:

Figure 00000058
Figure 00000058

Figure 00000059
Figure 00000059

Figure 00000060
Figure 00000060

Figure 00000061
Figure 00000061

которые имеют смысл корреляционных интегралов

Figure 00000062
Figure 00000063
Figure 00000064
вычисляющих взвешенные суммы выборочных значений входного процесса, взаимной энергии сигналов
Figure 00000065
Figure 00000066
Figure 00000067
соответствующих
Figure 00000068
гауссовским компонентам импульсной помехи и
Figure 00000069
сигналов и
Figure 00000070
Figure 00000071
Figure 00000072
энергий входной реализации. Подставляя принятые обозначения, получим:which make sense of correlation integrals
Figure 00000062
Figure 00000063
Figure 00000064
calculating the weighted sums of sample values of the input process, the mutual energy of the signals
Figure 00000065
Figure 00000066
Figure 00000067
relevant
Figure 00000068
Gaussian components of impulse noise and
Figure 00000069
signals and
Figure 00000070
Figure 00000071
Figure 00000072
energies of the input implementation. Substituting the accepted notation, we obtain:

Figure 00000073
Figure 00000073

Figure 00000074
Figure 00000074

Figure 00000075
Figure 00000075

Блок 4 корреляционной обработки сигнала каждого канала, состоит из блоков 91-9N, 1001-10NL вычисления частных гауссовских функционалов отношения правдоподобия, которые после приема входного сигнала

Figure 00000076
формируют на своих выходах сигналы, пропорциональные частным гауссовским функционалам отношения правдоподобия, входящих в выражения (18)-(19). Эти значения с соответствующих выходов каждого блока 4 корреляционной обработки сигнала поступают одновременно на информационные входы блоков 50-5L суммирования, где формируются сигналы, пропорциональные линейной комбинации частных гауссовских функционалов отношения правдоподобия по всем помеховым компонентам.Block 4 of the correlation signal processing of each channel, consists of blocks 9 1 -9 N , 10 01 -10 NL for calculating the private Gaussian likelihood ratio functionals, which, after receiving the input signal
Figure 00000076
generate signals at their outputs that are proportional to the particular Gaussian functionals of the likelihood ratio included in expressions (18) - (19). These values from the corresponding outputs of each block 4 of the correlation signal processing are sent simultaneously to the information inputs of the blocks 5 0 -5 L summation, where signals are generated that are proportional to the linear combination of the private Gaussian likelihood ratio functionals for all interfering components.

При этом на выходе блока 51 суммирования действует сигнал вида

Figure 00000077
определяемый выражением (18), где
Figure 00000078
- 1-я комбинация номеров компонент разрешаемых сигналов в рамках текущей гипотезы.In this case, at the output of block 5 1 summation, a signal of the form
Figure 00000077
defined by expression (18), where
Figure 00000078
- The 1st combination of the numbers of the components of the allowed signals within the framework of the current hypothesis.

Сигналы с выхода блоков 50-5L суммирования поступают одновременно на информационные входы блока 6 вычисления итогового функционала отношения правдоподобия и блока 7 вычисления апостериорных вероятностей комбинаций компонент разрешаемых сигналов. На выходе блока 7 вычисления апостериорных вероятностей формируются сигналы, определяемые выражением (17), которые затем поступают на соответствующие входы блока 8 экстраполяции, где происходит вычисление оценок весов комбинаций гауссовских компонент разрешаемых сигналов, в соответствии с выражением (16), которые, в свою очередь, подаются на соответствующие входы блока 6 вычисления итогового функционала отношения правдоподобия. Блок 6 вычисления итогового функционала отношения правдоподобия формирует итоговые функционалы отношения правдоподобия следующим образом. Сигналы, поступившие с выходов блоков 51-5L суммирования, перемножаются с соответствующими сигналами, поступившими с выходов блока 8 экстраполяции в блоках 111-11L умножения, затем поступают на входы блока 12 суммирования, где вычисляется сумма, входящая в выражение (15), после чего в блоке 13 деления осуществляется деление значения, поступившего с выхода блока 12 суммирования, и значения, поступившего с выхода блока 50 суммирования. Полученное значение поступает на вход блока 14 умножения, выход которого связан с блоком 15 задержки, выход которого, в свою очередь, связан со вторым входом блока 14 умножения, где происходит вычисление итогового функционала отношения правдоподобия в строгом соответствии с выражением (15). Полученный сигнал с выхода блока 6 вычисления итогового функционала отношения правдоподобия каждого канала обработки сигналов поступает на входы блока 3 сравнения, где путем выбора максимального значения в соответствии с выражением (14) и принятие решения в пользу определенной гипотезы о комбинации наложения разрешаемых сигналов. В результате после n циклов работы устройства на выходах S1, S2,...,Sн имеется информация о поступлении на вход устройства определенной комбинации сигналов. Таким образом, по сравнению с прототипом, который определяет наличие на входе соответствующего сигнала из различаемых, предлагаемое изобретение позволяет определять, сколько и какие из возможных сигналов присутствуют на входе.The signals from the output of the blocks 5 0 -5 L summation are fed simultaneously to the information inputs of the block 6 for calculating the final functional of the likelihood ratio and the block 7 for calculating the posterior probabilities of the combinations of components of the allowed signals. At the output of the a posteriori probability calculation block 7, signals are generated determined by expression (17), which are then fed to the corresponding inputs of the extrapolation block 8, where the weight estimates of the combinations of Gaussian components of the allowed signals are calculated in accordance with expression (16), which, in turn, are fed to the corresponding inputs of the calculation unit 6 of the final likelihood ratio functional. Block 6 of calculating the total likelihood ratio functional forms the final likelihood ratio functionals as follows. The signals received from the outputs of blocks 5 1 -5 L summation are multiplied with the corresponding signals received from the outputs of block 8 extrapolation in blocks 11 1 -11 L multiplication, then fed to the inputs of block 12 summation, where the sum included in the expression (15 ), after which, in the division block 13, the value received from the output of the summing block 12 is divided between the value received from the output of the summing block 5 0 . The obtained value goes to the input of the multiplication block 14, the output of which is connected to the delay block 15, the output of which, in turn, is connected to the second input of the multiplication block 14, where the final likelihood ratio functional is calculated in strict accordance with expression (15). The received signal from the output of the block 6 for calculating the final likelihood ratio functional of each signal processing channel is fed to the inputs of the comparison block 3, where by choosing the maximum value in accordance with expression (14) and deciding in favor of a certain hypothesis about the combination of superimposed allowed signals. As a result, after n cycles of operation of the device at the outputs S 1 , S 2 , ..., S n there is information about the receipt of a certain combination of signals at the input of the device. Thus, in comparison with the prototype, which determines the presence of an appropriate signal from the distinguished ones at the input, the present invention allows one to determine how many and which of the possible signals are present at the input.

Claims (1)

Устройство разрешения сигналов на фоне произвольной помехи, содержащее каналы обработки сигналов, тактовый генератор, выход которого соединен с тактовыми входами каналов обработки сигналов, выходы каждого из которых соединены с соответствующими входами блока сравнения, выходы которого являются выходами устройства, информационный вход которого соединен с информационными входами каналов обработки сигналов, причем управляющие входы каналов обработки сигналов соединены с управляющим входом устройства, а каждый канал обработки сигналов содержит блок корреляционной обработки сигнала и блоки суммирования, отличающееся тем, что число каналов обработки сигналов равно заданному числу комбинаций наложения разрешаемых сигналов, каждый канал обработки сигналов дополнительно содержит блок вычисления итогового функционала отношения правдоподобия текущей комбинации наложения разрешаемых сигналов, выход которого является выходом канала обработки сигналов, причем выходы блока корреляционной обработки сигнала соединены с входами соответствующих блоков суммирования, а соответствующие сигнальные входы блока вычисления итогового функционала отношения правдоподобия текущей комбинации наложения разрешаемых сигналов подключены к соответствующим сигнальным выходам блоков суммирования, которые параллельно подключены к соответствующим входам блока вычисления апостериорных вероятностей комбинаций номеров гауссовских компонент разрешаемых сигналов, выходы которого соответственно подключены к входам блока экстраполяции, сигнальные выходы которого соединены с соответствующими входами блока вычисления итогового функционала отношения правдоподобия и соответствующими входами блока вычисления апостериорных вероятностей комбинаций номеров гауссовских компонент разрешаемых сигналов.A device for resolving signals against arbitrary interference, containing signal processing channels, a clock generator whose output is connected to the clock inputs of signal processing channels, the outputs of each of which are connected to the corresponding inputs of the comparison unit, the outputs of which are the outputs of the device, the information input of which is connected to information inputs signal processing channels, and the control inputs of the signal processing channels are connected to the control input of the device, and each channel of the signal processing c contains a signal correlation processing unit and summing units, characterized in that the number of signal processing channels is equal to a predetermined number of allowed signal superposition combinations, each signal processing channel further comprises a final function likelihood ratio calculation functional of the current allowed signal superposition combination, the output of which is an output of the processing channel signals, and the outputs of the correlation signal processing unit are connected to the inputs of the respective summing units, and the corresponding signal inputs of the calculation block of the final likelihood ratio functional of the current combination of resolving signals are connected to the corresponding signal outputs of the summing blocks, which are parallel connected to the corresponding inputs of the calculation of the posterior probabilities of the combinations of numbers of the Gaussian components of the allowed signals, the outputs of which are respectively connected to the inputs of the extrapolation block, the signal outputs which are connected to the corresponding inputs of the calculation unit AkzoNobel functional likelihood ratio corresponding inputs and calculating a posteriori probabilities of combinations of numbers permitted for Gaussian component signals.
RU2003102578/09A 2003-01-30 2003-01-30 Device for signal resolution on random noise background RU2251811C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003102578/09A RU2251811C2 (en) 2003-01-30 2003-01-30 Device for signal resolution on random noise background

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003102578/09A RU2251811C2 (en) 2003-01-30 2003-01-30 Device for signal resolution on random noise background

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003102578A RU2003102578A (en) 2004-08-20
RU2251811C2 true RU2251811C2 (en) 2005-05-10

Family

ID=35747200

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003102578/09A RU2251811C2 (en) 2003-01-30 2003-01-30 Device for signal resolution on random noise background

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2251811C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1596469A1 (en) * 1988-12-14 1990-09-30 Казанский Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева Device for detecting signals against random interference background
US5490165A (en) * 1993-10-28 1996-02-06 Qualcomm Incorporated Demodulation element assignment in a system capable of receiving multiple signals
WO1997028608A1 (en) * 1996-02-02 1997-08-07 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method and arrangement of signal tracking and a rake-receiver utilizing said arrangement
RU2120180C1 (en) * 1997-08-13 1998-10-10 Закрытое акционерное общество "Кодофон" Method of reception of multiray signals and device for its realization
RU2168274C1 (en) * 2000-05-18 2001-05-27 Гармонов Александр Васильевич Procedure of reception of multipath signal
RU2169992C2 (en) * 1995-11-13 2001-06-27 Моторола, Инк Method and device for noise suppression in communication system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1596469A1 (en) * 1988-12-14 1990-09-30 Казанский Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева Device for detecting signals against random interference background
US5490165A (en) * 1993-10-28 1996-02-06 Qualcomm Incorporated Demodulation element assignment in a system capable of receiving multiple signals
RU2169992C2 (en) * 1995-11-13 2001-06-27 Моторола, Инк Method and device for noise suppression in communication system
WO1997028608A1 (en) * 1996-02-02 1997-08-07 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method and arrangement of signal tracking and a rake-receiver utilizing said arrangement
RU2120180C1 (en) * 1997-08-13 1998-10-10 Закрытое акционерное общество "Кодофон" Method of reception of multiray signals and device for its realization
RU2168274C1 (en) * 2000-05-18 2001-05-27 Гармонов Александр Васильевич Procedure of reception of multipath signal

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Цифровые радиоприемные системы. Под ред. ЖОДЗИШСКОГО М.И. Москва, Радио и связь, 1990, с.25-27. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zoraster Minimum peak range sidelobe filters for binary phase-coded waveforms
US7765089B2 (en) Blind signal separation
Li et al. Maximum likelihood angle estimation for signals with known waveforms
EP3282446A1 (en) Dialogue act estimation method, dialogue act estimation apparatus, and medium
US6343268B1 (en) Estimator of independent sources from degenerate mixtures
Ma et al. Chaotic time series prediction based on evolving recurrent neural networks
EP0667683A2 (en) Multi-user interference cancellation for cellular mobile radio systems
EP1290816B1 (en) Method of extracting a signal
KR100415335B1 (en) Source separation system
Shlezinger et al. Model-based machine learning for communications
CN113935489A (en) Variational quantum model TFQ-VQA based on quantum neural network and two-stage optimization method thereof
CN114268388A (en) Channel estimation method based on improved GAN network in large-scale MIMO
Walter et al. Optimal experiment design for nonlinear models subject to large prior uncertainties
Liu et al. Analysis and online realization of the CCA approach for blind source separation
Kim IMM-based estimation for slowly evolving environments
CN109145738B (en) A dynamic video segmentation method based on weighted non-convex regularization and iteratively re-constrained low-rank representation
Koldovský et al. A two-stage MMSE beamformer for underdetermined signal separation
RU2251811C2 (en) Device for signal resolution on random noise background
RU2110150C1 (en) Signal detector
US7299161B2 (en) Decorrelation of signals
RU31184U1 (en) Arbitrary signal resolution device
CN120012561A (en) De-noising and optimized DOA estimation method under non-ideal channel conditions
CN118118301A (en) Nonlinear MIMO channel estimation method based on Inception-ResNet network and dense residual error network
Giunta Generalized Q-functions for application to noncoherent serial detection of spread-spectrum communication signals
RU2269205C1 (en) Device for resolving radio-pulse signals in random noise background

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060131