Головна
Банківська справа  |  БЖД  |  Біографії  |  Біологія  |  Біохімія  |  Ботаніка та с/г  |  Будівництво  |  Військова кафедра  |  Географія  |  Геологія  |  Екологія  |  Економіка  |  Етика  |  Журналістика  |  Історія техніки  |  Історія  |  Комунікації  |  Кулінарія  |  Культурологія  |  Література  |  Маркетинг  |  Математика  |  Медицина  |  Менеджмент  |  Мистецтво  |  Моделювання  |  Музика  |  Наука і техніка  |  Педагогіка  |  Підприємництво  |  Політекономія  |  Промисловість  |  Психологія, педагогіка  |  Психологія  |  Радіоелектроніка  |  Реклама  |  Релігія  |  Різне  |  Сексологія  |  Соціологія  |  Спорт  |  Технологія  |  Транспорт  |  Фізика  |  Філософія  |  Фінанси  |  Фінансові науки  |  Хімія

Кореляційний обнаружитель одиночних сигналів відомої форми - Комунікації і зв'язок

Білоруський ГОСУДРАСТВЕННИЙ університет інформатики і радіоелектроніки

Кафедра ЕТТ

РЕФЕРАТ

На тему:

"Кореляційний обнаружитель одиночних сигналів відомої форми"

МІНСЬК, 2008

Відношення правдоподібності. Алгоритм обробки

Ухвалений одиночний сигнал можна розглядати як функцію часу з відомим законом модуляції, але невідомими параметрами - часом запізнювання tr, доплеровским зрушенням частоти Fдс, амплітудою Ес і фазою ?с. Невизначеність щодо часу запізнювання і доплерівського зсуву частоти змушує переглядати (одночасно або послідовно) всі елементи дозволу по tr і Fдс і приймати рішення по кожному з них. Амплітуду і фазу прийнятого сигналу слід вважати випадковими, але постійними на інтервалі, рівному тривалості сигналу T0. оскільки тривалість одиночного сигналу, як правило, значно менше часу кореляції амплітудних і фазових Флуктуації прийнятого сигналу (T0 << ?c).

Уявімо одиночний сигнал в наступному віце:

Перешкоду будемо вважати стаціонарним нормальним випадковим процесом з комплексної обвідної N (t)

n (t) = N (t) exp (i?0t),

з нульовим середнім значенням

Враховуючи особливість задачі обробки одиночних сигналів як завдання внутріперіодной обробки, можна скористатися єдиним представленням шумів і заважають віддзеркалень, так як внутріперіодная структура заважають віддзеркалень аналогічна структурі шуму: ширина спектра внутріперіодной структури заважають віддзеркалень визначається шириною спектра модуляції зондуючого сигналу. Тому в першому наближенні і шум, і заважають відображення в розглянутій задачі можна вважати білим шумом з спектральної щільністю відповідно:

- Для шуму,

- Для заважають віддзеркалень.

Значення сигналу і перешкоди в дискретні моменти часу tg = g?t можна представити у вигляді

При цьому кореляційні властивості дискретних значень перешкоди, що заважає виявленню одиночного сигналу, описуються символом Кронекера:

Знайдемо відношення правдоподібності, визначальне структуру пристрою оптимальної обробки одиночного сигналу. Багатовимірна щільність ймовірності дискретних значень вхідного сигналу fg, за відсутності корисного сигналу (fg = ng) визначається виразом

де L = T0 / ?t - число дискретних значень за тривалість одиночного сигналу.

При наявності корисного сигналу дискретні значення вхідного сигналу f (t) рівні:

fg = mg + ng.

Враховуючи, що корисний сигнал за час, що дорівнює його тривалості, є відомою функцією часу з постійною амплітудою і фазою, можна стверджувати, що наявність сигналу призводить лише до зміщення розподілу величин fg в порівнянні з випадком, коли діє одна перешкода, оскільки в цьому випадку ng = fg - mg:

Відношення правдоподібності приймає наступний вигляд:

де

Величина R (Ec) від вхідного сигналу, тобто від вхідної послідовності fg не залежить. Тому рішення про наявність або відсутність корисного сигналу можна приймати за величиною Q (Ec, ?c), яка залежить від вхідного сигналу і монотонно пов'язаної з відношенням правдоподібності:

Останній вираз може служити алгоритмом обробки одиночного сигналу відомої форми на тлі білого шуму, з якого випливає, що така обробка в своїй суттєвої частини зводиться до лінійної обробці - вагового підсумовування дискретних значень вхідного сигналу fg, причому вагові коефіцієнти mg = m (tg) визначаються прообразом очікуваного сигналу в аналізованому елементі дозволу - його формою або законом модуляції U0 (t), несучою частотою ?0, часом запізнювання tr, доплеровским зміщенням частоти Fдс, амплітудою Ec і початковою фазою ?c. Нижче розглядаються схеми кореляційних обнаружителей одиночного сигналу з різним ступенем популярності його параметрів.

Схема кореляційного обнаружителя одиночного сигналу з повністю відомими параметрами. Стиснення сигналу по спектру.

Переходячи від дискретного до безперервного часу, логарифм відношення правдоподібності можна представити у вигляді:

де- кореляційний інтеграл,

- Опорний сигнал.

Рішення про наявність сигналу можна приймати, формуючи квадратурну складову кореляційного інтеграла, монотонно пов'язану зі ставленням правдоподібності, і порівнюючи її з порогом:

Схема відповідного кореляційного обнаружителя показана на рис.1.

Квадратурна складова кореляційного інтеграла формується шляхом скалярного множення прийнятого і опорного сигналів і подальшого інтегрування цього твору. Роль скалярного перемножувача виконує фазовий детектор. Опорний сигнал формується з урахуванням знання всіх параметрів прийнятого сигналу: закону модуляції, часу запізнювання, несучої частоти, її доплерівського зсуву, фази, амплітуди.

На рис.2 показані епюри, що пояснюють роботу кореляційного обнаружителя (на прикладі пятіелементние коду Баркера). Після перемноження прийнятого і опорного сигналів відбувається демодуляція корисного сигналу, тобто усунення його внутріімпульсной фазової або частотної модуляції:

На виході фазового детектора формується відеоімпульс, форма якого визначається квадратом амплитудного закону модуляції сигналу. Ширина спектра демодульованого сигналу стає обернено пропорційній тривалості сигналу ?F = 1 / T0 тобто відбувається стиснення сигналу по спектру, причому коефіцієнт стиснення виявляється рівним базі сигналу:

КСЖ = ?f0 / ?F = ?f0T0

Рис.1. Кореляційний обнаружитель одиночного сигналу з повністю відомими параметрами.

Рис.2. Пояснення роботи кореляційного обнаружителя одиночного сигналу з повністю відомими параметрами.

Напруга на виході інтегратора протягом тривалості сигналу збільшується: йде процес накопичення енергії сигналу. Наприкінці тривалості сигналу, коли напруга на виході коррелятора (поєднання перемножувача і інтегратора) досягає максимального рівня, має здійснюватися його порівняння з порогом і прийматися рішення про наявність або відсутність сигналу. Слід зауважити, що управління порогом Х * при зміні енергії сигналу Ес і спектральної щільності перешкоди Nо здійснюється так, що при відповідних змінах умовних ймовірностей D і F забезпечується їх максимальна зважена ревнощі D - l0 F, а отже мінімальний середній ризик R.

Схеми кореляційних обнаружителей одиночного сигналу з невідомою початковою фазою.

Описана вище схема кореляційного обнаружителя одиночного сигналу з повністю відомими параметрами має лише теоретичне значення. Насправді амплітуда і фаза прийнятого сигналу апріорно невідомі. У зв'язку з цим знайдемо усереднене по початковій фазі відношення правдоподібності, враховуючи при цьому, що початкова фаза рівномірно розподілена на інтервалі від - ? до ? радіан. Для цього спочатку величину Q (Ec, ?c), монотонно пов'язану зі ставленням правдоподібності, представимо у вигляді, що відбиває явну функціональну зв'язок з початковою фазою прийнятого сигналу:

де

Усереднене по початковій фазі прийнятого сигналу відношення правдоподібності набуває вигляду:

де- модифікована функція Бесселя нульового порядку, що є монотонно зростаючою функцією свого аргументу (рис.3).

З отриманого виразу випливає, що рішення про наявність сигналу може бути прийнято за величиною Z, яка після переходу від дискретного часу до безперервного виявляється квадратом модуля кореляційного інтеграла

де- опорний сигнал, амплітуда і фаза якого (Ег, ?г) не пов'язані з амплітудою і фазою прийнятого сигналу (Ес, ?с).

Існує два варіанти схемної інтерпретації математичних операцій над прийнятим сигналом f (t), що містяться в отриманому виразі.

Перший варіант зводиться до кореляційної обробці на деякій радіочастоті ?пр. Це означає, по-перше, зміщення опорного сигналу по частоті на проміжну частоту:

по-друге, перемножування прийнятого і опорного сигналі про допомогою змішувача - перемножувача, в результаті якого відбувається внутріімпульсной демодуляция корисного сигналу, тобто усунення внутріімпульсной фазової або частотної модуляції, і формування радиоимпульса на проміжній частоті, форма якого визначається квадратом амплитудного закону модуляції сигналу:

Рис.3. Модифікована функція Бесселя нульового порядку.

Рис.4. Імпульсна характеристика ідеального радіоінтегратора.

W ZA1 *,

f (t)

A0 *,

Ur (t)

Рис.5. Кореляційний обнаружитель одиночного сигналу з невідомою початковою фазою і обробкою на радіочастоті.

і, по-третє, інтегрування демодульованого та стисненого по спектру сигналу (КСЖ = ?f0T0) на радіочастоті за допомогою ідеального радіоінтегратора, імпульсна характеристика якого, тобто відгук не дельта-функцію, являє собою незатухаюче коливання на проміжній частоті (рис.4):

Vu (t) = exp (i?прt), t> 0.

При цьому квадрат модуля кореляційного інтеграла представляється у вигляді:

Схема кореляційного обнаружителя одиночного сигналу з невідомою початковою фазою НЕ радіочастоті показана на рис.5.

Епюри сигналів, що пояснюють роботу кореляційного обнаружителя з обробкою на радіочастоті, показані на Рис.6.

Зауважимо, що в умовах апріорної невизначеності (тобто незнання) амплітуди сигналу, формування порога, що забезпечує максимум зваженої різниці D - l0F або мінімум середнього ризику R, принципово неможливо. У цьому випадку поріг Z * формують, виходячи з деякої фіксованої досить малої умовної ймовірності помилкової тривоги F = const << 1. У реальних умовах не існує ідеальних радіоінтеграторов і замість них використовуються вузькосмугові фільтри на проміжній частоті, імпульсна характеристика яких, тобто відгук на дельта-функцію являє собою загасаюче коливання (рис.7):

де Тф = 1 / 2?fср - постійна часу вузькосмугового фільтра, обернено пропорційна подвоєною смуга пропускання.

Щоб характеристики кореляційного обнаружителя з вузькосмуговим фільтром помітно не поступалися оптимальному корреляционному обнаружитель з ідеальним радіоінтегратором, досить виконання умови:

Тф >> Т0.

Рис.6. Пояснення роботи кореляційного обнаружителя одиночного сигналу з невідомою початковою фазою і обробкою на радіочастоті.

Рис.7. Кореляційний обнаружитель одиночного сигналу з невідомою початковою фазою і обробкою на відео частоті з двома квадратурними каналами.

Рис.8. Імпульсна характеристика вузькосмугового фільтра.

Амплітуда коливання на виході вузькосмугового фільтра досягає максимального значення в момент часу t = tr + T0, тобто в кінці сигналу, коли закінчується накопичення його енергії, після чого амплітуді цього коливання починає зменшуватися. Тому порівняння з порогом вихідного сигналу пристрою обробки Z (t), тим більше, необхідно здійснити без затримки в момент часу t = tr + T0.

Другий варіант схемного побудови кореляційного обнаружителя одиночного сигналу з невідомою початковою фазою зводиться до обробки на відеочастоті з двома квадратурними каналами. Дійсно, представляючи квадрат модуля кореляційного інтеграла сумою квадратів його дійсної та уявної частин

де

приходимо до схеми кореляційної обробки з двома каналами, що відрізняються фазовим зрушенням опорних сигналів на ? / 2 радіан і тому називаються, квадратурними (рис. .8):

Роль скалярних перемножителя в каналах виконують фазові детектори. Роль інтеграторів можуть виконувати апериодические RC - ланцюжка, постійна часу яких Тф = RC багато більше тривалості сигналу (Тф >> Т0). Роль квадраторів можуть виконувати двухполуперіодні випрямлячі.

Розглянуті варіанти схемного побудови кореляційного обнаружителя одиночного сигналу з невідомою початковою фазою усувають так званий ефект "сліпий фази". Суть цього ефекту полягає у втраті сигналу при несприятливому співвідношенні фаз прийнятого ?с і опорного ?г сигналів. Якщо ці фази відрізняються на ± ? / 2 радіан, тобто якщо прийнятий і опорний сигнали є взаємно ортогональними, то їх скалярний добуток на виході фазового детектора дорівнюватиме нулю. Отже, в такому випадку при одноканальному побудові кореляційного обнаружителя з обробкою на відеочастоті (рис.1) мав би місце ефект "сліпий фази". Схеми кореляційних обнаружителей, показані на рис.5 і рис.8, позбавлені цього недоліку.

ЛІТЕРАТУРА

1. Охріменко А.Є. Основи вилучення, обробки і передачі інформації. (В 6 частинах). Мінськ, МРТІ, 2004.

2. Медична техніка, М., Медицина 1996-2000 р

3. Сіверс А.П. Проектування радіоприймальних пристроїв, М., Радіо і зв'язок, 2006.

4. Чердинцев В.В. Радіотехнічні системи. - Мн .: Вища школа, 2005.

5. Радіотехніка та електроніка. Межведомств. темат. наук. збірник. Вип. 22, Мінськ, БГУИР, 2004.
Загальне пристрій автомобіля і двигуна
РЕФЕРАТ На тему: Загальне пристрій автомобіля. Загальний пристрій двигуна Загальне пристрій автомобіля Класифікація автомобілів Автомобіль як самохідний екіпаж для безрейкових доріг має ог-ромное значення в житті країни. Автомобільний транспорт в зростаючій мірі перемикає на себе різноманітні

Загальна характеристика технологічних процесів забезпечення працездатності автомобілів
Зміст Введення 1 Аналіз стану технологічних процесів забезпечення працездатності автомобілів 1.1 Нормативні документи, що регламентують показники технологічних процесів 2 Основні характеристики сучасних технологічних процесів працездатності автомобілів 2.1 Організація і технологічний процес

Мікропроцесорна система охоронної сигналізації автомобіля
Мікропроцесорна система охоронної сигналізації автомобіля ВСТУП З появою приватної власності з'явилися особи, які захотіли її отримати незаконним шляхом. Серед безлічі матеріальних цінностей винайдених людиною автомобіль займає особливе місце. Будучи засобом пересування, він володіє значною

Мікроконтроллерні регулятор оптимальної системи управління
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ МІНІСТЕРСТВО АГЕНСТВО ДО ОСВІТИ Південний федеральний університет ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ІНСТИТУТ Південного федерального УНІВЕРСИТЕТУ У М. Таганрог Факультетавтоматікі та обчислювальної техніки Кафедра систем автоматичного управління _ Пояснювальна записка до курсового

Метрологічне забезпечення випробувань електронних коштів
Міністерство освіти Республіки Білорусь Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки кафедра РЭС РЕФЕРАТ на тему: «МЕТРОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИПРОБУВАНЬ ЕЛЕКТРОННИХ КОШТІВ» МІНСЬК, 2008 Принцип побудови центральної випробувальної станції Збільшення об'єму випробувань і

Ідея "язикової гри"
Ідея "язикової гри" М.С.Козлова. Філософські ідеї Людвіга Вітгенштейна. - М., 1996. - 169. c ИФРАН, 1996 В цій статті мова піде про "язикову гру" - ключовому понятті філософії пізнього Вітгенштейна. Робота задумана як свого роду введення в його концепцію гри, у нас ще мало

Методи вивчення і аналізу існуючих систем управління
Методи вивчення і аналізу існуючих систем управління Створення АСУ починають з вивчення укрупнених характеристик системи, що підлягає автоматизації. Остання розглядається як деяка цілісність, що володіє певними властивостями. Виділення частин системи проводиться укрупненно лише настільки,

© 2014-2022  8ref.com - українські реферати