УСТРОЙСТВО ПОДАВЛЕНИЯ УЗКОПОЛОСНЫХ ПОМЕХ Российский патент 1999 года по МПК H04B1/10 

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано при передаче дискретной информации шумоподобными сигналами (ШПС).

Известны устройства подавления узкополосных помех, используемые в системах связи с ШПС и состоящие из многоканальных режекторных или полосовых фильтров, суммарная полоса частот которых равна ширине спектра сигнала, и устройства управления, отключающего соответствующий канал или полосовой фильтр при действии в нем помехи. Недостатками этих устройств является сложность реализации, т.к. для приема ШПС с широкой полосой частот необходимо большое число фильтров, а также высокая сложность адаптации к изменяемой помеховой обстановке [1 - 12].

Известны также устройства, состоящие из односторонних или двусторонних трансверсальных фильтров, предсказывающие значения узкополосной помехи и вычитающие ее из приходящего сигнала. Недостатками таких устройств являются ограничения на ширину спектра обрабатываемого ШПС, а также недостаточная степень подавления помехи [1 - 12].

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является выбранное в качестве прототипа устройство подавления узкополосных помех, использующее при обработке метод изменения пространства преобразования сигналов [1, 2] , содержащее последовательно соединенные блок прямого преобразования Фурье (БППФ), стробирующее устройство (СУ), блок обратного преобразования Фурье (БОПФ), выход которого является выходом устройства подавления узкополосных помех, детектор огибающей (ДО), вход которого соединен с выходом БППФ, блок основного канала (БОК), вход которого соединен с выходом ДО, формирователь строба (ФС), вход которого соединен с выходом БОК, а выход подключен к управляющему входу СУ.

При приеме ШПС сигнал поступает на БППФ, где происходит преобразование его из временной функции в частотную, огибающая которой пропорциональна спектру принимаемого ШПС. Выходной сигнал подается на СУ и ДО, который выделяет огибающую спектра. С выхода ДО огибающая поступает на БОК, где происходит формирование порога и анализ уровня огибающей. При превышении огибающей порогового уровня БОК формирует управляющий сигнал, поступающий на ФС. По этому сигналу ФС вырабатывает стробирующий импульс, запирающий СУ. Так как обычно значение спектральной плотности узкополосной помехи превышает уровень спектральной плотности ШПС, то СУ подавляет ее спектральные составляющие в суммарном спектре принимаемого ШПС и помехи.

С выхода СУ спектр сигнала с вырезанными спектральными составляющими помехи поступает на БОПФ, где происходит восстановление его временной формы. Дальнейшая обработка ШПС производится с помощью внешних устройств обычными методами (согласованная фильтрация или корреляционный прием).

Такие устройства находят применение в помехозащищенных широкополосных системах передачи дискретной информации (ШСПДИ) [1 - 11].

Недостатком данного устройства является невозможность подавления помехи с уровнем спектральной плотности ниже порогового значения, что возможно при использовании для передачи информации ШПС с неравномерным спектром (например ШПС с фазовой манипуляцией) и постановке помехи с расстойкой относительно центральной части ШПС.

Задачей изобретения является повышение помехозащищенности ШСПДИ, использующих для подавления узкополосных помех метод режекции с изменением пространства преобразования сигналов.

Указанная задача решается за счет усовершенствования метода режекции узкополосных помех с изменением пространства преобразования сигналов путем введения дополнительной дифференциальной обработки огибающей спектра принимаемого сигнала.

Для этого в устройство подавления узкополосных помех, содержащее последовательно соединенные блок прямого преобразования Фурье (БППФ), стробирующее устройство (СУ), блок обратного преобразования Фурье (БОПФ), выход которого является выходом устройства подавления узкополосных помех, детектор огибающей (ДО), вход которого соединен с выходом БППФ, блок основного канала (БОК), вход которого соединен с входом ДО, формирователь строба (ФС), вход которого соединен с выходом БОК, а выход подключен к управляющему входу СУ, дополнительно вводится блок дифференциального канала (БДК), вход которого подсоединен к выходу ДО, а выход соединен с вторым входом ФС.

Введение БДК позволяет обнаружить и подавить узкополосную помеху с уровнем спектральной плотности ниже порогового значения. Помехи такого уровня могут действовать на "краях" спектра ШПС (см. фиг. 1) и не обнаруживаются БОК. Принцип обнаружения и подавления узкополосных помех с низким уровнем показан на поясняющих диаграммах на фиг. 1.

Таким образом, введение дополнительной дифференциальной обработки огибающей спектра принимаемого сигнала позволяет обнаружить и подавить узкополосную помеху с уровнем спектральной плотности ниже порогового значения, т. е. приводит к повышению помехозащищенности ШСПДИ, использующих для подавления узкополосных помех метод режекции с изменением пространства преобразования сигналов.

На фиг. 1 приведены рисунки, поясняющие принцип обнаружения и подавления узкополосных помех с низким уровнем спектральной плотности.

На фиг. 2 приведена структурная электрическая схема предложенного устройства подавления узкополосных помех.

Устройство подавления узкополосных помех содержит блок прямого преобразования Фурье (БППФ) 1, детектор огибающей (ДО) 2, стробирующее устройство (СУ) 3, блок основного канала (БОК) 4, блок дифференциального канала (БДК) 5, блок обратного преобразования Фурье (БОПФ) 6, формирователь строба (ФС) 7.

Устройство подавления узкополосных помех работает следующим образом. Принимаемая смесь ШПС и узкополосной помехи поступает на вход БППФ 1, где осуществляется преобразование сигналов из временной области в частотную. Огибающая напряжения на выходе БППФ 1 пропорциональна спектру принимаемого ШПС. Выходной сигнал БППФ 1 далее подается на СУ 3 и ДО 2, который выделяет огибающую спектра. С выхода ДО 2 огибающая поступает на БОК 4, где происходит формирование порога и анализ уровня огибающей, и на БДК 5, где осуществляется дифференцирование огибающей спектра. При повышении огибающей порогового уровня БОК 4 формирует управляющий сигнал, поступающий на ФС 7. По этому сигналу ФС 7 вырабатывает стробирующий импульс, запирающий СУ 3. Так как значение спектральной плотности узкополосной помехи превышает уровень спектральной плотности ШПС, то СУ 3 подавляет ее спектральные составляющие в суммарном спектре принимаемого ШПС и помехи. С выхода СУ 3 спектр сигнала с вырезанными спектральными составляющими помехи поступает на БОПФ 6, где происходит восстановление его временной формы. Дальнейшая обработка ШПС производится с помощью внешних устройств обычными методами.

Если центральная частота помехи не совпадает с частотой ШПС, то при небольшом уровне ее спектральной плотности помеха не будет обнаружена БОК 4. В этом случае управляющий сигнал на ФС 7 будет формировать БДК 5, реагирующий на скорость изменения огибающей спектра смеси ШПС и помехи.

Полностью отказываться от БОК 4 нельзя, т.к. помеха может иметь сглаженный спектр с малой скоростью изменения огибающей. В этом случае БДК 5 не сможет обнаружить помеху, т.к. он не должен реагировать на небольшие изменения огибающей спектра или изменения с малой скоростью, которые могут быть вызваны неидеальностью формы спектра ШПС, а также влиянием на спектр вида внутриимпульсной модуляции и структуры используемой для этого псевдослучайной последовательности.

Таким образом, совместное использование БОК 4 и БДК 5 позволяет эффективно обнаружить и подавлять узкополосные помехи, действующие на ШПС, независимо от их уровня и формы спектра.

Источники информации
1. Милстайн Л.Б. Методы подавления помех в системах радиосвязи с широкополосными сигналами //ТИИЭР. 1988, т. 76, N 6, с. 19 - 36.

2. Зинчук В.М. и др. Алгоритмы адаптивной цифровой фильтрации ШПС на фоне узкополосных помех и флуктуационного шума // Зарубежная радиоэлектроника. 1992, N 9, с. 84 - 98.

3. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985, 384 с.

4. Диксон Р. К. Широкополосные системы /Пер. с англ. под ред. В.И.Журавлева. - М.: Связь, 1979, 304 с.

5. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами / Г.И.Тузов, В. А. Сивов, В.И.Прытков и др.; Под ред. Г.И.Тузова. - М.: Радио и связь, 1985, 264 с.

6. Радиосистемы передачи информации / И.М.Тепляков, Б.В.Рощин, А.И.Фомин и др.; Под. ред. И.М.Теплякова. - М.: Радио и связь, 1982, 264 с.

7. Семенов А.М., Сикарев А.А. Широкополосная радиосвязь. -М.: Воениздат, 1970, 280 с.

8. Варакин Л.Е. Теория систем сигналов. - М.: Сов. радио, 1978, 304 с.

9. Клименко Н. Н. , Кисель В. В., Замарин А.Н. Сигналы с расширением спектра в системах передачи информации // Зарубежная радиоэлектроника. 1983, N 11, с. 45 - 49.

10. Диффи У. , Хеллман М.Э. Защищенность и имитостойкость: введение в криптографию // ТИИЭР. 1979, т. 67, N 3, с. 71 - 109.

11. Фано Р.М. Передача информации / Пер. с англ. - М.: Мир, 1965.

12. Витерби Э.Д. Принципы когерентной связи. / Пер. с англ. под ред. Левина Б.Р. - М.: Сов. радио, 1970, 392 с.

Устройство подавления помех может быть использовано при передаче дискретной информации шумоподобными сигналами. Устройство подавления помех содержит блок прямого преобразования Фурье, детектор огибающей, стробирующее устройство, блок основного канала, блок, где осуществляется дифференцирование огибающей спектра, блок обратного преобразования Фурье, формирователь строба. Технический результат заключается в повышении помехозащищенности широкополосных систем передачи дискретной информации, использующих для подавления узкополосных помех метод режекции с изменением пространства преобразования сигналов. 2 ил.

Устройство подавления узкополосных помех, содержащее последовательно соединенные блок прямого преобразования Фурье, стробирующее устройство, блок обратного преобразования Фурье, выход которого является выходом устройства подавления узкополосных помех, детектор огибающей, вход которого соединен с выходом блока прямого преобразования Фурье, блок основного канала, вход которого соединен с выходом детектора огибающей, формирователь строба, вход которого соединен с выходом блока основного канала, а выход подключен к управляющему входу стробирующего устройства, отличающееся тем, что дополнительно вводится блок, где осуществляется дифференцирование огибающей спектра, вход которого подключен к выходу детектора огибающей, а выход соединен с вторым входом формирователя строба.