ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования ионосферы сигналами с лчм

Классы МПК:G01R29/26 измерение коэффициента шума; измерение отношения сигнала к шуму
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-03-22
публикация патента:

Изобретение относится к области техники радиосвязи, конкретнее к оцениванию условий радиосвязи по результатам зондирования ионосферы сигналами с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), и может быть использовано для построения технических средств ионосферно-волновой частотно-диспетчерской службы, входящей в состав системы радиосвязи. Задача изобретения в том, чтобы использовать результаты НЗ для оценивания отношения сигнал/шум в канале связи, учитывая особенности применяемого в нем конкретного связного сигнала. Поставленная задача достигается тем, что в способе оценивания отношения сигнал/шум в полосе способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 FC частот по данным ЛЧМ зондирования ионосферы, заключающемся в излучении передатчиком, имеющем мощность P прд з, непрерывного ЛЧМ сигнала и обработке его в приемнике, с помощью преобразователя осуществляют гетеродинирование принимаемого зондирующего ЛЧМ сигнала и его предварительную фильтрацию в диапазоне частот от -способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fпр/2 до способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fпр/2, с помощью фильтра разностной частоты выполняют фильтрацию в диапазоне частот от -способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fфр/2, до способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fфр/2, вычисляют быстрое преобразование Фурье (БПФ), дополнительно с помощью фильтра помехи выходной сигнал преобразователя подвергают фильтрации, с помощью устройства выравнивания выходные отсчеты фильтра разностной частоты совмещают по времени с выходными отсчетами фильтра помехи, а затем отсчеты с выходов устройства выравнивания и фильтра помехи подают на входы устройства оценивания и в нем вычисляют оценку отношения сигнал/шум для частоты fa анализа и k-го выхода БПФ по формуле

способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 где Kпрд с/Pпрд з; Pпрд с - мощность передатчика, излучающего связной сигнал; способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 - модуль энергетического спектра излучаемого связного сигнала; способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 - модуль энергетического спектра излучаемого зондирующего сигнала; способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 - модуль энергетического спектра принимаемого зондирующего сигнала, вычисляемый по k-ому выходу вычислителя БПФ; Nc - количество составляющих в спектре излучаемого связного сигнала; fm - частота m-ой составляющей в спектре излучаемого связного сигнала; Pп(f) - мощность помехи на входе приемника, вычисляемая по выходному напряжению фильтра помехи. Достигаемым техническим результатом является то, что в процессе оценивания отношения сигнал/шум учитываются индивидуальные признаки канала связи в виде характеристик применяемого связного сигнала и тем самым повышается достоверность получаемой оценки. 2 ил. способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243

Рисунки к патенту РФ 2535243

способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243

Изобретение относится к области техники радиосвязи, конкретнее к оцениванию условий радиосвязи по результатам зондирования ионосферы сигналами с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), и может быть использовано для построения технических средств ионосферно-волновой частотно-диспетчерской службы, входящей в состав системы радиосвязи.

Известно устройство, осуществляющее прием сигналов наклонного зондирования (НЗ) ионосферы и являющееся радиоприемным устройством сигналов с ЛЧМ [1].

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ измерения отношения сигнал/шум в полосе частот приемника по данным ЛЧМ зондирования ионосферы, заключающийся в излучении передатчиком непрерывного линейно-частотно-модулированного сигнала с начальной частотой излучения f0 и скоростью изменения частоты способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 и обработки его в приемнике методом сжатия в частотной области, отличающийся тем, что на выходе приемника полосовыми фильтрами разделяют сигнал разностной частоты A(t) и сигнал помехи Aш(t) и интегрируя квадраты сигналов A(t) и A ш(t) за время их нахождения в полосе частот приемника определяют средние мощности сигнала PA(t) и помехи Pш {t) на рабочей частоте f0=fp+способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 ·t и находят значения отношения сигнал/шум S/N для произвольной рабочей частоты fp: способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 .

Недостатком способа-прототипа является то, что находимое указанным способом отношение сигнал/шум имеет смысл применительно лишь к зондирующему сигналу и не может использоваться как характеристика канала при передаче связного сигнала (например, сигнала частотной телеграфии).

Задача изобретения в том, чтобы использовать результаты НЗ для оценивания отношения сигнал/шум в канале связи, учитывая особенности применяемого в нем конкретного связного сигнала.

Поставленная задача достигается тем, что в способе оценивания отношения сигнал/шум в полосе способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 FC частот по данным ЛЧМ зондирования ионосферы, заключающемся в излучении передатчиком, имеющем мощность Р прдз, непрерывного ЛЧМ сигнала и обработке его в приемнике, с помощью преобразователя осуществляют гетеродинирование принимаемого зондирующего ЛЧМ сигнала и его предварительную фильтрацию в диапазоне частот от -способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fпр/2 до способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fпр/2, с помощью фильтра разностной частоты выполняют фильтрацию в диапазоне частот от -способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fфр/2 до способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fфр/2, вычисляют быстрое преобразование Фурье (БПФ), дополнительно с помощью фильтра помехи выходной сигнал преобразователя подвергают фильтрации, с помощью устройства выравнивания выходные отсчеты фильтра разностной частоты совмещают по времени с выходными отсчетами фильтра помехи, а затем отсчеты с выходов устройства выравнивания и фильтра помехи подают на входы устройства оценивания и в нем вычисляют оценку отношения сигнал/шум для частоты fa анализа и k-го выхода БПФ по формуле способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243

где Kпрд с/Pпрд з ; Pпрд с - мощность передатчика, излучающего связной сигнал; способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 - модуль энергетического спектра излучаемого связного сигнала; способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 - модуль энергетического спектра излучаемого зондирующего сигнала; способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 - модуль энергетического спектра принимаемого зондирующего сигнала, вычисляемый по k-ому выходу вычислителя БПФ; Nc - количество составляющих в спектре излучаемого связного сигнала; fm - частота m-ой составляющей в спектре излучаемого связного сигнала; Pп(f) - мощность помехи на входе приемника, вычисляемая по выходному напряжению фильтра помехи.

Достигаемым техническим результатом является то, что в процессе оценивания отношения сигнал/шум учитываются индивидуальные признаки канала связи в виде характеристик применяемого связного сигнала и тем самым повышается достоверность получаемой оценки.

На фиг.1 представлена структурная схема приемника ЛЧМ сигналов, обеспечивающего осуществление предлагаемого способа, которая содержит преобразователь 1, фильтр разностной частоты 2, вычислитель БПФ 3, фильтр помехи 4, устройство выравнивания 5, устройство оценивания 6. Пример исполнения преобразователя 1 приведен на фиг.2.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Преобразователь 1 выполняет гетеродинирование принимаемого зондирующего ЛЧМ сигнала u з(t) и предварительную фильтрацию в диапазоне частот от -способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fпр/2 до способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fпр/2. При этом напряжение способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 после гетеродинирования формируется по следующему закону:

способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243

где способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 - напряжение, формируемое гетеродином преобразователя 1;

Uг - амплитуда напряжения на выходе гетеродина преобразователя 1;

способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 - длительность работы гетеродина в рамках одного сеанса зондирования;

fнг - начальная рабочая частота гетеродина преобразователя 1;

tнг - начальный момент времени гетеродина преобразователя 1;

fкг - конечная рабочая частота гетеродина преобразователя 1;

tкг - конечный момент времени гетеродина преобразователя 1;

способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 г - скорость изменения рабочей частоты гетеродина преобразователя 1.

Фильтр разностной частоты 2 имеет частотную характеристику (ЧХ) Hфр(f) и выполняет полосовую фильтрацию в диапазоне частот от -способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fфр/2 до способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fфр/2. По выходному сигналу uфр(t) вычисляется БПФ3. Вычисление БПФ производится с частотой F д дискретизации на длине Nбпф, удовлетворяющей неравенству Nбпфспособ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 J (где J - число рабочих отсчетов БПФ) (см. фиг.1) и с использованием скользящего окна, имеющего ЧХ HбПф(f).

Кроме того, выходной сигнал uпр(t) преобразователя подвергается фильтрации с помощью фильтра помехи 4, имеющего ЧХ Hфп(t), формирующего выходной сигнал uп (t) в виде импульса напряжения длительностью Тп и амплитудой Uп.

Например, в качестве фильтра помехи 4 может быть использоваться фильтр, имеющий ЧХ избирательного контура [3] или согласованного фильтра для радиоимпульса с частотно-модулированным заполнением [4]. В последнем случае можно считать, что длительность Тпспособ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 1/(способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fпр/2-(-способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fпр/2))=1/способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fпр и амплитуда способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 (где Uп вх - амплитуда узкополосной помехи на входе приемника) [4].

Устройство выравнивания 5 представляет собой набор J параллельных линий задержки и обеспечивает совмещение по времени отсчетов uбпф0(t), способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 , uбпфJ-1(t) БПФ и отсчетов uп(t), полученных в результате обработки одного и того же отсчета u пр(t) с выхода преобразователя 1.

Далее, отсчеты способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 с выходов устройства выравнивания 5 и отсчеты uп (t) с выхода фильтра помехи 4 поступают на входы устройства оценивания 6. Применительно к связному сигналу, имеющему спектральную плотность Sc0(f) на нулевой центральной частоте при амплитуде, равной 1 B, устройство оценивания 6 формирует выходные отсчеты способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 (при k=0, способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 , J-1) оценки отношения сигнал/шум. Для сигнала, имеющего задержку способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 k распространения (где способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 ; tнз - начальное время передатчика, излучающего зондирующий сигнал с ЛЧМ), оценка способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 вычисляется по следующему правилу:

способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243

где fa=fнг+способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Г(t-tнг) - частота анализа (центральная частота, для которой оценивается отношение сигнал/помеха);

t - момент времени получения отсчетов БПФ;

Кпрдпрд с/Pпрд з;

Рпрд с - мощность передатчика, излучающего связной сигнал;

Pпрд з - мощность передатчика, излучающего зондирующий сигнал с ЛЧМ;

способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 - модуль энергетического спектра излучаемого связного сигнала со спектральной плотностью Sc0(f) на нулевой центральной частоте и при амплитуде, равной 1 B;

способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 - модуль энергетического спектра излучаемого зондирующего сигнала со спектральной плотностью Sз(f) при амплитуде, равной 1 B;

способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 - модуль энергетического спектра принимаемого зондирующего сигнала, соответствующий задержке способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 k распространения;

Nc - количество составляющих в спектре Sc0(f) излучаемого связного сигнала, занимающего полосу частот шириной способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 FC;

fm - частота m-ой составляющей в спектре Sc0(f) излучаемого связного сигнала (здесь fmспособ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 [fa-способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fc/2; fa+способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fc/2], при m=0, 1, способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 , Nc-1);

Pп(f a) - мощность помехи на входе приемника на частоте f а анализа.

Спектральные характеристики связного Sc0(f) и зондирующего Sз(f) сигналов могут быть вычислены заранее исходя из известных вида модуляции связного сигнала и параметров Tз, Тг, fнг , tнг, способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Г [3] и предварительно табулированы для получения максимального быстродействия вычислительных процедур.

Мощность Рп помехи на входе приемника на частоте f а анализа вычисляется в соответствии со следующим выражением:

способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243

где Кпр - коэффициент пропорциональности, который учитывает особенности преобразователя 1 и фильтра помехи 4 и, в самом простом случае, может быть определен опытным путем;

способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 .

Модуль способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 энергетического спектра зондирующего сигнала на входе приемника применительно к k-ому выходу вычислителя БПФ 3 определяется следующим соотношением:

способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243

где способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 - приведенное к выходу устройства выравнивания 5 напряжение помехи;

Кп - коэффициент пропорциональности для напряжения помехи, который учитывает особенности фильтра разностной частоты 2 и вычислителя БПФ 3 и, в самом простом случае, может быть определен опытным путем;

Кбпф - коэффициент пропорциональности для зондирующего сигнала, который учитывает особенности фильтра разностной частоты 2 и вычислителя БПФ 3 и, в самом простом случае, может быть определен опытным путем;

способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243

Источники информации

1. Патронова Е.С., Свешников Ю.К., Сизиков В.Д., Богданов Г.В. Способ обработки сигналов наклонного ЛЧМ зондирования ионосферы // Техника радиосвязи. - 2007. - Вып.12.

2. 3. № 2008138104, G01R 29/26, опубл. 27.03.2010.

3. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. 4.1. - М.: Сов. радио, 1967.

4. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. 4.2. - М.: Сов. радио, 1967.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ оценивания отношения сигнал/шум в полосе способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 FC частот по данным ЛЧМ зондирования ионосферы, заключающийся в излучении передатчиком, имеющем мощность Р прд з, непрерывного ЛЧМ сигнала и обработке его в приемнике, отличающийся тем, что с помощью преобразователя осуществляют гетеродинирование принимаемого зондирующего ЛЧМ-сигнала и его предварительную фильтрацию в диапазоне частот от -способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fпр/2 до способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fпр/2, с помощью фильтра разностной частоты выполняют фильтрацию в диапазоне частот от -способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fфр/2 до способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 Fфр/2, вычисляют быстрое преобразование Фурье (БПФ), дополнительно с помощью фильтра помехи выходной сигнал преобразователя подвергают фильтрации, с помощью устройства выравнивания выходные отсчеты фильтра разностной частоты совмещают по времени с выходными отсчетами фильтра помехи, а затем отсчеты с выходов устройства выравнивания и фильтра помехи подают на входы устройства оценивания и в нем вычисляют оценку отношения сигнал/шум для частоты fa анализа и k-го выхода БПФ по формуле способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243

где Kпрд=Pпрд с/P прд з; Pпрд с - мощность передатчика, излучающего связной сигнал; способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 - модуль энергетического спектра излучаемого связного сигнала; способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 - модуль энергетического спектра излучаемого зондирующего сигнала; способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования   ионосферы сигналами с лчм, патент № 2535243 - модуль энергетического спектра принимаемого зондирующего сигнала, вычисляемый по k-ому выходу вычислителя БПФ; Nc - количество составляющих в спектре излучаемого связного сигнала; fm - частота m-ой составляющей в спектре излучаемого связного сигнала; Рп(f) - мощность помехи на входе приемника, вычисляемая по выходному напряжению фильтра помехи.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2535243

patent-2535243.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс G01R29/26 измерение коэффициента шума; измерение отношения сигнала к шуму

Патенты РФ в классе G01R29/26:
измерительный модуль селективной оценки отношения мощностей сигнал/помеха в радиоканале -  патент 2520567 (27.06.2014)
устройство для измерения полного сопротивления и шумовых параметров двухполюсника на свч -  патент 2510035 (20.03.2014)
способ измерения фактора шума микроканальной пластины -  патент 2503081 (27.12.2013)
устройство для определения шумовых параметров четырехполюсника свч -  патент 2499274 (20.11.2013)
устройство для определения шумовых параметров четырехполюсника свч -  патент 2498333 (10.11.2013)
способ выделения сигнала шума источника из суммарного шума -  патент 2478976 (10.04.2013)
устройство для измерения параметра низкочастотного шума -  патент 2475767 (20.02.2013)
цифровой измеритель мощности сигнала и мощности помехи в полосе пропускания канала радиоприемника в реальном масштабе времени -  патент 2472167 (10.01.2013)
способ измерения отношения сигнал-помеха -  патент 2466416 (10.11.2012)
устройство для измерения параметров помех, действующих в канале связи -  патент 2429496 (20.09.2011)


Наверх