[go: up one dir, main page]

RU2097921C1 - Noise reduction device - Google Patents

Noise reduction device Download PDF

Info

Publication number
RU2097921C1
RU2097921C1 RU94026562A RU94026562A RU2097921C1 RU 2097921 C1 RU2097921 C1 RU 2097921C1 RU 94026562 A RU94026562 A RU 94026562A RU 94026562 A RU94026562 A RU 94026562A RU 2097921 C1 RU2097921 C1 RU 2097921C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
signal
analog
noise
Prior art date
Application number
RU94026562A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94026562A (en
Inventor
А.В. Образцов
С.В. Хрыков
И.Б. Лукьянов
Original Assignee
Военная академия связи
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 Военная академия связи filed Critical Военная академия связи
Priority to RU94026562A priority Critical patent/RU2097921C1/en
Publication of RU94026562A publication Critical patent/RU94026562A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2097921C1 publication Critical patent/RU2097921C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, in particular, receivers for wide-band signals operating in heavy background noise in spectrum of signal. SUBSTANCE: device has analog-to-digital converter 1, subtraction unit 2, inverter 3, first and second modulo two adders 4, 8, AND gate 5, NOR-extension inverter 6, Schmidt flip-flop 7, delay gate 9, pulse generator 10. Analog-to-digital converter performs precise sampling while units 3, 4, 5, 6 provide rough sampling of input process (additive mix of signal and heavy noise). Noise is reduced by means of subtraction of rough sample of input process (noise) from precise one (additive mix of signal and noise) in unit 2. Increased efficiency of reduction is achieved by means of selection of clock frequency and bit-length of analog-to-digital converter. These data determine precise and rough sampling of input process. EFFECT: increased efficiency of noise reduction. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к области техники радиосвязи и может быть использовано в составе радиоприемных устройств, предназначенных для приема широкополосных сигналов на фоне мощных, сосредоточенных в спектре сигнала, помех. The invention relates to the field of radio engineering, and in particular to the field of radio communication technology and can be used as part of radio receivers designed to receive broadband signals against the background of powerful interference concentrated in the signal spectrum.

Известно устройство подавления помех, (см. например авт.св. СССР N 1338079, заявка N 4603676 от 09.11.88. опубл. 11. 1990 г.). Устройство содержит нелинейный преобразователь сигнала, дешифратор, счетчик, блок оперативной памяти, блок формирования управляющих импульсов, первый и второй буферные регистры, блок оценки второго начального момента распределения случайного процесса, квадратор, делитель, блок оценки четвертого начального момента распределения случайного процесса, аналого-цифровой преобразователь и генератор. A device for suppressing interference is known (see, for example, Aut. St. USSR N 1338079, application N 4603676 from 09.11.88. Publ. 11. 1990). The device comprises a non-linear signal converter, a decoder, a counter, a RAM block, a control pulse generation block, first and second buffer registers, a block for estimating the second initial distribution moment of a random process, a quadrator, a divider, an estimator for the fourth initial distribution moment of a random process, analog-to-digital converter and generator.

Работа этого устройства основана на определении эксцесс-параметра помехи, по которому адаптируется характеристика нелинейного преобразователя сигнала так, чтобы она была согласована с плотностью распределения помехи с вычисленным эксцессом. The operation of this device is based on the determination of the kurtosis excess parameter, according to which the characteristic of the nonlinear signal converter is adapted so that it is consistent with the noise distribution density with the calculated kurtosis.

Недостатком данного устройства подавления помех является низкая эффективность подавления мощных сосредоточенных в спектре сигнала помех, особенно если их структура близка к структуре принимаемого сигнала. В этом случае в нелинейном преобразователе возможно наряду с помехой подавление и полезного сигнала. The disadvantage of this interference suppression device is the low efficiency of the suppression of powerful concentrated in the spectrum of the signal interference, especially if their structure is close to the structure of the received signal. In this case, in a nonlinear converter, suppression of a useful signal is possible along with interference.

Известно также устройство для компенсации помех (см. например, авт.св. СССР N 1571774, заявка N 4315421 от 09.10.87. опубл. 09.1990 г.), содержащее первый и второй фильтры, первый и второй элементы задержки, вычитатель, обнаружитель помехи, детектор, пороговый элемент, импульсный генератор, регулируемый усилитель, блок определения амплитуды помехи, пиковый детектор со сбросом, элемент памяти. It is also known a device for compensating for interference (see, for example, ed. St. USSR N 1571774, application N 4315421 from 09.10.87. Publ. 09.1990), containing the first and second filters, the first and second delay elements, a subtractor, an interference detector detector, threshold element, pulse generator, adjustable amplifier, block for determining the amplitude of interference, peak detector with reset, memory element.

В устройстве происходит линейная компенсация напряжений импульсной помехи, и результат поступает на выход устройства. Недостатком этого устройства для компенсации помех является возможность компенсации только импульсных помех, кроме того полоса частот принимаемого сигнала ограничена полосой пропускания входного полосового фильтра, а также в процессе компенсации помехи не учитывается уровень входного сигнала, что при воздействии на вход устройства мощных помех может привести к ложной компенсации полезного сигнала. The device is linearly compensated for impulse noise voltages, and the result is output to the output of the device. The disadvantage of this device for noise compensation is the ability to compensate only for impulse noise, in addition, the frequency band of the received signal is limited by the passband of the input bandpass filter, and the input signal level is not taken into account in the process of noise compensation, which can lead to false useful signal compensation.

Наиболее близким аналогом к заявленному устройству (прототипом) по своей технической сущности является известное устройство компенсации импульсных помех (см. например, авт.св. СССР N 1619413, заявка N 4449356 от 23.06.88. опубл. 04.1991 г.). Устройство-прототип содержит первый и второй полосовые фильтры, генератор импульсов, вычитатель, элемент задержки, аналого-дискретный преобразователь, блок восстановления сигнала. The closest analogue to the claimed device (prototype) in its technical essence is the well-known device for the compensation of impulse noise (see, for example, ed. St. USSR N 1619413, application N 4449356 from 06.23.88. Publ. 04.1991). The prototype device contains the first and second bandpass filters, a pulse generator, a subtractor, a delay element, an analog-discrete converter, a signal recovery unit.

При этом входной сигнал одновременно подается на входы первого полосового фильтра, второго полосового фильтра и генератора импульсов, выход которого подключен к первому входу аналого-дискретного преобразователя, выход первого полосового фильтра подключен к первому входу вычитателя, выход второго полосового фильтра подключен к второму входу вычитателя, выход которого подключен к входу элемента задержки, выход которого подключен к второму входу аналого-дискретного преобразователя, выход которого подключен к входу блоку восстановления сигнала. In this case, the input signal is simultaneously fed to the inputs of the first bandpass filter, the second bandpass filter and the pulse generator, the output of which is connected to the first input of an analog-discrete converter, the output of the first bandpass filter is connected to the first input of the subtracter, the output of the second bandpass filter is connected to the second input of the subtractor, the output of which is connected to the input of the delay element, the output of which is connected to the second input of the analog-discrete converter, the output of which is connected to the input of the recovery unit signal.

Подавление импульсной помехи достигается тем, что в аналого-дискретном преобразователе выборки берутся в моменты времени, когда сигнал на выходе вычитателя равен нулю. Полезный сигнал восстанавливается в блоке восстановления сигнала. The suppression of impulse noise is achieved by the fact that in the analog-discrete converter, samples are taken at times when the signal at the output of the subtracter is zero. The useful signal is restored in the signal recovery unit.

Недостатком этого устройства для компенсации помех является невозможность компенсации помех, сосредоточенных только в спектре сигнала и ограниченных полосой пропускания входного полосового фильтра, кроме того наличие постороннего сигнала в полосе пропускания второго фильтра приведет к ложной компенсации полезного сигнала. The disadvantage of this device for noise compensation is the inability to compensate for interference concentrated only in the signal spectrum and limited by the passband of the input bandpass filter, in addition, the presence of an extraneous signal in the passband of the second filter will lead to false compensation of the useful signal.

Целью настоящего изобретения является разработка устройства компенсации помех, обладающего высокой эффективностью подавления мощных сосредоточенных в спектре широкополосного сигнала помех и обеспечивающее на выходе соотношение мощностей помехи и полезного широкополосного сигнала, близкое к единице с гарантированным сохранением мощности полезного сигнала. The aim of the present invention is to develop a noise compensation device that has high suppression of powerful concentrated in the spectrum of a wideband interference signal and provides the output ratio of the interference power and the useful broadband signal, close to unity with guaranteed conservation of the useful signal power.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство компенсации импульсных помех, содержащее аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вычитатель, элемент задержки, генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу АЦП, дополнительно введены следующие элементы: триггер Шмитта, первая и вторая схемы сложения по модулю два, инвертор с расширением по выходу "ИЛИ-НЕ", инвертор и логическая схема "И". Выходы АЦП подключены к первым соответствующим входам вычитателя и часть из них дополнительно подключена к входам инвертора, выходы которого подключены к соответствующим вторым входам вычитателя. Один из выходов АЦП, кроме того, подключен к первому входу логической схемы "И". К второму входу логической схемы "И", и к первому входу элемента задержки подключен выход генератора импульсов. Выход логической схемы "И" подключен к входу инвертора с расширением по выходу "ИЛИ-НЕ", выход которого подключен к вторым соответствующим входам вычитателя. Дополнительно выход логической схемы "И" подключен к первому входу второго сумматора по модулю два. На второй вход последнего подключен выход триггера Шмитта, на вход которого подан входной сигнал. Выход второго сумматора по модулю два подключен к второму входу элемента задержки, выход которого подключен к первому входу первого сумматора по модулю два. На второй вход последнего подключен один из выходов вычитателя. Выход первого сумматора по модулю два и соответствующие выходы вычитателя подключены к выходу устройства. This goal is achieved by the fact that in the known device for the compensation of impulse noise, containing an analog-to-digital converter (ADC), a subtractor, a delay element, a pulse generator, the output of which is connected to the first input of the ADC, the following elements are additionally introduced: Schmitt trigger, the first and second circuits modulo two additions, an inverter with an extension of the output "OR NOT", an inverter and a logic circuit "AND". The ADC outputs are connected to the first corresponding inputs of the subtractor and some of them are additionally connected to the inputs of the inverter, the outputs of which are connected to the corresponding second inputs of the subtractor. One of the ADC outputs is also connected to the first input of the AND circuit. The output of the pulse generator is connected to the second input of the AND circuit, and to the first input of the delay element. The output of the logic circuit "AND" is connected to the input of the inverter with an extension of the output "OR-NOT", the output of which is connected to the second corresponding inputs of the subtractor. Additionally, the output of the logic circuit "And" is connected to the first input of the second adder modulo two. The Schmitt trigger output is connected to the second input of the latter, the input of which is input. The output of the second adder modulo two is connected to the second input of the delay element, the output of which is connected to the first input of the first adder modulo two. The second input of the last one of the outputs of the subtractor is connected. The output of the first adder modulo two and the corresponding outputs of the subtractor are connected to the output of the device.

Принцип создания предлагаемого устройства основан на использовании оценочно-непараметрического метода компенсации мощных помех. Названный метод базируется на априорном знании лишь предельных амплитудных значений реализаций сигнала, что вполне реально для каналов с постоянными параметрами. Алгоритм квазикомпенсации мощных сосредоточенных в спектре сигнала помех базируется на грубом отслеживании уровня помехи по мгновенным отсчетам аналого-цифрового преобразователя и вычитании из значения точного отсчета уровня аддитивной смеси сигнала и помехи, значения грубой оценки уровня помехи. Функционирование устройства можно сравнить с работой ограничителя со следящим порогом ("окном"), когда порог с заданной погрешностью отслеживает средний уровень огибающей помехи. The principle of creating the proposed device is based on the use of an evaluation-non-parametric method of compensating powerful interference. The named method is based on a priori knowledge of only the limiting amplitude values of signal realizations, which is quite realistic for channels with constant parameters. The algorithm for quasicompensation of powerful interference concentrated in the spectrum of the signal is based on rough tracking of the interference level by instantaneous samples of the analog-to-digital converter and subtracting from the value of the exact reference level of the additive mixture of the signal and the interference, the value of a rough estimate of the interference level. The operation of the device can be compared with the operation of a limiter with a tracking threshold (“window”), when the threshold with a given error monitors the average level of the envelope of the noise.

Такое построение устройства, в отличии от прототипа, где компенсация импульсных помех достигается за счет сравнения значений входного процесса на выходах полосового фильтра полезного сигнала и фильтра, отстроенного по частоте, и взятием выборок в аналого-дискретном преобразователе в моменты, когда результат сравнения равен нулю, обладает следующим преимуществом. Повышается возможность по видам компенсируемых помех, исключается ложная компенсация полезного сигнала вследствии отсутствия второго канала приема и обеспечивается гарантированное сохранение мощности полезного сигнала с сведением соотношения мощностей помехи и полезного сигнала на его входе, значительно превосходящего единицу, к значению близкому к единице (сверху) на выходе с точностью, обеспечиваемой параметрами аналого-цифрового преобразователя. This construction of the device, in contrast to the prototype, where the compensation of impulse noise is achieved by comparing the values of the input process at the outputs of the bandpass filter of the useful signal and the filter, tuned in frequency, and taking samples in an analog-discrete converter at times when the result of the comparison is zero, has the following advantage. The possibility of compensated interference types increases, false compensation of the useful signal due to the absence of a second reception channel is eliminated, and the power of the useful signal is guaranteed to be kept, reducing the ratio of the interference power and the useful signal at its input, significantly exceeding unity, to a value close to unity (above) at the output with the accuracy provided by the parameters of the analog-to-digital converter.

На фиг. 1 приведена общая функциональная схема устройства компенсации помех; на фиг. 2 временные диаграммы работы блоков устройства компенсации помех. In FIG. 1 shows a general functional diagram of a noise compensation device; in FIG. 2 timing diagrams of the operation of the blocks of the interference compensation device.

Устройство компенсации помех, показанное на фиг.1, содержит аналого-цифровой преобразователь 1, вычитатель 2, инвертор 3, первый сумматор по модулю два 4, логическую схему "И" 5, инвертор с расширением по выходу "ИЛИ-НЕ" 6, триггер Шмитта 7, второй сумматор по модулю два 8, элемент задержки 9, генератор импульсов 10. При этом выходы 1.1 1.N аналого-цифрового преобразователя 1 подключены к соответствующим входам А.1 - А.N вычитателя 2, кроме того, выходы 1. К+1 1.N АЦП 1 дополнительно подключены к соответствующим входам 3.К+1 3.N инвертора 3, выходы 3.К+1 - 3.N которого подключены к входам В. К+1 В.N вычитателя 2, а выход 1.К АЦП 1 дополнительно подключен к входу 5.1 логической схемы "И" 5, к входу 5.2 которой подключен выход 10.2 генератора импульсов; выход логической схемы "И" 5 подключен к входу инвертора с расширением по выходу к "ИЛИ-НЕ" 6, выходы 6.1 6.К которого подключены к входам В.1 В.К вычитателя 2; одновременно выход логической схемы "И" 5 подключен к входу 8.1 второго сумматора по модулю два 8, на вход 8.2 которого подключен выход триггера Шмитта 7, на вход которого подан входной сигнал; выход второго сумматора по модулю два 8 подключен к входу 9.1 элемента задержки 9, к входу 9.2 которого подключен выход 10.3 генератора импульсов; выход элемента задержки подключен к входу 4.1 первого сумматора по модулю два 4, на вход 4.2 которого подключен выход S.К вычитателя 2; выход 10.1 генератора импульсов подключен к входу 1.2 АЦП 1, на вход 1.1 которого подается входной сигнал; выход первого сумматора по модулю два 4 и выходы S.1 S.К-1 вычитателя 2 являются выходами устройства. The interference compensation device shown in Fig. 1 contains an analog-to-digital converter 1, a subtractor 2, an inverter 3, a first adder modulo two 4, a logic circuit "AND" 5, an inverter with an extension of the output "OR-NOT" 6, a trigger Schmitt 7, the second adder modulo two 8, delay element 9, pulse generator 10. The outputs 1.1 1.N of the analog-to-digital converter 1 are connected to the corresponding inputs A.1 - A.N of the subtractor 2, in addition, the outputs 1. K + 1 1.N ADC 1 is additionally connected to the corresponding inputs 3.K + 1 3.N of inverter 3, outputs 3.K + 1 - 3.N of which key to input B. K + 1 V.N subtractor 2, and the output of ADC 1.K 1 is further coupled to an input of the logic circuit 5.1 "and" 5, to the input 5.2 is connected to the output 10.2 of the pulse generator; the output of the logic circuit “AND” 5 is connected to the input of the inverter with an extension by the output to “OR-NOT” 6, the outputs 6.1 6. To which are connected to the inputs of B. 1 of the subtractor 2; at the same time, the output of the logic circuit “AND” 5 is connected to the input 8.1 of the second adder modulo two 8, to the input 8.2 of which the output of the Schmitt trigger 7 is connected, the input of which is supplied with an input signal; the output of the second adder modulo two 8 is connected to the input 9.1 of the delay element 9, to the input 9.2 of which the output 10.3 of the pulse generator is connected; the output of the delay element is connected to the input 4.1 of the first adder modulo two 4, the input 4.2 of which is connected to the output S. To the subtractor 2; the output 10.1 of the pulse generator is connected to the input 1.2 of the ADC 1, the input 1.1 of which is fed an input signal; the output of the first adder modulo two 4 and the outputs S.1 S. K-1 subtractor 2 are the outputs of the device.

Устройство компенсации помех работает следующим образом. На вход устройства поступает аддитивная смесь сигнала и помехи, которая с учетом мощности белого гауссова шума в полосе сигнала имеет вид:
X(t)=S(t)+nn(t)+no(t);
С выходов 1.1 1.N АЦП значения числовых кодов, соответствующие уровню изменяющейся во времени аналоговой величине входного процесса X(t), поступают на входы А.1 А.N вычитателя. Дополнительно с выходов 1.К+1 1.N АЦП сигнал поступает на входы 3.К+1 3.N инвертора и с его выходов 3.К+1 3.N на входы В. К+1 В.N вычитателя. Кроме того, сигнал с выхода 1.К АЦП поступает на вход 5.1 логической схемы "И", на вход 5,2 которой поступает сигнал с выхода 10,2 генератора импульсов. Результат логического умножения с выхода логической схемы "И" поступает одновременно на вход 8.1 второго сумматора по модулю два и на вход инвертора с расширением по выходу "ИЛИ-НЕ", с выходов 6.1 6. К которого сигнал поступает на входы В.1 В.К вычитателя. Входной сигнал одновременно с поступлением на вход 1.1 АЦП поступает на вход триггера Шмитта, который имеет порог срабатывания, определяемый уровнем входного сигнала на фоне белого гауссова шума, т.е. если входной сигнал X(t)<S(t)+no(t), то на его выходе логическая "1" и если X(t)>S(t)+no(t), логический "0". Сигнал с выхода триггера Шмитта поступает на вход 8.2 второго сумматора по модулю два. На выходе которого появляется сигнал логической "1" или "0" в зависимости от значения сигналов на его входах 8.1 и 8.2 и равнозначен таблице истинности сумматора по модулю два. При этом, если X(t)>S(t)+no(t), то на выходе второго сумматора по модулю два сигнал будет соответствовать сигналу на выходе 1. К АЦП, если же X(t)<S(t)+no(t), то этот сигнал будет инвертирован относительно сигнала на выходе 1.К АЦП. Сигнал с выхода второго сумматора по модулю два поступает на вход 9.1 элемента задержки, где обеспечивается его задержка на время ts. С выхода элемента задержки сигнал поступает на вход 4.1 первого сумматора по модулю два. В вычитателе осуществляется операция алгебраического вычитания из значений сигнала на его входах А.1 А.N, значений сигнала на его входах В.1 В.N. При этом значения сигнала на входах А.1 А. N вычитателя представляют собой значения точного отсчета входного процесса X(t) с шагом квантования εт. Значения же сигнала на входах В.1 В.N, за счет преобразований в логической схеме "И" и инверторе с расширением по выходу "ИЛИ-НЕ", представляют собой значения грубого отсчета входного процесса X(t) с шагом квантования εг. Вычитатель представляет собой обычный сумматор, режим вычитания в котором обеспечивается за счет инвертора и инвертора с расширением по выходу "ИЛИ-НЕ", подключенным к его входам В.1 - В.N. С выходов S. 1 S. К-1 вычитателя результате вычитания поступает на выход устройства. Кроме того, сигнал с выхода S.К вычитателя поступает на вход 4.2 первого сумматора по модулю два, на выходе которого появляется сигнал логической "1" или "0" в зависимости от значений сигналов на его входах 4.1, 4.2 и равнозначен таблице истинности сумматора по модулю два. Совместная работа первого и второго сумматоров по модулю два, элемента задержки и логической схемы "И" обеспечивает выделение знака разности точного и грубого отсчетов входного процесса X(t) и соответствующее этому знаку разности дополнение кода сигнала на выходе устройства. При этом считаем, что если на выходе 1.К АЦП сигнал логического "0", то знак разности положителен и дополнение кода на выходе устройства не происходит. Если же на выходе 1.К АЦП логическая "1", то грубый отсчет входного процесса взят с избытком и на выходе первого сумматора по модулю два происходит соответствующее дополнение кода сигнала на выходе устройства. Выходы 1 К устройства компенсации помех подключаются к соответствующим входам цифрового демодулятора. С выходов 10.1 и 10.3 генератора импульсов сигналы тактовой частоты поступают на вход 1.2 АЦП и на вход 9.2 элемента задержки соответственно. Временные соотношения сигналов с выходов генератора импульсов и других элементов устройства приведены на фиг. 2, где
tв время выборки, время в течение которого компараторы АЦП находятся в режиме сравнения аналогового входного сигнала с набором эталонных опорных напряжений;
tx время хранения, время в течение которого в компараторах хранится значение аналогового входного сигнала;
tn время преобразования, которое состоит из времени перехода компараторов в режим хранения и времени обработки информации в шифраторе АЦП;
ts время суммирования в многоразрядном сумматоре, определяемое как ts= (m-1)tпер+tp, здесь: m число четырех разрядных секций с внутренней схемой ускоренного переноса;
tпер задержка формирования переноса в каждой секции;
tp задержка установления сигналов в разрядах каждой секции;
τ12, ... τn длительность и временное положение сигналов на выходах и входах соответствующих блоков.
The noise compensation device operates as follows. An additive mixture of signal and interference arrives at the input of the device, which, taking into account the power of white Gaussian noise in the signal band, has the form:
X (t) = S (t) + n n (t) + n o (t);
From the outputs 1.1 1.N of the ADC, the values of the numerical codes corresponding to the level of the time-varying analog value of the input process X (t) are fed to the inputs of the A.1 A.N subtractor. Additionally, from the outputs 1.K + 1 1.N, the ADC signal is supplied to the inputs 3.K + 1 3.N of the inverter and from its outputs 3.K + 1 3.N to the inputs B. K + 1 B.N of the subtractor. In addition, the signal from the output 1.K ADC is fed to the input 5.1 of the logic circuit "And", the input of 5.2 of which receives the signal from the output of 10.2 of the pulse generator. The result of logical multiplication from the output of the logic circuit "And" is simultaneously transmitted to the input 8.1 of the second adder modulo two and to the input of the inverter with an extension of the output "OR-NOT", from the outputs 6.1 6. To which the signal is fed to the inputs B.1 B. K subtractor. The input signal simultaneously with the input to the input 1.1 of the ADC is fed to the input of the Schmitt trigger, which has a threshold that is determined by the level of the input signal against a white Gaussian noise, i.e. if the input signal is X (t) <S (t) + n o (t), then the output is logical "1" and if X (t)> S (t) + n o (t), the logic is "0". The signal from the Schmitt trigger output is fed to the input 8.2 of the second adder modulo two. At the output of which a logical signal “1” or “0” appears, depending on the value of the signals at its inputs 8.1 and 8.2 and is equivalent to the truth table of the adder modulo two. Moreover, if X (t)> S (t) + n o (t), then at the output of the second adder modulo two the signal will correspond to the signal at output 1. To the ADC, if X (t) <S (t) + n o (t), then this signal will be inverted relative to the signal at the output 1.K of the ADC. The signal from the output of the second adder modulo two is fed to the input 9.1 of the delay element, where its delay for a time t s is provided. From the output of the delay element, the signal enters the input 4.1 of the first adder modulo two. The subtractor performs the operation of algebraic subtraction from the values of the signal at its inputs A.1 A.N, the values of the signal at its inputs B.1 B.N. In this case, the signal values at the inputs A.1 A. N of the subtractor are the values of the exact reference of the input process X (t) with a quantization step ε t . The values of the signal at the inputs of B.1 B.N, due to transformations in the logic circuit “And” and the inverter with the expansion by the output “OR-NOT”, are the values of the rough reading of the input process X (t) with a quantization step of ε g . The subtractor is a conventional adder, the subtraction mode in which is provided by the inverter and inverter with an extension of the output "OR-NOT" connected to its inputs B.1 - B.N. From the outputs of S. 1 S. K-1 of the subtractor, the result of the subtraction is fed to the output of the device. In addition, the signal from the output S. To the subtractor is fed to the input 4.2 of the first adder modulo two, the output of which appears a logical signal "1" or "0" depending on the values of the signals at its inputs 4.1, 4.2 and is equivalent to the truth table of the adder by module two. The joint work of the first and second adders modulo two, the delay element and the logic circuit “And” provides the separation of the difference sign of the exact and rough samples of the input process X (t) and the complement of the signal code at the output of the device corresponding to this difference sign. Moreover, we believe that if the output is 1.K ADC, the logic signal is "0", then the difference sign is positive and the code is not supplemented at the output of the device. If at the output 1.K of the ADC the logic is “1”, then the rough count of the input process is taken in excess and at the output of the first adder modulo two there is a corresponding addition of the signal code at the output of the device. Outputs 1 To the noise compensation device are connected to the corresponding inputs of the digital demodulator. From the outputs 10.1 and 10.3 of the pulse generator, the clock signals are fed to the input 1.2 of the ADC and to the input 9.2 of the delay element, respectively. The temporal relations of the signals from the outputs of the pulse generator and other elements of the device are shown in FIG. 2 where
a sampling time t, the time during which the ADC comparators are comparing the analog input signal with a set of standard mode reference voltages;
t x storage time, during which the value of the analog input signal is stored in the comparators;
t n conversion time, which consists of the transition time of the comparators to the storage mode and the processing time of the information in the ADC encoder;
t s the summation time in a multi-bit adder, defined as t s = (m-1) t per + t p , here: m is the number of four bit sections with an internal accelerated transfer circuit;
t lane delay formation of transfer in each section;
t p delay in the establishment of signals in the bits of each section;
τ 1 , τ 2 , ... τ n the duration and temporary position of the signals at the outputs and inputs of the respective blocks.

Параметры аналого-цифрового преобразователя с равномерным шагом квантования по уровню во всем его динамическом диапазоне характеризуется следующими значениями:
динамический диапазон аналого-цифрового преобразователя (Uдд) не меньше уровня ожидаемого входного процесса, т.е.
The parameters of an analog-to-digital converter with a uniform quantization step in terms of level in its entire dynamic range are characterized by the following values:
the dynamic range of the analog-to-digital converter (U dd ) is not less than the level of the expected input process, i.e.

(Ac+An)≅Uдд/2;
разрядность выходного двоичного слова аналого-цифрового преобразователя (N) обеспечивает различие сгнала при отсутствии помех на фоне шумов естественного происхождения и собственных шумов квантования. Общее число уровней квантовая (Nк),
Nк=2N;
точность квантовая процесса X(t) характеризуется 1/2 шага квантования по уровню (εтт= Uдд/Nk
точность грубой оценки помехи характеризуется 1/2 грубого шага квантования по уровню (εг)
εг= Uдд/2(N-K);
априорные данные о максимальном уровне сигнала, определены числом разрядов АЦП, в которых укладывается динамический диапазон сигнала с запасом на флуктуации канала передачи (σ 2 c )
Ac 2 c ≅ εт2(N-K);
частота выборки-хранения (FB-X, обеспечивает достаточно точную дискретизацию входного процесса во времени
FB-X>(6.10)fmax=L fmax;
тактовая частота аналого-цифрового преобразователя (fт ацп) позволяет за время Δt1/FB-X произвести кодопреобразование мгновенного отсчета в двоичный N разрядный код.
(A c + A n ) ≅ U dd / 2;
the bit depth of the output binary word of the analog-to-digital converter (N) provides the difference of the drive in the absence of interference on the background of natural noise and natural quantization noise. The total number of quantum levels (N k ),
N k = 2 N ;
the quantum accuracy of the process X (t) is characterized by 1/2 quantization steps in terms of (ε t ) ε t = U dd / N k
the accuracy of the rough estimate of the interference is characterized by 1/2 of the rough quantization step in terms of level (ε g )
ε g = U dd / 2 (NK) ;
a priori data on the maximum signal level are determined by the number of ADC bits in which the dynamic range of the signal with a margin of fluctuations in the transmission channel (σ 2 c )
A c + σ 2 c ≅ ε t 2 (NK) ;
sampling-storage frequency (F BX , provides a sufficiently accurate sampling of the input process in time
F BX > (6.10) f max = L f max ;
the clock frequency of the analog-to-digital converter (f t ADC) allows for the time Δt1 / F BX to code-convert the instantaneous readout into a binary N bit code.

Технические преимущества предлагаемого устройства компенсации помех заключаются в том, что на его выходе получаем сигнал с соотношением мощности нескомпенсированных помех к мощности сигнала близким к единице (сверху):

Figure 00000002

Мощность шумов квантования для "тонкой" структуры аналого-цифрового преобразования (P n кв ) определяется в самом неблагоприятном случае квадратом половины точного шага квантования
т/2) P n кв = ε 2 т /4;
Аналогично, для "грубой" структуры базиса аналого-цифрового преобразования P u кв = ε 2 г /4. Тогда соотношение h 2 вых , с учетом P n кв и P u кв будет определяться выражением вида:
Figure 00000003

чем и обусловлена эффективность устройства компенсации помех. При этом интегральное отношение мощности помехи (Pп) к мощности сигнала на выходе компенсатора составляет порядка 3.5 дБ, а интегральная эффективность подавления, определяемая соотношением
Gукп= h 2 вх /h 2 вых ;
где h 2 вх (Pп/Pс)вх, h 2 вых (Pп/Pс)вых, для различных видов помех составляет в среднем 18.23 дБ.The technical advantages of the proposed interference compensation device are that at its output we obtain a signal with a ratio of the power of uncompensated interference to the signal power close to unity (above):
Figure 00000002

Quantization noise power for the “fine” structure of analog-to-digital conversion (P n sq ) is determined in the worst case by the square of half the exact quantization step
t / 2) P n sq = ε 2 t /4;
Similarly, for the “rough” structure of the basis of the analog-to-digital conversion P u sq = ε 2 g /4. Then the relation h 2 out , taking into account P n sq and P u sq will be determined by an expression of the form:
Figure 00000003

which determines the effectiveness of the interference compensation device. In this case, the integral ratio of the interference power (P p ) to the signal power at the output of the compensator is of the order of 3.5 dB, and the integral suppression efficiency, determined by the ratio
G ukp = h 2 in / h 2 out ;
where h 2 in (P p / P s ) in , h 2 out (P p / P s ) out , for various types of interference averages 18.23 dB.

Очевидно, чем больше число уровней квантования Nk, тем точнее отслеживается сигнал при заданном динамическом диапазоне на входе, тем меньше уровень шумов квантования. В свою очередь, чем больше число разрядов выделяется для анализа динамического диапазона полезного сигнала, тем грубее при заданных N и Uдд осуществляется отслеживание помехи, тем больше уровень шумов квантования. При этом оптимальные значения числа разрядов преобразователя (К), отводимые для анализа сигнала, должны выбираться в пределах (0,5.0,6) от числа разрядов двоичного кода (N) на выходе аналого-цифрового преобразователя.Obviously, the greater the number of quantization levels N k , the more accurately the signal is tracked for a given dynamic range at the input, the lower the level of quantization noise. In turn, the more the number of bits is allocated for the analysis of the dynamic range of the useful signal, the rougher the interference is tracked for given N and U dd , and the greater the level of quantization noise. In this case, the optimal values of the number of bits of the converter (K) allocated for signal analysis should be selected within (0.5.0.6) of the number of bits of the binary code (N) at the output of the analog-to-digital converter.

Потенциальная эффективность от применения устройства, оцениваемая допустимым превышением мощности помехи над мощностью сигнала на входе, выраженная через число разрядов аналого-цифрового преобразователя, отводимых для анализа сигнала (К) и его разрядности (N), может быть оценена по выражению вида:

Figure 00000004

Степень реального подавления помех будет определяться разрядностью аналого-цифрового преобразователя и числом разрядов отводимых для анализа сигнала.The potential efficiency from the use of the device, estimated by the allowable excess of the interference power over the input signal power, expressed in terms of the number of bits of the analog-to-digital converter allocated for signal analysis (K) and its bit depth (N), can be estimated by an expression of the form:
Figure 00000004

The degree of real interference suppression will be determined by the capacity of the analog-to-digital converter and the number of bits allocated for signal analysis.

Элементы предлагаемого устройства являются типовыми и могут быть технически реализованы в настоящее время при использовании имеющейся элементной базы. Конкретные значения временных параметров работы блоков, а также разрядность АЦП и вычитателя, порог срабатывания триггера Шмитта, выбираются исходя из параметров сигналов на входе устройства, требований к точности их квантования и необходимого уровня подавления помех. Аналого-цифровой преобразователь может быть выполнен на основе серийных интегральных микросхем, например, описанным в книге под ред. А. Й. К. Марцинкявичюса, Э.-А. К. Багданскиса. Быстродействующие интегральные микросхемы ЦАП и АЦП и измерение их параметров. М. Радио и связь, 1988. - 224 с. Вычитатель (сумматор работающий в режиме вычитания), триггер Шмитта, первый и второй сумматоры по модулю два, логическая схема "И", инвертор, элемент задержки, генератор импульсов и инвертор с расширением по выходу "ИЛИ-НЕ" могут быть выполнены на основе серийных интегральных микросхем, например, описанных в книге Шило В. П. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. М. Радио и связь, 1987, 352 с. и в книге под ред. М.И. Жодзишского. Цифровые радиоприемные системы: Справочник. М. Радио и связь, 1990. 208 с. Elements of the proposed device are typical and can be technically implemented at the present time using the available element base. The specific values of the time parameters of the blocks, as well as the ADC and subtracter bits, the Schmitt trigger threshold, are selected based on the parameters of the signals at the input of the device, the requirements for the accuracy of their quantization and the necessary level of noise suppression. An analog-to-digital converter can be performed on the basis of serial integrated circuits, for example, described in the book under the editorship of A.J. K. Marcinkevičius, E.-A. K. Baghdanskis. High-speed integrated circuits DAC and ADC and measurement of their parameters. M. Radio and Communications, 1988 .-- 224 p. Subtractor (adder operating in the subtraction mode), Schmitt trigger, the first and second adders modulo two, the logic circuit “I”, the inverter, the delay element, the pulse generator and the inverter with the output expansion “OR-NOT” can be performed on the basis of serial integrated circuits, for example, described in the book Shilo V.P. Popular digital circuits: a Reference. M. Radio and Communications, 1987, 352 pp. and in the book under the editorship of M.I. Zhodzishsky. Digital Radio Receiving Systems: A Guide. M. Radio and Communications, 1990.208 p.

Claims (1)

Устройство компенсации помех, содержащее аналого-цифровой преобразователь, вычитатель, элемент задержки и генератор импульсов, первый выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, отличающееся тем, что в него введены инвертор, триггер Шмитта, первый и второй сумматоры по модулю два, элемент И и инвертор с расширением по выходу ИЛИ - НЕ, при этом первая и вторая группы выходов аналого-цифрового преобразователя подключены к соответствующим группам входов вычитателя, к первой дополнительной группе входов которого подключена первая группа выходов аналого-цифрового преобразователя через инвертор, первый выход второй группы выходов аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу элемента И, выход которого подключен к первому входу второго сумматора по модулю два и к входу инвертора с расширением по выходу ИЛИ НЕ, выходы которого подключены к соответствующим входам второй дополнительной группы входов вычитателя, один из выходов вычитателя подключен к первому входу первого сумматора, к второму входу которого подключен выход триггера Шмитта через последовательно соединенные второй сумматор по модулю два и элемент задержки, другой вход которого соединен с вторым выходом генератора импульсов, третий выход которого подключен к второму входу элемента И, вход триггера Шмитта соединен с входом аналого-цифрового преобразователя и является входом устройства, выходами которого являются соответствующие выходы вычитателя и выход сумматора по модулю два. An interference compensation device comprising an analog-to-digital converter, a subtracter, a delay element and a pulse generator, the first output of which is connected to the first input of the analog-to-digital converter, characterized in that an inverter, a Schmitt trigger, the first and second adders modulo two are inserted into it, the AND element and the inverter with the expansion by the output OR - NOT, while the first and second groups of outputs of the analog-to-digital converter are connected to the corresponding groups of inputs of the subtractor, to the first additional group of inputs which the first group of outputs of the analog-to-digital converter is connected through an inverter, the first output of the second group of outputs of the analog-to-digital converter is connected to the first input of the And element, the output of which is connected to the first input of the second adder modulo two and to the input of the inverter with an extension of the output OR NOT, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the second additional group of inputs of the subtractor, one of the outputs of the subtractor is connected to the first input of the first adder, to the second input of which the trigger output is connected and Schmitt through a series-connected second adder modulo two and a delay element, the other input of which is connected to the second output of the pulse generator, the third output of which is connected to the second input of the element And, the input of the Schmitt trigger is connected to the input of the analog-to-digital converter and is the input of the device, the outputs which are the respective outputs of the subtractor and the output of the adder modulo two.
RU94026562A 1994-07-18 1994-07-18 Noise reduction device RU2097921C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94026562A RU2097921C1 (en) 1994-07-18 1994-07-18 Noise reduction device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94026562A RU2097921C1 (en) 1994-07-18 1994-07-18 Noise reduction device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94026562A RU94026562A (en) 1996-05-27
RU2097921C1 true RU2097921C1 (en) 1997-11-27

Family

ID=20158490

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94026562A RU2097921C1 (en) 1994-07-18 1994-07-18 Noise reduction device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2097921C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2549509C1 (en) * 2014-02-10 2015-04-27 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "Дельта" Shaping device of bipolar reference voltage with reduced noise level

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SU, авторское свидетельство N 1619413, кл. H 04 B 1/10, 1991. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2549509C1 (en) * 2014-02-10 2015-04-27 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "Дельта" Shaping device of bipolar reference voltage with reduced noise level

Also Published As

Publication number Publication date
RU94026562A (en) 1996-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5903595A (en) Digital matched filter
US4964138A (en) Differential correlator for spread spectrum communication system
Lugannani Intersymbol interference and probability of error in digital systems
US3502986A (en) Adaptive prediction for redundancy removal in data transmission systems
EP0386985A2 (en) Spread spectrum signal detector
GB1228714A (en)
US4700392A (en) Speech signal detector having adaptive threshold values
US4384278A (en) One-bit codec with slope overload correction
KR950703827A (en) Path Gain Estimation in a Receiver
Chang Presampling filtering, sampling and quantization effects on the digital matched filter performance
CA1151248A (en) Convoluted code matched filter
US20060250291A1 (en) Accurate low noise analog to digital converter system
US4264974A (en) Optimized digital delta modulation compander having truncation effect error recovery
US4805190A (en) Detector logic circuit for a sychronous transmission system for data comprising ternary symbols and controlled partial response class 1, N=2 type intersymbol interference
US4727504A (en) Interference canceller and signal quantizer
US4123709A (en) Adaptive digital delta modulation for voice transmission
US4291275A (en) Frequency demodulation system
RU2097921C1 (en) Noise reduction device
US6204783B1 (en) Digital to analog convertor having a DC offset cancelling device and a method thereof
EP1633050A1 (en) Analog/digital conversion with adjustable thresholds
US4507792A (en) PCM Encoder conformable to the A-law
US4943977A (en) Correlation pulse generating circuit in a spread spectrum receiver
US4319360A (en) Predictor stage for a digit rate reduction system
GB1512116A (en) Method for transmitting binary signals by means of self-synchronizing digital data scramblers
RU2277760C2 (en) Method for transferring information in communication systems with noise-like signals and a software product