RU2502077C1 - Method of estimating signal-to-noise ratio over section of harmonic oscillation interval - Google Patents
Method of estimating signal-to-noise ratio over section of harmonic oscillation interval Download PDFInfo
- Publication number
- RU2502077C1 RU2502077C1 RU2012118426/28A RU2012118426A RU2502077C1 RU 2502077 C1 RU2502077 C1 RU 2502077C1 RU 2012118426/28 A RU2012118426/28 A RU 2012118426/28A RU 2012118426 A RU2012118426 A RU 2012118426A RU 2502077 C1 RU2502077 C1 RU 2502077C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- array
- signal
- multiplier
- divider
- samples
- Prior art date
Links
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электросвязи и может быть использовано в системах передачи данных, при работе с заданной скоростью в одночастотном режиме без введения избыточности, для осуществления оценки качества канала связи.The invention relates to the field of telecommunications and can be used in data transmission systems, when operating at a given speed in a single-frequency mode without introducing redundancy, to evaluate the quality of a communication channel.
В современных системах передачи информации, использующих методы многопараметрической адаптации, возникает задача оперативного и точного оценивания отношения сигнал/помеха (ОСП) в процессе передачи сообщений. Данные об ОСП на каждой элементарной посылке также необходимы для реализации процедур мягкого декодирования. Поэтому, задача определения ОСП на каждой элементарной посылке является актуальной.In modern information transfer systems using multi-parameter adaptation methods, the problem arises of prompt and accurate estimation of the signal-to-noise ratio (SIR) in the process of message transmission. OSB data on each elementary package is also necessary to implement soft decoding procedures. Therefore, the task of determining the OSB on each elementary premise is relevant.
В настоящее время известны методы оценки ОСП, использующие первичные параметры сигнала, такие как амплитуда, фаза, искажения фронтов посылок и т.д. [1]. Существенным недостатком этих методов является необходимость получения достаточно большого объема выборочных значений, что не позволяет формировать на их основе оценку ОСП для каждой элементарной посылки. Однако в КВ-каналах из-за наличия замираний величина ОСП на каждой элементарной посылке различается.Currently, there are known methods for estimating the SIR using primary signal parameters, such as amplitude, phase, distortion of the edges of the packets, etc. [one]. A significant drawback of these methods is the need to obtain a sufficiently large volume of sample values, which does not allow forming an OSB estimate for each elementary basis on their basis. However, in HF channels, due to the presence of fading, the magnitude of the SIR on each elementary package is different.
Известно устройство для измерения отношения сигнал/шум, описанное в патенте РФ №2332676, позволяющее путем фильтрации отделить мощность шумовой компоненты от мощности смеси сигнала и шума, формируя сигналы, пропорциональные мощности сигнала и шума. Таким образом, получается отношение сигнал/шум.A device for measuring the signal-to-noise ratio is described in RF patent No. 2332676, which allows filtering to separate the power of the noise component from the power of the signal-noise mixture, generating signals proportional to the signal and noise power. Thus, the signal-to-noise ratio is obtained.
Недостатком данного способа является то, что отношение сигнал/шум устанавливается для определенного типа помехи и не учитывает возможных изменений параметров сигнала и шума, тем самым снижается точность измерения. Если мощность помехи в полосе сигнала будет отличаться от мощности помехи вне полосы, то точность данного способа резко падает.The disadvantage of this method is that the signal-to-noise ratio is set for a certain type of interference and does not take into account possible changes in signal and noise parameters, thereby reducing the measurement accuracy. If the interference power in the signal band will differ from the interference power outside the band, then the accuracy of this method drops sharply.
Наиболее близким способом к заявленному является способ измерения отношения сигнал/помеха, описанный в патенте РФ №2117954, позволяющий путем накопления и корреляционной обработки фазовой информации обнаружить полезный сигнал на фоне шумов (помех) и выделить значения функции фазовых флуктуации, обусловленных влиянием помех. На основе полученных зависимостей производится анализ дисперсии фазовых флуктуаций и определение отношения сигнал/шум. Измеренное значение отношения сигнал/шум может использоваться для оценки достоверности и точности радиолокационной информации или качества каналов связи.The closest way to the claimed one is the method of measuring the signal-to-noise ratio, described in RF patent No. 2117954, which allows, through the accumulation and correlation processing of phase information, to detect a useful signal against a background of noise (interference) and isolate the values of the phase fluctuation function due to the influence of interference. Based on the obtained dependences, the variance of phase fluctuations is analyzed and the signal-to-noise ratio is determined. The measured signal-to-noise ratio can be used to assess the reliability and accuracy of radar information or the quality of communication channels.
Измеряемое таким способом отношение сигнал/помеха получается при обработке достаточно длинного входного сигнала, так как функция фазовых флуктуации фактически представляет собой выборку значений фаз, полученных для каждого импульса сигнала (посылки сигнала). Таким образом, получить значение отношения сигнал/помеха для отдельно взятого импульса (посылки) не представляется возможным.The signal-to-noise ratio measured in this way is obtained by processing a sufficiently long input signal, since the phase fluctuation function is actually a sample of phase values obtained for each signal pulse (signal sending). Thus, it is not possible to obtain the signal-to-noise ratio value for a single pulse (sending).
Целью настоящего изобретения является обеспечение получения оценки сигнал/шум на длительности элементарной посылки, обладающей более высокими точностными характеристиками при воздействии различных типов помех, при работе системы передачи данных в режиме, когда на длительности одной элементарной посылки применяется одночастотный сигнал, без введения избыточности.The aim of the present invention is to provide a signal-to-noise estimate for the duration of an elementary packet, which has higher accuracy characteristics when exposed to various types of interference, when the data transmission system operates in the mode when a single-frequency signal is applied on the duration of one elementary parcel, without introducing redundancy.
Поставленная цель достигается путем обнаружения полезного сигнала, фильтрации сигнала, сравнения принятого и отфильтрованного сигнала и анализа их отличия на основе полученной зависимости оценки мощности шумовой компоненты от истинной мощности шумовой компоненты, и последующего вычисления отношения сигнал/шум на основе известной зависимости мощности принятого сигнала от мощности шумовой компоненты.This goal is achieved by detecting the useful signal, filtering the signal, comparing the received and filtered signal and analyzing their differences based on the obtained dependence of the estimated power of the noise component on the true power of the noise component, and then calculating the signal-to-noise ratio based on the known dependence of the received signal power on the power noise components.
Структурная схема предложенного способа приведена на фиг.1.The structural diagram of the proposed method is shown in figure 1.
Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.
Если в качестве сигнала используется отрезок гармонического колебания, то, независимо от вида модуляции и начальной фазы возможно представление сигнала в виде следующей модели:If a segment of harmonic oscillation is used as a signal, then, regardless of the type of modulation and the initial phase, it is possible to represent the signal in the form of the following model:
S(t)=А·cos(ωt+φ),S (t) = А · cos (ωt + φ),
где А - амплитуда сигнала, ω - круговая частота, φ - начальная фаза, t - время.where A is the signal amplitude, ω is the circular frequency, φ is the initial phase, t is time.
Тогда принимаемый сигнал на длительности элементарного символа на входе приемника можно представить следующим образом:Then the received signal for the duration of the elementary symbol at the input of the receiver can be represented as follows:
где B - амплитуда сигнала, ψ - начальная фаза, изменившиеся в результате воздействия канала связи, ξ(t) - помеха.where B is the signal amplitude, ψ is the initial phase, which changed as a result of the influence of the communication channel, ξ (t) is the noise.
В дискретном случае:In the discrete case:
Xk=В·cos(ωΔtk+ψ),X k = B cos (ωΔtk + ψ),
ξk=ξ(Δtk),ξ k = ξ (Δtk),
где ω - частота сигнала, Δt - интервал между двумя соседними отсчетами, k - номер отсчета, ψ - начальная фаза.where ω is the signal frequency, Δt is the interval between two adjacent samples, k is the reference number, and ψ is the initial phase.
Известно, что равноотстающие отсчеты гармонического колебания частоты ω связаны между собой следующим рекуррентным соотношением:It is known that equidistant samples of harmonic oscillations of frequency ω are interconnected by the following recurrence relation:
Xk=2·cos(ωΔt)·Xk-1-Xk-2.X k = 2 cos (ωΔt) X k-1 -X k-2 .
Воспользуемся этим соотношением для предсказания оценки значения последующего отсчета сигнала по двум предыдущим отсчетам сигнала, принятого из канала:We use this relation to predict the estimate of the value of the subsequent signal sample from the two previous samples of the signal received from the channel:
Таким образом, на каждом k-ом шаге с помощью данного прогнозируемого фильтра можно получить пару
Следует отметить, что все входящие в выражение величины доступны для измерения и вычисления на основе измеренных значений. Поскольку математическое ожидание
Средний квадрат отклонения прогнозируемого значения от измеренного определяется также следующим образом:The mean square deviation of the predicted value from the measured value is also determined as follows:
где
Если характеристики шума в процессе обработки сигнала не изменяются, тоIf the noise characteristics do not change during signal processing, then
В этом случае выражение для среднего квадрата отклонения прогнозируемого значения от измеренного можно записать таким образом:In this case, the expression for the mean square deviation of the predicted value from the measured value can be written as follows:
Известно, что σ2=Рш, то есть это мощность шумовой компоненты. Следовательно, оценка мощности шумовой компоненты определяется следующим соотношением:It is known that σ 2 = P W , that is, it is the power of the noise component. Therefore, the power rating of the noise component is determined by the following relationship:
Оценка мощность смеси сигнала с шумом определяется выражениемThe estimate of the power of the signal-to-noise mixture is determined by the expression
Для случаев h2>>1 достаточно точной оценкой является величина:For cases h 2 >> 1 a fairly accurate estimate is the value:
Следует отметить, что указанное условие в большинстве случаев выполняется при стабильной работе реальных систем связи.It should be noted that this condition in most cases is satisfied with the stable operation of real communication systems.
Описываемый способ работает следующим образом.The described method works as follows.
Принимаемый сигнал подают на аналогово-цифровой преобразователь 1, в котором получают отсчеты сигнала, которые затем поступают в блок накопления 2, где производят их накопление на интервале времени, соответствующем длительности элементарной посылки. Далее, с блока накопления 2 накопленный массив отсчетов подают одновременно на умножитель 3, прогнозирующий фильтр 6 и умножитель 7. В умножителе 3 производят поэлементное умножение полученного массива отсчетов самого на себя, то есть производят его возведение в квадрат. Полученный новый массив подают на сумматор 4, в котором суммируют все элементы массива, и результат передают на делитель 5, в котором производят его деление на длину массива. В прогнозирующем фильтре 6 производят фильтрацию массива отсчетов и передают результат фильтрации в сумматор 8. В умножителе 7 производят умножение массива на минус один и передают полученный массив в сумматор 8. В сумматоре 8 суммируют поэлементно массивы, приходящие с прогнозирующего фильтра 6 и умножителя 7, а результат передают в умножитель 9, в котором производят поэлементное умножение полученного массива самого на себя, а результат передают в сумматор 10. В сумматоре 10 производят суммирование элементов полученного массива и передают результат в делитель 11, в котором делят полученную величину на коэффициент K=(4·cos2(ωΔt)+2)·N, где ω - частота сигнала, Δt - интервал между двумя соседними отсчетами, N - длина массива. Полученный результат передают в делитель 12. В делителе 12 производят деление величины, поступающей с делителя 5 на величину, поступающую с делителя 11, получая, таким образом, искомую оценку отношения сигнал/помеха.The received signal is fed to an analog-to-digital converter 1, in which signal samples are obtained, which then enter the accumulation unit 2, where they are accumulated over a time interval corresponding to the duration of the elementary package. Further, from the accumulation unit 2, the accumulated array of samples is fed simultaneously to the multiplier 3, the predictive filter 6 and the multiplier 7. In the multiplier 3, the obtained array of samples is element-wise multiplied by itself, that is, it is squared. The resulting new array is fed to the adder 4, in which all elements of the array are summed, and the result is transmitted to the divider 5, in which it is divided by the length of the array. In the predictive filter 6, the array of samples is filtered and the filtering result is transmitted to the adder 8. In the multiplier 7, the array is multiplied by minus one and the resulting array is passed to the adder 8. In the adder 8, the arrays coming from the predictive filter 6 and the multiplier 7 are summed the result is passed to the multiplier 9, in which the element array is multiplied by itself, and the result is passed to the adder 10. In the adder 10, the elements of the resulting array are summed and transmitted the result is a divisor 11, in which the obtained value is divided by the coefficient K = (4 · cos 2 (ωΔt) +2) · N, where ω is the signal frequency, Δt is the interval between two adjacent samples, N is the length of the array. The result is transmitted to the divider 12. In the divider 12, the value coming from the divider 5 is divided by the value coming from the divider 11, thus obtaining the desired signal-to-noise ratio estimate.
ЛитератураLiterature
1. И.Т.Рожков. Синтез измерителей отношения сигнал/помеха принимаемых радиосигналов. Издательство Саратовского университета, 1991.1. I.T. Rozhkov. Synthesis of signal-to-noise ratio meters for received radio signals. Saratov University Press, 1991.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012118426/28A RU2502077C1 (en) | 2012-05-03 | 2012-05-03 | Method of estimating signal-to-noise ratio over section of harmonic oscillation interval |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012118426/28A RU2502077C1 (en) | 2012-05-03 | 2012-05-03 | Method of estimating signal-to-noise ratio over section of harmonic oscillation interval |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012118426A RU2012118426A (en) | 2013-11-10 |
RU2502077C1 true RU2502077C1 (en) | 2013-12-20 |
Family
ID=49516714
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012118426/28A RU2502077C1 (en) | 2012-05-03 | 2012-05-03 | Method of estimating signal-to-noise ratio over section of harmonic oscillation interval |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2502077C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1748095A1 (en) * | 1990-05-07 | 1992-07-15 | Ростовский научно-исследовательский институт радиосвязи | Method of determining a signal-to-noise ratio of the radio signal |
RU2117954C1 (en) * | 1992-01-29 | 1998-08-20 | Владимир Валентинович Челпанов | Signal-to-noise ratio meter |
RU2235435C2 (en) * | 1999-06-24 | 2004-08-27 | Айбиквити Диджитал Корпорейшн | Method for evaluating signal-to-noise ratios of digital carriers in broadcast transmission system for digital audio signals compatible with amplitude-modulated signals |
-
2012
- 2012-05-03 RU RU2012118426/28A patent/RU2502077C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1748095A1 (en) * | 1990-05-07 | 1992-07-15 | Ростовский научно-исследовательский институт радиосвязи | Method of determining a signal-to-noise ratio of the radio signal |
RU2117954C1 (en) * | 1992-01-29 | 1998-08-20 | Владимир Валентинович Челпанов | Signal-to-noise ratio meter |
RU2235435C2 (en) * | 1999-06-24 | 2004-08-27 | Айбиквити Диджитал Корпорейшн | Method for evaluating signal-to-noise ratios of digital carriers in broadcast transmission system for digital audio signals compatible with amplitude-modulated signals |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012118426A (en) | 2013-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4313198B2 (en) | Ultra-wideband pulse dispersion spectroscopy method and multi-component composition analyzer | |
JPWO2004068749A1 (en) | Fading frequency estimation device | |
CN101128988A (en) | Method and apparatus for channel estimation to electro-magnetic wave multi path between sender and receiver by using chirp signal | |
JPH08248070A (en) | Frequency spectrum analyzer | |
WO2016035439A1 (en) | Interference identification device, radio communication device, and interference identification method | |
CN104267287B (en) | The method and apparatus of multi-channel audio equipment crosstalk coefficient measurement | |
US6330431B1 (en) | Method and apparatus for measuring signal quality in a wireless communication system | |
RU2502077C1 (en) | Method of estimating signal-to-noise ratio over section of harmonic oscillation interval | |
JP2013152112A (en) | Time difference orientation detection device | |
CN104969562A (en) | Measurement apparatus and measurement method for determining an active channel | |
RU2706939C1 (en) | Method of estimating parameters of a wireless channel fading model as per law by x-rays based on a multifrequency signal | |
US20180054262A1 (en) | Device and method for determining a dc component | |
US6999526B2 (en) | Method for simple signal, tone and phase change detection | |
US8514985B2 (en) | Synchronising a receiver to a signal having known structure | |
RU2548032C2 (en) | Method of estimating signal-to-noise ratio using phase-modulated signals | |
JPH1082812A (en) | S/n power ratio measuring device | |
RU2394371C1 (en) | Device for determining optimum working frequencies of ionospheric radio channel | |
CN114355360B (en) | Echo frequency estimation method of Doppler log | |
US7570199B2 (en) | Device and method for detecting overlap of pulse signals and apparatus for estimating distance using the same | |
RU2559734C1 (en) | Method of determining radio channel freezing model parameters according to rice law based on multi-frequency information signal | |
JP2012149951A (en) | Radar device | |
RU2535243C2 (en) | Signal/noise ratio assessment method based on results of ionosphere sounding with chirped signals | |
RU2112249C1 (en) | Method for detecting pulsed radio signals on narrow-band noise background | |
US10021582B2 (en) | Delay estimation method and apparatus for multiple input multiple output communications system, and system | |
CN108365899A (en) | A kind of the bandwidth splicing system and method for channelizing frequency measurement |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190504 |