CC BY
73
4 декабря 2011 г. 2:47
ТЕХНОЛОГИИ
Защита приемных устройств мобильной связи с шумоподобными сигналами от мощных подобных и гармонических помех
Ключевые слова:
зашита приемных устройств, шумолодобный сигнал, гармонические помехи
Предложен метод борьбы с мощными подобными (ПП) и гармоническиш помехами (ГП) в мобильной связи (МС) с шумоподобными си талами (ШПС), с помощью адаптивного приемного устройства (ПУ) с нелинейным фильтром (НФ), синтезированного для быстрого обнаружения и распознавания (поиска) ШПС, построенных на рекуррентных псевдослучайных последовательностях (ПСП) большого периода. Показано, что наличие на входе ПУ нескольких мощных ШПС отличных от полезного, можно рассматривать как ПП, подавление которых улучшает прием полезного ШПС. Предложен метод борьбы с ПП в условиях действия мощной гармонической помехи (ГП) и белого гауссовского шума (БГШ).
Петров Е.П., Петров И.Е., Абатуров С. Г.
Введение
Большое число МС с ШПС создало сложную помеховую обстановку, при которой на входе ПУ присутствует несколько ШПС разлукой мощности и структуры, каждый из которых, если он не совпадаете полезным ШПС, является ПП. Наибольшую опасность для МС с ШПС представляют мошные ГП [1}.
Традиционные, хорошо разработанные методы подавления помех, основанные на спектральном разлжии с полезным ШПС, в случае с ПП, по известным причінам не работают. В [2, 3) на основе представления деоичшх рекуррентных ПСП сложными цепями Маркова разработан алгоритм и синтезирована структура адаптивного ПУ с НФ, предназначенного для быстрого поиска моинъос ПП с целью их быстрой кодгансации. Исследования, проведенные в [2, 3] по быстрому поиску ШПС, показали, что чем мощнее ШПС, тем меньше время распознавания его структуры и параметров. Аналогично, если мсхдоость ГП превосходит мощность полезного ШПС и БГШ, то распознавание структуры ПП может произойти для ПСП с периодом [ * 2гп - 1 за время т принятых символов ПСП ПП. В современных МС с ШПС период ПСП достигает значений I = 2л2...25\ что делает актуальной проблему поиска мощных ПП, построенных на таких ПСП.
Малое время поиска ГП в змачгтельной степени зависит от присутствия на входе адаптивна го ПУ с НФ мошдос ГП. Эго связано с тем, что элементы цифровой обработки ПП, например, регистр сдвига в адаптивном ПУ с НФ, подвержен волдейств4*о мойной гармонической помехи, и в момент превыиения ГП юд искомой ГТ1 работа адаптивного ПУ с НФ для быстрого поиска ПП нарушается, при этом эффектувностъ защипы ПУ МС от мойных ПП снижается [4|, что делает очевидным необходемостъ эаамты ПУ с НФ и одноереме»к> ПУ МС от меншых ГП В денной работе совмещено обнаружение и измерение параметров ГП и ПП в адаптивном ПУ с НФ, выполмкижмфункиии поиска ГП, что существенно сокращает ресурсы на реализацкю устройств зааиты ПУ МС от мощных ПП и ГП.
Постановка задачи
Необходимо разработать устройство эо-шиты сщаптивного ПУ с НФ для быстрого поиска ПП от воздействия Г П при наличм на входе полезного ШПС, ПП, ГП и БГШ.
Пусть на входе адрплвного ПУ с НФ (рис. 1), предназначенного для быстрого обнаружения и распознавания ПСП искомой ПП наблюдается аддитивная смесь х(/), содержащая полезный ШПС, ПП (5г,П(0), (¿гП(1)) и БГШ (л(|)) с нулевым средним и дисперсией
01
Предполагается,
^гтп^ < ^гтДО-
*<»>
СД
СФ
фильтр
II
КПО ГП
А
БОГП
Тл
Кв
ГГП
РгС
ЛЗ
Комб.сх
БА
РгС
Лк. 1. Структуро авапти»«хо ПУ с НФ с воэможжхтъю оиэникмии частоты и амплитуды ГП
Т-Сотт #4-2010
21
ТЕХНОЛОГИИ
Адаптивное ПУ с НФ для быстрого поиска ПП (рис. 1) с возможностью обнаружения и оценивания частоты, фазы и амплитуды ГП содержит регистр сдвига РгС с отводами, настроенными на генерадоо символов ПОП искомой ПП. Число ячеек РгС равно т — ‘•юту символов ПСП, одеознаню определяющих вид ПСП в ПП и задержку относительно начальной т-ич-ной комбина!*«1 ПСП искомой ПП. Максимальные длины цугов (последовательность 1 или 0) в любой рекуррентной ПСП, для ед иниц равна т, а для нулей равна т- 1 .Данное свойство рекуррентной ПСП максимального периода можно использовать для обнаружения мойной ГП на входе адаптивного ПУ с НФ и измерения ее частоты (41.
Мойная ГП, пройдя через бинарньы квантователь на входе РгС в НФ (рис. I), перевод ит все символы искомой ПП, в которых уровень выборок ГП выше уровня выборок ПП, в единицы — при положительной полуволне ГП, и в нули (либо"1-") — приотрщате/ъной. Появление в РгС цуга из нулей длиной более т - 1 или единиц балее т, указывает на наличие мошной, в общем случое, неизвестной помет. Ес/н цуги из единиц и нулей повторяются через равные интервалы времени (количество тактов), то можно предположить, что наиболее вероятно на вхсде адаптивного ПУ с НФ действует мощ-
ная ГП, что является фактом обнаружения ГП. Мгредняя на заданном интервале наблюдения длины положительных, и отрицательных цугов, порожденных наличием ГП на входе НФ, а также дгмтельности переходов через ноль в квантователе на входе РгС адаптивного ПУ с НФ, можно определить период частоты ГП Зная величину периода и время последней смены полярности цуга, можно опредеттъ фазу гармо-»іческого колебания. Полученная оценка частоты ГП используется либо для настройси узкополосного режекторного фильтра, подавляющего ГП, либо для формироваі*ія компенсирующего с»#нала, вычитаемого на входе НФ (рис. 1).
Для пояснения метода определения оценки амплитуды ГП воспользуемся рис. 2. На рис. 2а представлена синусоидальная помеха с амплитудой А, поступающая на вход порогового устройства с порогом ±и^.
На рис. 2 введены величины: а — часть ГП (в тактах), соответствующая уровню выие порога; Ь — часть ГП (в тактах), соответствующая уровню ниже порога.
Оценки значений а и Ь усредняются на интервале наблюдения. В соответствии с рис. 2 период ГП равен ГГП - 2(о + Ь).
А Л
При известных значениях параметров а и Ь выражение для определения оценки амплитуды
гармонического сигнала выгиздиг следуюиим образом
-ІІП
1)П
-Уп
а Ь а
* я 2 Зяг 2 2т 1
Аг =
и,
(2)
где л-3,1415...
Значеиие амплитуды помехи в /'•¿ном такте определяется по формуле:
._( \К Ї
. Ц|ЛГ> = -1| N111 -3--— I —
І2<а+6)і
Л------гчіп(^)
2(о+ Ь) )
(3)
Для повышения точности оценивания амплитуды ГП вели'ина порога 1)П должна быть выше суммы уровней искомой ПП и БГШ Если ГП стацюнарна, то порог можно выбрать исходя из дисперсии шума 02П. Чем выше порог Ц-у тем точнее оценка амплитуды А[п, так как ве-роялюсть превышения порога выборками шума с увеличением ип уменьшается и уже при ип = Зо„ заметного влияню на оценку амплитуды ГП не оказывают. В случае действия мощной ГП значение порога 11П предпочтительнее выбирать на уровне половины омплитуд ы ГП:
ЧгЛ/*
И)
Ьс. 2. Оцэша амплитуда ГП
Реализация метода оценивания частоты и амплитуды ГП требует применения в цдатив-ном ПУ с НФ (рис. 1) дополнительных блоков. Структура адаптивного ПУ с НФ для поиска ПП, реализующая также обнаружение и измерение параметров мощной ГП, включает дополнительный канал, содержащий пороговое устройство и устройство для вьнисления оценки частоты, акетлитуд ы и фазы ГП, а также генератор копии ГП. Таким образом устройство, представленное на рис 1, выполняет две фунюии: обнаруживает и распознает ПП и обнаруживает ГП и оценивоет ее параметры. Обе эти функции направлены на обеспечение защиты ШПСотГПиГП.
Канал поиска и оценивания параметров ГП (КЛОП ГП) содержит пороговое устройство (П) с порогами ±ип и блок оценки частоты, фазы и амплитуда (БОГП), используемые для генерации компенсирующей ГП К КПОП ГП можно отнести РгС, используемый для обнаружения ГП. Работа адаптивного ПУ с НФ (рис. 1) демонстрируется эпюрами на рис. За ПСП иско-
22
Т-Сотт #4-2010
