Способ измерения отношения сигнал/шум

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сееа Соеетсмнк

Сап рюааистнческма

Ресаубев еь А®ТЯЖКОМУ С ИТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (53)M Ksaз (22) Заявлено 12. 03. 79 (2! ) 2735305/18-21 с присоединением заявки HP

G 01 R 19/10

Гасударственный квинтет

СССР не даваи нзобретеннй н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23,04.81. Бюллетень HP 15 (53) УДК 621 317 28 (088.8) Дата опубликования описания 23. 04. 81

)i

f »

Ф (72) Автор изобретения

С.С. Кукушкин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ/ШУМ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при оценке качества принимаемого сигнала.

Известен способ, основанный на выпрямлении смеси сигнал-шум с последующим усреднением. Для получения текущих оценок отношения сигнал-шум без нарушения нх свойств .10 ннварнантностн к уровню смеси сигнал/шум и к виду спектра сигнала и шума выпрямяенная смесь сигнал/шум центрируется, центрированное колебаwe выпрямляется, полученный процесс 15 усредняется н по отнсиаеиию среднего значения выпрямленного центрированного колебания к среднему значению выпрямленной смеси сигнал/шум определяют искомую величину 11 . 20

Недостатком данного способа является его низкая точность.

Йзвестен способ измерения отношения сигнал/шум; содержащий выпрямпе 25 ние, усреднение и нормирование-сме-. си сигнала с шумом и вычисление отношения двух сигналов (2).

Недостатком известного способа является его низкая точность.

Цель изобретения — повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе,содержащем выпряьшение, усреднение н нормирование смеси .снгнал/шум и вычисление отношения двух сигналов, выпрямление, усреднение и нормирование смеси сигнала с шумом производят после каждого вычитания задержанного сигнала, полученного после предыду- . щего вычитания, и незадержанного того же сигнала, выпрямпенный, усредненный н нормированный сигнал, полученный после каждого вычитания, сравнивают с выпрямленным, усредненным и нормированным сигналом, полученньва после предыдущего вычитания, при равенстве этих сигналов один иэ ннх используется в качестве делителя при делении, где делимык является выпрямленный, усредненный и нормированный сигнал, полученны после первого вычитания.

На фиг. 1 представяены временные диаграюею, поясняют-.:не способ измерения отношения сигнал/шум: на фиг. 2 - структурная схема варианта устройства, реализукицего предлагае-мый способ.

824068

При формировании разностного сигнала первого порядка между значениями случайного процессаЧ(4(фчгзе)а Y(t)= 25

= Ч(В- )(++М случайный процесс Y (М с дисперсией б Ч преобразуется в случайный процесс аЧ (t) с дисперсией

26 Ч,фиг.1г).

® При каждом последующем применении З0 к исследуемому процессу разностного оператора

Л Y(t)= f(t)-Ь Ч(+2t) (фиг1а)

h w(t)= () (1 .)

1 Чф=а f(t}-а Y(t+t Ч)(фиг)е) дисперсия случайного процесса удваивается,а закон расгределения эначе- 40 ний преобразованного случайного процесса в соответствии с центральной предельной теоремой стремится по мере увеличения порядка разности к нормальному закону. При этом, если время задержки Т много меньше времени изменения среднего значения случайного процесса Y(t) (в нашем случае длительности импульса К;((а Г1) (фиг.1б), то операция определения разности между значениями случайного процесса представляет собой операцию численного дифференцирования. Если среднее значение случайного процесса (тренд) описывается на исследуемом интервале анализа полиномом m-ной степени Д, то при каждом применении разностного .оператора степень полинома, описывающего среднее значение преобразованного процесса,поТп 1 Trl-й нижается на единицу f<<), f „),... fgy Щ

В результате выпрямления разностных сигналов, их усреднения и нормирования коэффициентом,;учитывающйм увеличение дисперсии нри преобразовании процессов, определяют оценки д5

Исследуемый сигнал (фиг.1а) аналитически может быть описан выражением следующего вида

Ч(Ф) f (ц + x(t), В где УД)=&„У .ц.д) - полином

m-ной степени, описывающий на иссле дуемом временном интервале случайную последовательность импульсов

5g+-й„Д„) (фиг . 1e );

x (t) - шумовой процесс с нуле.вым средним значением, искажающий импульсный сигнал (фиг.1в).

На фиг.1б приведена импульсная последовательность, которая может быть представлена полиномом, имеющим наивысшую степень, равную трем (m 3),среднеквадратичного отклонения по формуле, = (" 1".

"(1" 7ш Б ч()1.

При этом, если в процессе преобразований тренд не исключен, оценки среднеквадратичного отклонения не будут совпадать. Совпадение оценок среднеквадратичного отклонения будет свидетельствовать о том, что среднее значение преобразованного случайного процесса не изменяется во времени и что значения совпав-" ших оценок представляют собой среднеквадратичное отклонение шумового процесса.

5, Это значение служит в качестве делителя при вычислении отношения сигнал/шум. В качестве делимого используется выпрямленный; усредненный и нормированный сигнал, полученный после первого вычитания.

Устройство„ реализующее способ, содержит линии 1 задержки, вычитатели 2, выпрямители 3, интеграторы 4, аттенюаторы 5, блоки 6 сравнения, элемент И 7, ключи G, элемент ИЛИ 9 и делитель 10.

Работа устройства состоит в следующем.

Смесь сигнал/шум проходит последовательную обработку в блоках

2-1...2-К вычитания при задержках в линиях 1-1...1-K задержки на время, соответствующее 2Р о где р

1,2,3...К+1. Полученные в резуль тате преобразований в параллельных цепях случайные процессы выпрямляют в выпрямителях 3-1...3-К, а выпрямленные процессы усредняют в интеграторах 4-1...4-К. Усредненные сигналы нормируют в аттенюаторах 5-1...5-К путем соответствующего ослабления, эквивалентного умножению среднего значения полученных К сигналов на к нсрмирующий коэффициент - (- †) ( а полученные результаты сравнивают в блоках сравнения 6-1...6-(К-1). ,Если полезный сигнал на исследуемом интервале анализа, равном временному интервалу усреднения, может быть описан полииомом m-ной степени, то равенство определяемых оценок среднеквадратичного отклонения будет достигнуто в m-ной и последующих цепях обработки смеси сигнал/шум. Сигнал равенства, сформированный m-ным блоком сравнения через соответствующий ключ 8, на управляющем входе которо-. го сигнал от (m-1)-го блока сравнения будет разрешать разрешающий сигнал, откроет соответствующий элемент

И 7, разрешая прохождение оценки среднеквадратического отклонения шу мового процесса через элемент ИЛИ 9 на делитель 10. На второй вход де лителя 10 поступает оценка средне824068 квадратического отклонения сигнала, измеренная в первой цепи обработки смеси сигнал/шум. Делением двух оценок определяют искомое отношение сигнал/шум.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерения отношения сигнал/шум эа счет более высокой точности определения оценок среднеквадратического отклонения шумового процесса. Он выгодно отличается от известных способов отсутствием такой сложной при технической реализации перации, как .центрирование настаионарного случайного процесса. Дополнительное преимущество способа состоит в исключении необходимости пе- .-.35 редачи вспомогательных зондирующих сигналов.

Формула изобретения 20

Способ измерения отношения сигнал/шум, включающий выпрямление, усреднение и нормирование смеси сигнала с шумом и вычисление отношения двухсигналов, от л ич ающ и ис я тем, что, с целью повышения точности, выпрямление, усреднение и нормирование смеси сигнала с шумом производят после каждого вычитания задержанного сигнала, полученного после предыдущего вычитания, и неэадержанного того же сигнала, выпрямленный усредненный и нормированьый сигнал, полученный после каждого вычитания, сравнивают с выпрямленным, усредненным и нормированным сигналом, полученным после предыдущего вычитания, при равенстве этих сигналов один из них используют в качестве делителя при вычислении отношения двух сигналов, где делимым является выпрямленный, усредненный и нормированный сигнал, полученный после первого вычитания.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 424159, кл. G 06 F 15/26, 17.07.79.

2. Авторское свидетельство СССР

9 480024, кл. G 01 R 19/10, 10;01.72.

824068

: Составитель Н. Коновалов

Теиред И.Ианорощ. Корректор Г. Назарова

Редактор В. Данко

Заказ 2100/64!

° В ЮЮЮЭ

Тирам 732 . Подписное

ВИИИПИ. Государственного коэеитета СССР по делаи изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рау аская наб., д. 4/5

ЮЮ

Филиал ППП "Патент", и . Уигород, ул. Пубектная,4