Спосіб перетворення простору сигналів

Спосіб перетворення простору сигналів, при якому формують лінійно незалежні функції корисного сигналу і завади за допомогою спрямованої і всеспрямованої антен в основному і додатковому каналах відповідно, здійснюють перетворення простору сигналів за рахунок лінійних перетворень сигналів, що обробляються, який відрізняється тим, що додатково формують затримані лінійно незалежні функції корисного сигналу і завади, об 3 Суть корисної моделі в способі перетворення простору сигналів, при якому формують лінійно незалежні функції корисного сигналу і завади за допомогою спрямованої і всеспрямованої антен в основному і додатковому каналах відповідно, здійснюють перетворення простору сигналів за рахунок лінійних перетворень сигналів, що обробляються, полягає в тому, що додатково формують затримані лінійно незалежні функції корисного сигналу і завади, обчислюють коефіцієнти для визначення модуля зваженої різниці лінійно незалежних функцій корисного сигналу і завади за допомогою блока формування коефіцієнтів, обчислюють модуль зваженої різниці лінійно незалежних функцій корисного сигналу і завади за допомогою блока формування модуля зваженої різниці, формують сигнали, рівні значенням верхньої і нижньої граней корисного сигналу і завади за допомогою блока формування верхньої грані та блока формування нижньої грані відповідно, а перетворення простору сигналів здійснюють за рахунок нелінійних перетворень, а саме, за рахунок формування сигналів у вигляді верхньої і нижньої граней корисного сигналу і завади. Порівняльний аналіз способу перетворення простору сигналів, що заявляється, із прототипом дозволяє зробити висновок, що зазначений спосіб відрізняється тим, що додатково формують затримані лінійно незалежні функції корисного сигналу і завади, обчислюють коефіцієнти для визначення модуля зваженої різниці лінійно незалежних функцій корисного сигналу і завади за допомогою блока формування коефіцієнтів, обчислюють модуль зваженої різниці лінійно незалежних функцій корисного сигналу і завади за допомогою блока формування модуля зваженої різниці, формують сигнали, рівні значенням верхньої і нижньої граней корисного сигналу і завади за допомогою блока формування верхньої грані та блока формування нижньої грані відповідно, а перетворення простору сигналів здійснюють за рахунок нелінійних перетворень, а саме за рахунок формування сигналів у вигляді верхньої і нижньої граней корисного сигналу і завади. Відомо, що результат взаємодії x(t), ~t  сигx налу s(t) і завади n(t) в просторі сигналів із властивостями алгебраїчної решітки L ,  з операціями верхньої і нижньої граней , здійснюється відповідно до співвідношень /3/: x(t)  s(t)  n(t)  {[s(t)  n(t)]  | s(t) - n(t) |}/2 ; (1a) ~(t)  s(t)  n(t)  {[s(t)  n(t)]- | s(t) - n(t) |}/2 , (1б) x де , - операції верхньої і нижньої граней решітки L ,  відповідно: s(t)  n(t)  sup L {s(t), n(t)} , s(t)  n(t)  infL {s(t), n(t)} . Тотожності (1а, б) визначають перетворення лінійного простору сигналів LS(+) у простір сигналів із властивостями алгебраїчної решітки L ,  :T:LS(+)→L ,  . Для формування результатів взаємодії корисного сигналу s(t) і завади n(t) у просторі сигналів із властивостями алгебраїчної решітки L ,  , як випливає з співвідношень (1а, б), необхідно мати 60051 4 принаймні дві лінійно незалежні функції a(t), b(t) від корисного сигналу s(t) і завади n(t): a(t)  K  A(t)  K  [G  s(t)  g  n(t)]; (2а) (2)  b(t)  K  B(t)  K  [s(t)  n(t)], (2б) де K, G - деякі відомі коефіцієнти; g - деякий невідомий коефіцієнт; A(t)=G·s(t)+g·n(t), B(t)=s(t)+n(t) - лінійно незалежні функції корисного сигналу s(t) і завади n(t). Вважатиме, що завада n(t) являє собою квазібілий гаусовський шум з незалежними відліками {n(tj)}, j=0, 1, 2, ..., що відстоять друг від друга через часовий інтервал t=|tj-tj±1|=1/(2Fn), де Fn - верхня частота спектральної щільності потужності завади n(t), а корисний сигнал s(t) через інтервал Δt змінюється повільно, тобто: s(t)=s(t±t). Розв'язати систему рівнянь (2) відносно s(t) і n(t) не представляється можливим у силу присутності в ній невідомого g. Для її розв'язання, на додаток до системи (2), можна використовувати ще одну систему рівнянь, на основі затриманих на інтервал t лінійно незалежних функцій a(t),b(t), враховуючи останнє припущення про повільну, у порівнянні з t, зміну сигналу (s(t)=s(t±t)) в часі: a(t' )  K  [G  s(t)  g  n(t' )]; (3а) (3)  (3б) b(t' )  K  [s(t)  n(t' )], де t'=t-t, t=1/(2Fn). Визначивши значення суми s(t)+n(t) та різниці s(t)-n(t) із системи (2), підставляючи їх у тотожності (1а, б), отримаємо шукані співвідношення, що визначають функцію перетворення Т: a(t), b(t)→x(t), ~ (t); сигналів a(t), b(t) лінійного простору LS(+) у x сигнали x(t), ~ (t) простору сигналів із властивосx тями алгебраїчної решітки L ,  :  x( t )  [b( t )  q a( t )  k  b( t ) ] / 2; ( 4a) ~  x( t )  [b( t )  q a( t )  k  b( t ) ] / 2; ( 4б)  T  k  G  g / 2; ( 4в) q  2 /[K  G  g]; ( 4г )   a( t )  a( t' ) ( 4 д) g  b( t )  b( t' ) ,  (4) де x(t)=s(t)  n(t), ~ (t)=s(t)  n(t) - результати x взаємодії корисного сигналу і завади у вигляді верхньої і нижньої граней простору сигналів із властивостями алгебраїчної решітки L ,  відповідно; a(t), b(t) - лінійно незалежні функції корисного сигналу і завади, які визначаються співвідношеннями (2а), (2б) відповідно; a(t'), b(t') - затримані на інтервал t лінійно незалежні функції a(t), b(t), які визначаються співвідношеннями (3а), (3б) відповідно; k, q - коефіцієнти, необхідні для визначення модуля зваженої різниці q|a(t)-k·b(t)|; K, G – де-які відомі коефіцієнти; g – де-який невідомий коефіцієнт; t'=t-t, t=1/(2Fn) - інтервал часової затримки; Fn - верхня частота спектральної щільності потужності завади n(t). Суть корисної моделі пояснюється за допомогою креслень, де на фіг.1 представлена послідов 5 ність операцій, що пояснює суть способу перетворення простору сигналів, який заявляється; на фіг.2 представлена структурна схема пристрою перетворення простору сигналів; на фіг.3 показані основні співвідношення між діаграмами спрямованості FA(), FB() спрямованої антени 1 і всеспрямованої антени 2 відповідно; на фіг.4 наведена функціональна схема пристрою перетворення простору сигналів. Згідно схеми на фіг.1 суть способу пояснюється за допомогою наступної послідовності операцій. Відповідно до системи рівнянь (2), формують лінійно незалежні функції A(t), B(t), a(t), b(t) корисного сигналу s(t) і завади n(t) наступного виду: A(t)=G·s(t)+g·n(t); (5a) B(t)=s(t)+n(t); (5б) a(t)=K·A(t)=K·[G·s(t)+g·n(t)]; (6a) b(t)=K·B(t)=K·[s(t)+n(t)], (6б) де K, G - деякі відомі коефіцієнти; g - деякий невідомий коефіцієнт. Здійснюють перетворення простору сигналів за рахунок лінійних перетворень (5а, б) та (6а, б) сигналів, що обробляються, а саме, здійснюють перетворення лінійного простору сигналів у лінійний простір сигналів. Додатково формують затримані лінійно незалежні функції а(t'), b(t') корисного сигналу s(t) і завади n(t) шляхом здійснення затримки сигналів a(t), b(t) на часовий інтервал t згідно до системи рівнянь (3): a( t' )  a( t  t );  b( t' )  b( t  t ), де t'=t-t, t=1/(2Fn), Fn - верхня частота спектральної щільності потужності завади n(t). Обчислюють коефіцієнти для визначення модуля зваженої різниці лінійно незалежних функцій корисного сигналу і завади, а саме, відповідно до формули (4д), обчислюють коефіцієнт g: a( t )  a( t' ) g , b( t )  b( t' ) а також, відповідно до формул (4в), (4г), обчислюють коефіцієнти k, q: k  (G  g)/2 ; q  2/[K  (G - g)] . Обчислюють модуль зваженої різниці q|a(t)k·b(t)|=Kq|A(t)-k·B(t)| лінійно незалежних функцій A(t), B(t), a(t), b(t) корисного сигналу s(t) і завади n(t). Формують сигнали, рівні значенням верхньої і нижньої граней корисного сигналу і завади за допомогою блока формування верхньої грані та блока формування нижньої грані відповідно. Це здійснюють наступним чином. Відповідно до формули (4а), формують сигнал x(t), що дорівнює значенню верхньої s(t)  n(t) грані корисного сигналу s(t) і завади n(t) в просторі сигналів із властивостями алгебраїчної решітки L ,  : x(t)=[b(t)+q|a(t)-k·b(t)|]/2=s(t)  n(t). (7a) Відповідно до формули (4б), формують сигнал x(t), що дорівнює значенню нижньої s(t)  n(t) грані корисного сигналу s(t) і завади n(t) в просторі сиг 60051 6 налів із властивостями алгебраїчної решітки L ,  : ~ (t)=[b(t)-q|a(t)-k·b(t)|]/2=s(t)  n(t). (7б) x Таким чином, перетворення простору сигналів здійснюють за рахунок нелінійних перетворень, а саме, за рахунок формування сигналів у вигляді верхньої s(t)  n(t) і нижньої s(t)  n(t) граней корисного сигналу s(t) і завади n(t). Спосіб перетворення простору сигналів, який заявляється, реалізується за допомогою пристрою перетворення простору сигналів, що конструктивно містить (див. фіг.2, 4): спрямовану антену - 1; всеспрямовану антену - 2; приймач основного каналу - 3; приймач додаткового каналу - 4; блок перетворення - 5; блок формування коефіцієнтів 6; блок формування модуля зваженої різниці - 7; блок формування верхньої грані - 8; блок формування нижньої грані - 9. Сукупність структурних елементів і зв'язків між ними пристрою перетворення простору сигналів дозволяє реалізувати послідовність дій даного способу. Реалізація способу за допомогою вищезазначеного пристрою здійснюється таким чином (див. фіг.2, 3, 4). Загальна ідея реалізації способу за допомогою вищезазначеного пристрою полягає у наступному (див. фіг.2). Формують лінійно незалежні функції A(t), B(t) корисного сигналу s(t) і завади n(t) за допомогою спрямованої і всеспрямованої антен 1, 2 в основному і додатковому каналах відповідно. За допомогою приймачів основного і додаткового каналів 3, 4 формують лінійно незалежні функції a(t), b(t) та здійснюють перетворення простору сигналів за рахунок лінійних перетворень (підсилення в K разів) сигналів A(t), B(t), що обробляються: a(t)=K·A(t), b(t)=K·B(t) (див. фіг.2). На двох виходах блока перетворення 5 формують сигнали x(t), ~ (t), x рівні значенням верхньої s(t)  n(t) і нижньої s(t)  n(t) граней корисного сигналу s(t) і завади n(t) за допомогою блока формування верхньої грані та блока формування нижньої грані відповідно, а перетворення простору сигналів здійснюють за рахунок нелінійних перетворень, які визначаються співвідношеннями (1а), (1б), а саме, за рахунок формування сигналів у вигляді верхньої і нижньої граней корисного сигналу і завади. Розглянемо більш детально реалізацію способу перетворення простору сигналів за допомогою вищезазначеного пристрою (див. фіг.3, 4). Корисний сигнал s(t) і завада n(t) надходять на входи антен двох каналів 1 і 2 (див. фіг.3), таких, що, по-перше, антени 1, 2 мають загальний фазовий центр; по-друге, антени 1, 2 характеризуються діаграмами спрямованості (по напрузі) FA(), FB() відповідно, причому коефіцієнт підсилення антен з напрямку приходу корисного сигналу s і завади n рівні: FA(s)=G; FA(n)=g; G>g, G>1; FB()=1; комплексні амплітудно-частотні характеристики   K A  , K B  основного і додаткового каналів   ідентичні: K A   K B  . За допомогою спрямованої антени 1 і всеспрямованої антени 2 форму 7 ють лінійно незалежні функції A(t), B(t) корисного сигналу s(t) і завади n(t) наступного виду - в основному каналі: A(t)=G·s(t)+g·n(t); у додатковому каналі: B(t)=s(t)+n(t), де G=FA(s), g=FA(n) - коефіцієнти підсилення антени 1 основного каналу з напрямків приходу сигналу s та завади n відповідно (див. фіг.3, 4). За допомогою приймачів основного і додаткового каналів 3, 4 формують лінійно незалежні функції a(t), b(t): a(t)=K·A(t)=K·[G·s(t)+g·n(t)]; b(t)=K·B(t)=K·[s(t)+n(t)], де G=FA(S) - коефіцієнт підсилення антени 1 з напрямку приходу сигналу s; g=FA(n) - коефіцієнт підсилення антени 1 у напрямку приходу завади n; K - коефіцієнт підсилення приймачів основного і додаткового каналів. Таким чином, за допомогою спрямованої антени 1 і всеспрямованої антени 2 та приймачів основного і додаткового каналів 3, 4 не лише формують лінійно незалежні функції A(t), B(t), a(t), b(t) корисного сигналу s(t) і завади n(t), а й здійснюють перетворення простору сигналів за рахунок лінійних перетворень (5а), (5б), (6а), (6б) сигналів, що обробляються, а саме, здійснюють перетворення лінійного простору сигналів LS(+) у лінійний простір сигналів LS(+). На перший і другий входи блока формування коефіцієнтів 6 з виходу приймачів 3, 4 основного і додаткового каналів відповідно надходять лінійно незалежні функції a(t), b(t) корисного сигналу s(t) і завади n(t), які визначаються рівняннями (2а), (2б) системи (2) відповідно. За допомогою блока формування коефіцієнтів 6 додатково формують затримані лінійно незалежні функції а(t'), b(t') корисного сигналу і завади шляхом здійснення затримки сигналів a(t), b(t) на заданий інтервал t, які визначаються відповідними рівняннями (3а), (3б) системи (3). Відповідно до формули (4д), за допомогою блока формування коефіцієнтів 6 обчислюють коефіцієнт підсилення g антени основного каналу 1 у напрямку приходу завади, необхідний для обчислення коефіцієнтів k, q. Відповідно до формул (4в), (4г), за допомогою блока формування коефіцієнтів 6 обчислюють коефіцієнти k, q, для визначення модуля зваженої різниці лінійно незалежних функцій корисного сигналу і завади. Значення коефіцієнтів k,q з першого і другого виходів блока формування коефіцієнтів 6 надходять на третій і четвертий входи блока формування модуля зваженої різниці 7. На перший і другий входи блока формування модуля зваженої різниці 7 надходять лінійно незалежні функції a(t), b(t) корисного сигналу s(t) і завади n(t) з виходу приймачів 3, 4 основного і додаткового каналів відповідно. За допомогою блока формування модуля зваженої різниці 7 обчислюють модуль зваженої різниці q|a(t)k·b(t)|=Kq|A(t)-k·B(t)| лінійно незалежних функцій A(t) і B(t) корисного сигналу і завади на виході антен 1, 2 в основному і додатковому каналах. З виходу блока формування модуля зваженої різниці 7 60051 8 значення модуля зваженої різниці q|a(t)-k·b(t) надходить на другий вхід блока формування верхньої грані 8 і на другий вхід блока формування нижньої грані 9. На перший вхід блока формування верхньої грані 8 і на перший вхід блока формування нижньої грані 9 з виходу приймача додаткового каналу 4надходить сигнал b(t). Відповідно до формули (4а), за допомогою блока формування верхньої грані 8 на першому виході пристрою перетворення простору сигналів формують сигнал x(t), що дорівнює значенню верхньої s(t)  n(t) грані корисного сигналу s(t) і завади n(t) в просторі сигналів із властивостями алгебраїчної решітки L ,  . Відповідно до формули (4б), за допомогою блока формування нижньої грані 9 на другому виході пристрою перетворення простору сигналів формують сигнал ~ (t), що дорівнює значенню x нижньої s(t)  n(t) грані корисного сигналу s(t) і завади n(t) в просторі сигналів із властивостями алгебраїчної решітки L ,  . Таким чином, формують сигнали x(t), ~ (t), рівні значенням верхньої x s(t)  n(t) і нижньої s(t)  n(t) граней корисного сигналу s(t) і завади n(t) за допомогою блока формування верхньої грані та блока формування нижньої грані відповідно, а перетворення простору сигналів здійснюють за рахунок нелінійних перетворень, які визначаються співвідношеннями (4а), (4б), а саме, за рахунок формування сигналів у вигляді верхньої і нижньої граней корисного сигналу і завади, які визначаються співвідношеннями (7а), (7б). Підвищення ефективності застосування способу перетворення простору сигналів, який заявляється, у порівнянні з прототипом, досягається шляхом зміни алгоритму обробки лінійно незалежних функцій корисного сигналу і завади в основному і додатковому каналах та додаткового включення у конструкцію пристрою, за допомогою якого реалізується зазначений спосіб, блока перетворення, і створення, таким чином, технічної можливості здійснення обробки сигналів у просторі сигналів із властивостями алгебраїчної решітки, за рахунок чого підвищується ефективність вирішення основних завдань обробки сигналів (у тому числі виявлення, розрізнення, фільтрації сигналів і оцінювання їх параметрів) у порівнянні з відомими потенційними показниками якості обробки сигналів у лінійному просторі сигналів. Джерела інформації: 1. Howells P.W. Intermediate frequency side-lobe canceller // US patent 3202990, 1965, p.7, fig. 1a аналог. 2. Беляев Б.Г., Соколова Э.М. Способ подавления помех в области боковых лепестков антенны радиолокатора и устройство для его реализации // А. с. СССР №1840239, кл. G01S 7/36, 1990, стр. 3, фиг. 4. - прототип. 3. Биркгоф Г. Теория решеток. М.: Наука, 1984. 9 60051 10 11 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 60051 Підписне 12 Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601