ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2018, № 3 · РАДИОТЕХНИКА

Алгоритмы адаптивной нелинейной обработки сигналов блоками нелинейного преобразования дискриминаторов с прямой и обратной связью

В.М. Артюшенко1, В.И. Воловач2

1 Технологический университет, Королев
2 Поволжский государственный университет сервиса, Тольятти, Россия
Полный текст (PDF) УДК 621.391.26:519.2 EDN XODNDF

Аннотация

Рассмотрены вопросы синтеза алгоритмов адаптивной нелинейной обработки сигналов, реализуемых с помощью блоков нелинейного преобразования с прямой связью и с обратной связью, в условиях воздействия негауссовских помех с неизвестной плотностью распределения мгновенных значений либо ее огибающей. Показано, что для построения адаптивных блоков нелинейного преобразования с прямой связью могут быть использованы алгоритмы оценки параметров линейной модели плотности распределения вероятности помехи, представленной в виде обобщенного полинома разложения в ряд по линейно независимым функциям, а также нелинейных моделей. Получены расчетные соотношения, позволяющие определить значения оптимальных параметров настройки для блоков нелинейного преобразования с амплитудной характеристикой в виде обобщенного полинома, а также величину соответствующего им максимального коэффициента подавления помехи. Показано, что для предложенных алгоритмов свойственны энергетические потери, складывающиеся из потерь, вызванных несоответствием принятой модели амплитудной характеристики оптимальной, и потерь в рамках названной модели, вызванных ограничениями объема обучающейся выборки. Показано, что для построения адаптивных блоков нелинейного преобразования с обратной связью могут быть использованы вероятностные итеративные алгоритмы и алгоритмы с измерением коэффициента подавления помехи; для реализации первых из них требуется возможность дифференцирования целевой функции по параметрам настройки. Предложен алгоритм измерения реального коэффициента подавления помехи с использованием пилот-сигнала в блоках нелинейного преобразования с произвольной амплитудной характеристикой.

  • плотность распределения вероятностей мгновенных значений воздействующей помехи
  • адаптивный блок нелинейного преобразования
  • амплитудная характеристика
Abstract (in English)

We considered the issues of synthesis of the algorithms for adaptive nonlinear signal processing using feed-forward and feed-back nonlinear blocks under the influence of non-Gaussian noise with unknown density of distribution of instantaneous values or its envelope. It is shown that to plot the adaptive feed-nonlinear blocks, the algorithms for estimating the parameters of linear model of probability density function of noise can be used. This model is presented in the form of a generalized polynomial of decomposition in a series of linearly independent functions, and, also, in the form of nonlinear models. These algorithms were implemented by using nonlinear blocks of discriminators with feed-forward and with approximation of the optimal amplitude characteristic for broadband and narrowband channels to process signals influenced by non-Gaussian noise with unknown distribution of instantaneous values or with its envelope. The mathematical formulas were obtained, allowing us to determine both the values of optimal settings for nonlinear blocks with the amplitude characteristic in the form of a generalized polynomial and the value of the maximum coefficient of noise suppression corresponding to them. It is shown that the proposed algorithms have energy losses resulting from the losses caused by the mismatch of the accepted model of optimal amplitude characteristic and the losses within the mentioned model due to limiting the volume of learning sampling. It is shown that probabilistic iterative algorithms and algorithms with measuring the coefficient of noise suppression can be used to plot the adaptive feed-back blocks nonlinear blocks. Note, that to implement probabilistic iterative algorithms, the ability to differentiate the target function on settings is required. We proposed the algorithm of measuring the actual coefficient of noise suppression using the pilot signal in the nonlinear blocks with arbitrary amplitude characteristics.

Для цитирования

Артюшенко В.М., Воловач В.И. Алгоритмы адаптивной нелинейной обработки сигналов блоками нелинейного преобразования дискриминаторов с прямой и обратной связью // Журнал радиоэлектроники. – 2018. – № 3.

Литература

  1. Теория обнаружения сигналов/П. С. Акимов, П. А. Бакут, В. А. Богданович и др.; Под ред. П. А. Бакута. М.: Радио и связь, 1984. 440 с.
  2. Антонов О. Е. Оптимальное обнаружение сигналов в негауссовских помехах//Радиотехника и электроника. 1967, № 4. С. 579-587.
  3. Мелитицкий В. А., Акишин Н. С., Михайлов А. В. Вероятностная модель негауссовского сигнала и ее характеристики//Радиотехника. 1983, № 9. С. 49-51.
  4. Валеев В. Г., Данилов В. А. Оптимальное обнаружение сигналов на фоне негауссовских коррелированных радиопомех//Изв. выш. учебн. заведений. Радиоэлектроника. 1991, № 7. С. 30-34.
  5. Артюшенко В. М., Воловач В. И. Моделирование плотности вероятности сигнала и аддитивного шума при воздействии мультипликативных помех//Радиотехника. 2016, № 12. C. 28-36.
  6. Артюшенко В. М., Воловач В. И. Статистические характеристики смеси сигнала и аддитивно-мультипликативных помех с негауссовским характером распределения//Радиотехника. 2017. № 1. C. 95-102.
  7. Артюшенко В. М., Воловач В. И. Статистические характеристики огибающей смеси негауссовского периодически нестационарного радиосигнала и негауссовской аддитивной помехи//Радиотехника. 2017. № 1. C. 111-116.
  8. Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М.: Радио и связь, 1989. 656 с.
  9. Тихонов В. И., Харисов В. Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем: учеб. пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1991. 608 с.
  10. Валеев В. Г., Ганапольский В. Б. Метод амплитудного подавления негауссовских помех//Радиотехника и электроника. 1981, № 11. С. 2301-2307.
  11. Репин В. Г., Тартаковский Г. П. Статистический синтез при априорной неопределенности и адаптации информационных систем. М.: Сов. радио, 1977. 288 с.
  12. Тихонов В. И., Кульман Н. К. Нелинейная фильтрация и квазиоптимальный прием сигналов. М.: Сов. радио, 1975. 704 с.
  13. Артюшенко В. М. Обработка информационных параметров сигнала в условиях аддитивно-мультипликативных негауссовских помех. М.: ФГБОУ ВПО ФТА; Канцлер, 2014. 298 c.
  14. Артюшенко В. М., Воловач В. И. Оценка погрешности измерения скалярного информационного параметра сигнала на фоне мультипликативных помех, Журнал радиоэлектроники, 2016, №. 3. Available at http://jre.cplire.ru/jre/mar16/8/text.pdf
  15. Артюшенко В. М., Воловач В. И. Информационные характеристики негауссовских сигналов и помех//Электромагнитные волны и электронные системы. 2017, № 1. С. 46-51.
  16. Артюшенко В. М., Воловач В. И. Идентификация параметров распределения аддитивных и мультипликативных негауссовских помех//Автометрия. 2017, Т. 53, № 3. С. 36-43.
  17. Артюшенко В. М., Воловач В. И. Синтез алгоритмов адаптивной нелинейной обработки сигналов, реализуемых с помощью блоков нелинейного преобразования дискриминаторов//XI Всероссийская конференция «Радиолокация и радиосвязь». Сборник трудов. -Москва, ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН. -27-29 ноября 2017 г. С. 193-197.