ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2024, № 7 · ИНФОРМАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ РАДИОЛОКАЦИИ И ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА

Оптимальный приёмник, обеспечивающий максимальное отношение сигнал-помеха в условиях действия небелого негауссова шума

А.Н. Дегтярёв1, И.Л. Афонин1, В.Г. Слезкин1, Г.В. Слезкин1

1 Севастопольский государственный университет, Севастополь, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2024.7.1 УДК 621.391 EDN WFYDIL

Аннотация

Рассмотрена проблема оптимального приёма сигнала ограниченной длительности в канале связи с аддитивной помехой типа небелого негауссова шума. Известные решения базируются на применении дополнительного «обеляющего» фильтра перед согласованным с сигналом фильтром или перед коррелятором, в котором опорный сигнал совпадает по форме с информационным. Реализация таких приёмных устройств затруднена в случае, например, преднамеренных помех с медленно изменяющимися параметрами, когда требуется адаптировать параметры фильтров. Предложено упростить состав приёмника путём исключения обеляющего фильтра. Реализуемость двух вариантов оптимального приёма доказывается математически с привлечением теории функции Лагранжа в изопериметрической задаче отыскания вида функции, при котором достигается минимум дисперсии помехи и ненулевое значение сигнальной составляющей. В варианте с оптимальной фильтрацией получено выражение для комплексного коэффициента передачи оптимального (в указанном смысле) фильтра. Для варианта с коррелятором определён оптимальный вид опорного сигнала. Получены выражения для энергетического отношения сигнал-помеха в обоих вариантах. Эти выражения совпали между собой, а также совпали с известным соотношением для приёмников с обеляющими фильтрами, что доказывает возможность реализации предложенных, более простых видов реализации оптимального приёмника

  • канал связи
  • аддитивная помеха
  • небелый шум
  • оптимальный приём
  • обеляющий фильтр
  • оптимальный фильтр
  • коррелятор
  • отношение сигнал-помеха
Abstract (in English)

Optimal receiver ensuring maximum signal-to-noise ratio when affected by non-white non-gaussian noise

This paper analyses the problem of optimal reception of a limited duration signal in a communication channel affected by an additive noise such as non-white non-Gaussian noise. Known solutions are based on the use of an additional “whitening” filter either in front of a filter matched with the signal or in front of a correlator where the reference signal matches the shape of the information signal. Such receiving devices are hard to implement in the case of, for example, intentional interference with slowly changing parameters, which requires filter parameters to be altered. It is proposed to simplify the receiver design by eliminating the whitening filter. The feasibility of two optimal technique options is proven mathematically using the theory of the Lagrange function in the isoperimetric problem of finding the type of function that ensures a minimum noise dispersion and a non-zero value of the signal component. For optimal filtration options, an expression is obtained for the complex transmission coefficient of the optimal (in the indicated sense) filter. For the option when a correlator is used, the optimal type of reference signal has been determined. Expressions have been obtained for the signal-to-noise energy ratio for both options. These expressions coincided with each other, and also agreed with a known relationship for receivers with whitening filters, which proves the possibility of implementing the proposed simpler optimal receiver designs.

Для цитирования

Дегтярёв А.Н., Афонин И.Л., Слезкин В.Г., Слезкин Г.В. Оптимальный приёмник, обеспечивающий максимальное отношение сигнал-помеха в условиях действия небелого негауссова шума // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – № 7. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.7.1

Литература

  1. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник / Я.Д. Ширман, С.Т. Багдасарян, А.С. Маляренко [и др.]; под ред. Я.Д. Ширмана. - Москва: Радиотехника, 2007. - 510 с.
  2. Топчий П.Н. Применение обеляющего фильтра для обнаружения и различения полезного сигнала при небелом шуме / П.Н. Топчий, С.Г. Почивалов, А.С. Демченко // 78-я науч.-техн. конф., посвящ. Дню Радио, 24-28 апр. 2023 г.: матер. конф. - Санкт-Петербур: НТО РЭС им. А.С. Попова, 2023. - С. 119-121.
  3. Милащенко Е.А. Метод адаптивного нелинейного подавления негауссовских помех в когерентном полосовом тракте приемника / Е.А. Милащенко, А.А. Язовский // Труды учебных заведений связи. - 2019. - Т. 5. - № 4. - С. 49-57. - URL: https://doi.org/10.31854/1813-324X-2019-5-4-49-57.
  4. Милащенко Е.А. Реализация способа адаптивного нелинейного подавления негауссовских помех в когерентном полосовом приемном тракте и оценка его эффективности / Е.А. Милащенко, А.А. Язовский // Вестник Московского энергетического института. - 2019. - № 5. - С. 142-149. - URL: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2019-5-142-149.
  5. Дегтярев А.Н. Синтез согласованных фильтров / А.Н. Дегтярев., И.Л. Афонин, А.Л. Поляков, А.С. Кожемякин // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. - 2021. - № 4. - URL: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.4.9.
  6. Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. - Москва: Наука, 1984. - 831 с.