203921. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés rádiófrekvenciás jelek detektálására termikus zajban
1 HU 203 921 A 2 A találmány tárgya eljárás és kapcsolási elrendezés rádiófrekvenciás jelek detektálására termikus zajban. A találmány szerinti megoldás lehetővé teszi diszkrét rádiófrekvenciás jel, vagy véges számú diszkrét rádiófrekvenciás jel összegéből álló jelhalmaz elemeinek megbízható, gyors detektálását változó szintű, homogén, egyenletes spektrális sűrűségű - például termikus- zaj jelenlétében a jel(ek)re vonatkozó elsődleges információ ismerete nélkül is. Megoldásunk előnyösen alkalmazható például olyan feladatok esetén, amikor kedvezőtlen körülmények között - alacsony jel/zaj viszony esetén - és rövid rendelkezésre álló idő alatt kell megbízható döntést hozni arról, hogy egy vizsgált részjelhalmazban van-e diszkrét frekvenciás, azaz a homogén, spektrális teljesítménysűrűségű termikus zajtól eltérő tulajdonságú összetevő, vagy nincs. Ilyen eset például a felügyelet nélküli, automatizált rádiófrekvenciás felderítés. A feladat megoldására számos ismert megoldás létezik, melyek közös jellemzője, hogy az ismeretlen rádiófrekvenciás jel jelenlétét azon az alapon detektálják, hogy a vizsgált részjelhalmaz szintje a termikus zaj szintjénél nagyobb abban az esetben, ha az a termikus zaj mellett más jelet is tartalmaz. Ilyen ismert megoldás található például a speciálisan rádiófelderitési célokra készült vevőkészülékekben a Rohde- Schwarz ESP, vagy az ML VREV-T berendezésekben. Az ismert megoldások laboratóriumi körülmények között, megfelelő időbeli állandűságú erősítés, zajszint, komparálási szint esetén jól alkalmazhatók, de terhesek egy közös, különösen gyakorlati alkalmazások esetén fellépő hátránnyal. Nevezetesen azzal, hogy sem a vevőberendezés erősítésének változásából, sem az alkalmazott antennák frekvenciatartománybeli hatásos hossz-, illetve állóhullám-arány változásából, továbbá a külső, valamint a belső zajkörülmények változásából eredő eltéréseket nem veszik figyelembe. így bármilyen eltérés esetén vagy elégtelen érzékenységet, vagy- mivel az ismert megoldások szintérzékelésen (amplitúdónagyság) alapulnak - alacsony döntési küszöb esetén nagyszámú hamis jelet produkálnak. Szakember számára ismeretes az is, hogy a szintérzékelésen alapuló megoldások által nyújtott detektálási jellemezők - mint minden döntési eljárás esetén - a döntési küszöb beállításának függvényei. Tekintettel ugyanis az eredő erősítés ismert változásaira (például a hőmérséklet függvényében) és a változó alapzajszintre, a kvázioptimális küszöbérték beállítása csak kompromisszumok árán realizálható. A kompromisszum pedig általában - az előírt hibás detekciós arányból adódóan- a rendszer érzékenysége, illetve a megfigyelési idő rovására történik. Az előzőekben ismertetettek kompenzálására léteznek ismert ún. dinamikus küszöbképző eljárások. Az egyik ismert megoldás lényege az, hogy a megfelelő komparálási szintet egy, a megfigyelési időintervallum kezdetén, ismert szintű jelhez való kalibrálással állítják be, ez azonban csökkenti a tényleges üzemidőt, bonyolulttá teszi a berendezést. Ez pedig sem gazdasági, sem pedig megbízhatósági szempontból nem kívánatos, különben is csak a vevőrész erősítésváltozásából adódó eltérések kiküszöbölésére alkalmas. Másik ismert dinamikus küszöbképző eljárás szerint a megfelelő komparálási szintet az előző N darab döntési ciklus alapján nyert eredmények után állítják be. A megoldás hátránya, hogy bizonyos, előzetes feltevéseket is magában foglal, így nem tekinthető általános érvényűnek, követő jellegéből adódóan pedig nem az aktuális állapotra vonatkozik, hanem az azt megelőzőre. A találmány célja olyan megoldás létrehozása, amely az előzőekben ismertetett hátrányos tulajdonságokkal nem rendelkezik, és amelynek intenzív zajszint-, illetve erősítésváltozás esetén sem változik a detektálási hatékonysága. Esetünkben a jelről való elsődleges (a priori) ismeret hiányában csak a zaj jellemzői tekinthetők ismertnek és mivel a zaj viszont véletlen folyamat, így annak csak statisztikai jellemzői informatívak. Rövid megfigyelési időt alapul véve, a véletlen folyamatnak az egyes megfigyelési időintervallumokban megfigyelt megvalósulásai alapján meghatározott ugyanazon statisztikai jellemzők közötti szórás igen nagy is lehet, így ennek felhasználása hatékony detektálási megoldás kialakítására korlátozott. Felismertük, hogy ha sem a zajban, sem a jelben nincs olyan ismert, determinisztikus jellemző, amelynek kiértékelése - rögzített feltételek mellett - minden időintervallumban azonos eredményt ad, akkor a detektálási eljárás során kell azt járulékosan létrehozni és ezen determinisztikus, elsődlegesen ismert jellel koherens, azzal korrelációban lévő összetevőt kell keresnünk a végső kiértékelés során. Kísérleteink során rájöttünk arra, hogy amíg csak hasznos jel nélküli zaj van jelen, addig a zaj fázisa és frekvenciája véletlen eloszlású, és ezen az általunk hozzáadott determinisztikus, időben ismert jellemző sem változtat. Abban az esetben viszont, ha a zajban hasznos jel is található, akkor az általunk hozzáadott determinisztikus, időben ismert jellemzővel korrelációban lévő összetevő jelenik meg, amelyből egyértelműen megállapítható a hasznos jel jelenléte. A vizsgált rádiófrekvenciás részjelhalmaz determinisztikus manipulációját tehát oly módon kell elvégezni, hogy a végső kiértékelés folyamán a determinisztikus manipuláció korrelációs detektálása során nyert eredmény egyértelműen megkülönböztesse a vizsgált részjelhalmaz azon két esetét, hogy az tartalmaz-e a homogén spektrális eloszlású zajtól eltérő tulajdonságú rádiófrekvenciás összetevőt, vagy sem. Felismertük, hogy a determinisztikus manipulációt frekvencia- és/vagy fázismodulációként célszerű megvalósítani. A találmány tárgya eljárás rádiófrekvenciás jelek detektálására termikus zajban, amelynek során az észlelhető jelek halmazából - amely vagy csak zajt, vagy zajt és hasznos jelet együttesen tartalmaz - részjelhalmazt, szűrővel adott sávszélességű frekvenciatartományt, választunk ki és determinisztikus frekvenciaés/vagy fázismodulációt hajtunk végre. Az eljárás lényege, hogy a részjelhalmazban a jelek - a zajjel, vagy a zaj és a hasznos jel - amplitúdóját tartalmuktól függetlenítjük oly módon, hogy a jeleket korlátozzuk és 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
