用以从信号处理系统中消除脉冲干扰的方法技术方案

提供一种从通信信号中消除脉冲干扰的方法。所述方法包括：识别包含在通信信号中的脉冲干扰，生成脉冲干扰的模型，在振幅、相位和包络时延中的至少一个方面将该模型匹配到所识别的脉冲干扰，以及通过从所识别的脉冲干扰中减去所匹配的模型来消除所识别的脉冲干扰。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求2011年6月2日提交的题为“Method to cancel impulsiveinterference from a signal processing system”的美国专利申请序列号 13/151，681 的优先权，其主题通过引用被全部合井。
本专利技术涉及信号处理，并且更具体地涉及从接收到的信号中減少干扰的方法。
技术介绍
提供在例如地下矿井中的危险和/或有阻碍的环境中的长距离无线通信的能力对于高效工作和安全性两者来说都是必要的。在诸如煤炭开采的一些应用中，规章要求要有通信系统以用于事故后的通信。在这些采矿工作中，将通信信号发射通过除用在相关联的结构中的大量钢铁和混凝土之外还通过例如土地、水和/或岩石，这严重影响了通信信号的有效范围。对于通过例如传统的电偶极天线发射射频信号的系统来说尤其是这样。提供低频磁信号的磁通信系统(MCS)提供用以发射通过这些材料的增强的能力。例如，可以使用MCS来在地下矿井内深处的地点与在地面上的或者也位于矿井内的第二远程地点之间提供紧急通信。作为上述自然的以及人为的阻抗和干扰的结果，这些系统通常在相对较弱的信号和严重的干扰的情况下运行。这种干扰限制MCS接收机检测和解调底层信号的能力，从而作为结果限制了系统的有效范围。在信号处理的领域中，用以减少脉冲干扰的常规方法包括应用于所记录的被脉冲污染的数据的中值滤波。然而，这种滤波除了不充分去除脉冲之外还易于使无脉冲区域中的信号失真。中值滤波器可以更有利地被应用在脉冲污染单个孤立的样本吋。然而，当脉冲代表天线、接收信道和数字解调器对撞击在天线上的很短的干扰脉冲的纯粹响应时，脉冲占据多个连续的样本。诸如脉冲切除然后外插的其它方法也产生不满意的结果，因为期望的通信信号通常除脉冲之外是由其它叠加的噪声信号占主导地位。因此，外插主要作用于噪声并忽略底层信号。期望用以消除或减少这些干扰的改进的系统和方法。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例包括从诸如通信信号的所接收的信号中消除脉冲干扰的方法。该方法包括步骤:创建系统的平均脉冲响应的模型，以及识别被采样信号数据块中的脉冲干扰。调整该模型以在振幅、相位和包络时延方面适合被识别的干扰。最后，从被采样数据中减去适配后的模型。在本专利技术的另ー实施例中，提供ー种信号处理系统。该系统包括被配置为输出诸如磁通信信号的信号的发射机和可操作用于接收信号的接收机。提供信号处理器以用于识别包含在底层信号中的脉冲干扰、生成复合脉冲模型并将其匹配到所识别的脉冲干扰、以及通过从所识别的脉冲干扰中减去该复合脉冲模型而消除所识别的脉冲干扰。匹配所述模型是在振幅、相位和包络时延中的至少ー个方面针对所识别的脉冲干扰而完成的。【附图说明】图1是示出具有脉冲干扰的示例性通信信号的图表。图2是示出根据本专利技术的一个实施例的消除方法的基本功能的过程图。图3是使用图2的训练过程的所开发的示例性模型脉冲响应的图表。图4是示出根据本专利技术的一个实施例的用以创建图3的模型脉冲响应的训练过程的过程图。图5是示出根据本专利技术的一个实施例的图2的消除过程的过程图。图6是示出本专利技术的训练和消除过程的一个实施例的过程图。图7是根据本专利技术的实施例的用于执行脉冲消除过程的示例性信号处理系统的框图。图8A和SB是示出本专利技术的实施例的消除过程的结果的示例性通信信号的时域图表。【具体实施方式】应当理解的是，本专利技术的图和说明书已被简化为示出对于清楚理解本专利技术来说相关的元件，但为了清楚起见删除了在诸如地下磁通信系统的典型无线通信系统中发现的许多其它元件。然而，由于这样的元件在本领域是被熟知的，并且由于它们并不促进对本专利技术的更好的理解，因此在本文中并不提供对这样的元件的讨论。本文中的公开致カ于本领域技术人员已知的所有这样的变化和修改。在下面的详细说明中，对附图进行了參考，附图通过例证的方式示出在其中可实践本专利技术的具体实施例。应当理解的是，本专利技术的各种实施例虽然不同但不一定是相互排斥的。而且，本文中结合一个实施例描述的特定特征、结构或特性可被实施在其它实施例中而不脱离本专利技术的范围。另外，应当理解的是，各个元件在每个所公开的实施例内的位置或布置可以被修改而并不脱离本专利技术的范围。因此，下面的详细说明并不是在限制性的意义上进行的，并且本专利技术的范围仅仅由所附的权利要求、更适当地解释是由所附的权利要求与权利要求所享有的等同体的全部范围一起来限定。在附图中，相同的数字编号贯穿若干视图指代相同的或相似的功能性。对通过例如MCS所发射的信号的研究已经表明，在一些环境中，落在通信系统的传输频带内的干扰的重要组成部分包括脉冲状的波形。这些脉冲的振幅和定时看起来是随机的，并且因此是不可预测的。更具体地，由于这些干扰入射在系统的接收天线上达如此短暂的时段(相对于接收机带宽的倒数来说)，它们易于密切近似于系统的脉冲响应。例如，所观察到的脉冲可能具有几乎完全一祥的形状，但在出现的时间、振幅和相位方面相对于系统的接收信道脉冲响应的脉冲包络有差别。这种固有的形状表示整个接收信道的脉冲响应，所述整个接收信道包括例如天线、接收机以及应用于接收机所输出的真实数字采样的复合带通数字滤波器。虽然已经观察到脉冲干扰的形状方面的变化，但可能是这些实例对应于由于两个或更多个相较于纯粹接收信道的带宽的倒数在时间上更靠近在一起的激励脉冲而造成的重叠的信道响应。一般地參考图1，示例性通信信号11被示出为具有脉冲状波形12形式的相对较大量值的干扰。本专利技术的实施例包括用以识别这些时域脉冲并在对已经相对较弱的底层通信信号11的损害最小的情况下将它们从例如MCS接收机的复合数字输出中适应性地消除。參考图2，用以从信号中消除该脉冲干扰的方法包括使用多步骤的过程，第一步骤107包括可操作用于开发典型时域脉冲的參数模型的训练过程。通过调整该模型的參数以独立地匹配在所获取的数据样本(步骤108)中找到的每个干扰脉冲来适配该模型，所述匹配是通过例如根据对该脉冲的最小均方拟合改变该模型脉冲来实现的。在步骤109中，通过从数据中减去调整后的脉冲模型来消除每个脉沖。该消除过程可被应用到连续的数据块。在本专利技术的一个实施例中，对所有接收到的数据执行该消除过程，但较不频繁地执行训练过程。一般地參考图3，示出了代表性的脉冲干扰模型10。模型10可以大体上对应于接收机信道的脉冲响应，并且包括实部13和被脉冲包络16包围的虚部14。如上面阐述的并且一般地參考图4，在本专利技术的一个实施例中，可以在训练过程中生成模型10，所述训练过程包括对包含至少ー个干扰脉冲的无信号数据进行采样。这可以通过检查已知仅包含干扰的复合接收机输出样本块来实现。例如,在步骤200中，从所接收的信号中获取M个数据样本。在一个实施例中，该步骤包括隔离来自数据流的包含至少ー个干扰脉冲(12，图1)的给定的无信号I/Q (振幅和相位)数据块Niq。在另ー实施例中，可以选择包括多个干扰脉冲的数据块。在步骤201中，从被采样数据块中识别可被预定的多个脉冲P。该识别过程可以包括检测量值峰值并且如果它们的量值比平均背景水平高出预定阈值则将每个量值峰值标记为脉冲干扰。在该过程期间，可以丢弃看起来与另ー脉冲重叠的任何脉冲(还參见图SB)。在步骤202，将长度为N的所识别的脉冲从数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从待处理的信号中消除脉冲干扰的方法，所述方法包括步骤：生成脉冲干扰的复合模型；识别包含在所述信号中的脉冲干扰；在振幅、相位和包络时延方面将所述模型匹配到所识别的脉冲干扰，以及通过从所识别的脉冲干扰中减去所匹配的模型来消除所识别的脉冲干扰。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.02 US 13/1516811.一种从待处理的信号中消除脉冲干扰的方法，所述方法包括步骤: 生成脉冲干扰的复合模型； 识别包含在所述信号中的脉冲干扰； 在振幅、相位和包络时延方面将所述模型匹配到所识别的脉冲干扰，以及 通过从所识别的脉冲干扰中减去所匹配的模型来消除所识别的脉冲干扰。2.如权利要求1所述的方法，其中生成复合模型的步骤包括识别被采样的时域数据块中的脉冲干扰的步骤。3.如权利要求2所述的方法，其中生成复合模型的步骤还包括识别预定数目的被隔离的脉冲干扰。4.如权利要求3所述的方法，其中生成复合模型脉冲干扰的步骤包括根据所识别的被隔离的脉冲干扰确定平均脉冲干扰。5.如权利要求4所述的方法，其中确定所识别的脉冲干扰的平均的步骤包括对脉冲干扰进行标准化和时间对齐。6.如权利要求5所述的方法，还包括使平均脉冲干扰的边缘成锥形以使得包围所述平均脉冲干扰的包络的振幅在第一个和最后ー个样本处下降至零的步骤。7.如权利要求4所述的方法，其中所述模型脉冲干扰是针对多个观察到的脉冲干扰而被计算出的。8.如权利要求1所述的方法，其中识别脉冲干扰的步骤包括识别被采样的数据块中的脉冲干扰。9.如权利要求8所述的方法，还包括识别所述数据块内的最大振幅的脉冲的步骤。10.如权利要求9所述的方法，还包括获取以所识别的脉冲干扰为中心的预定数目的样本。11.如权利要求10所述的方法，还包括将所述模型脉冲干扰与所述预定数目的样本中的每ー个对齐并计算使得所述模型脉冲干扰与所述样本之间的差异最小化的复合缩放因子的步骤。12.如权利要求11所述的方法，还包括识别对应于最小均方差的复合缩放校正因子并将所识别的复合缩放因子应用到所述模型脉冲响应的步骤。13.如权利要求1所述的方法，其中将所述模型匹配到所识别的脉冲以及消除所述脉冲的步骤被重复，直到没有附加的脉冲干扰被识别。14.ー种用于从待处理的信号中去除脉冲干扰的信号处理系统，所述系统包括: 用于接收模拟输入信号的天线； 耦合到所述天线的模数转换器(ADC)，其用于生成所述输入信号的数字样本；以及 耦合到所述ADC的数字信号处理器，其被配置为处理所述数字样本并基于脉冲干扰的振幅、时间位置和相位而消除包含在所述数字样本中的脉冲干扰。15.如权利要求14所述的信号处理系统，其中所述数字信号处理器包括: 用于处理数字样本的处理器；以及 与所述处理器进行通信的存储器，所述存储器包括干扰消除模块。16.如权利要求15所述的信号处理系统，所述干扰消除模块包括: 第一组指令，所述指令在被处理器执行时使得该处理器计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：R瓦西维奇，TM帕克斯，
申请(专利权)人：洛克希德马丁公司，
类型：
国别省市：