Analyse verrauschter Signale

Moin!

Bingo, das isses!

Also ich habs mal simuliert:

- Ich nehme einen Sinus zufälliger Phase mit Amplitude 1

- Diesen falte ich mit der Gaussfunktion, normiert auf Maximum = 1

- Das ganze überlagere ich mit weißem Rauschen, Standardabweichung 10

- Im Zeitbereich zurechtgeschnitten auf 8*sigma der Gaussfunktion

Alte Auswertung:

- Ich mache eine FFT über jeden Burst

- Die Phase wird verworfen

- Die Amplitude wird über 1024 Bursts gemittelt

-> Das gibt im Frequenzbereich einen Peak bei der vorgegebenen Frequenz über einem vergleichsweise glatten Rauschteppich. SNR 6dB (Peak über Rauschen im Frequenzbereich). In der FFT des Einzelburst ist der Peak zwar genauso hoch über der _mittleren_ Rauschleistungsdichte, aber trotzdem nicht als solcher zu erkennen, da der Rauschteppich selber zerklüftet ist.

Neue Auswertung:

- Ich bilde die AKF des Burst

- Der mittlere Peak der AKF wird weggeschnitten

- Die AKF werden über 1024 Bursts gemittelt

- Aus den gemittelten Bursts wird die FFT berechnet

-> Satte 34dB SNR im Frequenzbereich!

Das ist doch schonmal eine Ansage....

Dank und Gruß, Michael.

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Michael Eggert
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Moin!

Wenn ich später ohnehin nur ein Frequenzfenster betrachte (oder überhaupt nur berechne), welchen Vorteil hat es dann, vorher die Frequenzen wegzufiltern, die ich mir sowieso nicht anschaue? (Abgesehen von der Optimierung des analogen Teils).

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Moin!

Da Pulslänge und -Abstand relativ zur Frequenz gegeben waren, machts in den Daten letztendlich doch keinen Unterschied.

Exakt.

So ist es, und dass die Mittelung im Zeitbereich aufgrund der beliebigen Phase versagt.

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Moin!

Hab ich auch schon versucht, aber da kommt nur ein zerklüftetes, mickriges Etwas heraus. Bei ausreichend vielen Bursts beliebiger Phase findet sich zu jedem Puls irgendwo einer, der ihm mit 180° Phase entgegensteht.

Ja, das wär schon heftig. Ein analytischer Ansatz würde mir deutlich entgegenkommen.

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Moin!

Richtig.

Es geht auch mit einem Burst, nur eben nicht mit der Autokorrelation, sondern mit der Faltung, also der Kreuzkorrelation des Signals mit sich selbst _rückwärts_.

Die Kreuzkorrelation (vorwärts) zweier verschiedener Bursts gibt so eigentlich nur den relativen Zeitversatz, nicht die Position innerhalb des Zeitfensters. Zur Bestimmung des Phasenversatzes ginge das natürlich, wenn das SNR das denn hergäbe.

Ja, in Wirklichkeit kannst Du hier 2-3 Nullen dranhängen.

Nunja, da ist dann doch wirklich mal Ende mit der Rechenleistung.

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Wie schon andere sagten - Korrelieren. Ich m=F6chte nur als zus=E4tzliche Anregung in die Runde werfen (kam vielleicht auch schon, ich hab' nicht alle posts genau gelesen): kennst Du die Form (oder zumindest einen Teil der Parameter der Form) der Signale im Burst? Bisher kam als Vorschlag ja Autokorrelation und FFT. Im ersteren Fall korellierst Du das Rauschen mit, im zweiten Fall gehst Du von Sinus aus. Wenn Du die Form des 'idealen' Burstsignals kennst, kannst Du diese Information vorab mit reinstecken und l=E4=DFt dann eben dieses ideale Signal dr=FCberlaufen (ggf. halt mehrfach mit variierender Frequenz des Referenzsignals). Vor ~20 Jahren hie=DF sowas 'Wavelet-Transform' (und Du kannst auch 'Wavelets' nehmen, die deutlich l=E4nger als 1 Periode sind), geht auch in die Richtung des Empfangs von CDMA-Signalen (bzw. allgemein von Signalen, die mit einer pseudo-Zufallsfolge moduliert wurden). S/N und Mehrwegeausbreitung sind dann 'nur' noch eine Frage der Rechenleistung (und der L=E4nge bzw. Periodizit=E4t der Modulationssequenz).

Gru=DF Markus

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Markus Imhof

Am 08.05.2010 21:27, schrieb Wolfgang Rosmann:

Das ist die Grenzempfindlichkeit(Rauschzahl N) eines Empfängers. Wird ermittelt durch Vergleich von eingespeißten weißen Rauschen mit dem vom Gerät selbst erzeugtem Rauschens.

250_kTo sind dann 1,0E-18_Ws

k= Boltzmannsche Konstante = 1,371E-23_Ws/K To= absolute Temperatur in Kelvin (20°C = 293K)

--
mfg hdw
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horst-d.winzler

Michael Eggert:

Wenn ich das richtig in Erinnerung habe, war doch die Fourieranalyse Energieneutral, so daß ich fast vermute, daß dieses mickrige Ergebnis denn auch schon alles sein wird, was da mit aufsummierten, kürzeren Analysen rauskommen kann. Aber ok, ist nur 'ne Vermutung von mir.

Zerklüftet ist natürlich klar. Auch in Relation zur Frequenzauflösung, die ja bei einer grösseren DFT auch viel grösser ist?

Gruss

Jan Bruns

--
Ein paar Fotos: http://abnuto.de/gal/
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Jan Bruns

Du gehst mit besserem SNR in den Prozess rein. Je nach Frequenzbereich und Kanalzahl kostet das ja nicht die Welt. Im Ultraschall gehen wir sogar einen Tacken weiter und legen ein Filter mit zeitvariabler oberer Grenzfrequenz drueber, weil Echos (Bursts) aus tieferem Gewebe da oben weniger Info enthalten. Nennt sich dann Tracking Filter.

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

Moin!

Eigentlich ja - müsste wohl mal auf die Suche gehen, wo die Energie hin ist.

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Moin!

Dein SNR ist das Leistungsverhältnis. Mein SNR zur Frequenzbestimmung ist das Leistungsdichteverhältnis.

Wenn mich das Leistungsdichteverhältnis interessiert und der Effekt darauf Null ist, dann ist geschenkt noch zu teuer.

Da macht Ihr ja auch Auswertung im Zeitbereich. Mach ich nicht.

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Kaeme auf einen Versuch an :-)

Im Ernst, ich hatte schon oefter die Situation wo die im jeweiligen Fachbereich gaengige Meinung war dass dieses oder jenes Verfahren nichts bringen kann. Ein grosser Aha-Effekt trat z.B. ein als ich nach viel Ueberredung (weil ich einen von deren FPGA-Experten dafuer brauchte) ein Median-Filter in ein Ultraschallgeraet setzte. Im Radarbereich durchaus ueblich, also so gesehen nicht neu.

Eben nicht. Wir messen ueber Range Gate Verfahren am Ende den Blutfluss (Doppler). Das Problem dabei ist, dass kalzifizierte Gefaesswaende oder andere sich bewegende Objekte herausgerechnet werden muessen. Worst Case liegt das interessierende Signal bis zu 40dB darunter und das ganze ist hintern dickeren Gewebeschichten ohnehin schon ordentlich verrauscht.

Hier geht es u.a. darum Jets zu finden die auf Pathologien an ganz anderen Stellen hindeuten, Herzklappe, Stenosen und so. Da die Konkurrenz knallhart ist, will jeder ein paar dB besser sein als die anderen.

Das ganze haengt natuerlich auch davon ab wie hoch Deine Frequenz ist, und das wissen wir ja noch nicht. Denn das wiederum hat Einfluss darauf, wieviele Bits Du finanziell packbar digitalisieren kannst und wie weit eine analoge Vorverarbeitung sinnvoll ist.

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

Moin!

Okay, dann simulier ichs mal durch...

Mittenfrequenz wär wohl um die 100 MHz, also wird zumindest die Samplerate nicht allzuweit über der doppelten Bandbreite liegen. Inwiefern ein digitales Oversampling der Korrelation zugute kommt, müsste ich auch noch testen.

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Am 09.05.2010 12:29, schrieb horst-d.winzler:

Was jetzt: Grenzempfindlichkeit oder Rauschzahl?

Du schriebst, dass das Signal/Rauschverhältnis von deutschen Radars bei

0,78 lag. Ich nehme mal an, dass bei dem Signal/Rauschverhältnis auch was detektiert wurde. Dann wär die Maschine erstaunlich empfindlich und mich würden nähere Informationen dazu interessieren. Und dazu hast du als Nebenbedingung "250_kTo" angegeben. Meine Frage war nicht, wie man Zahlen multipliziert, sondern was das für eine Bedingung sein soll.

Wolfgang

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Wolfgang Rosmann

Am 13.05.2010 16:29, schrieb Wolfgang Rosmann:

Die Rauschzahl n_kTo bzw 0dB eines Empfängers ist die Grenzempfindlichkeit. Also die Wahrnehmbarkeitsgrenze eines Signals.

Die untere Grenze für Sprachverständlichkeit benötigt zB eine 10_mal höhere Empfänger-Eingangsleistung als die Grenzempfindlichkeit.

--
mfg hdw
Reply to
horst-d.winzler

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