Correlatori digitali e disturbi
# Correlatori digitali e disturbi

## L'analisi

L'analisi del comportamento del binomio correlatori digitali e disturbi è necessaria per evidenziare come variano le funzioni di correlazione quando i segnali da elaborare sono inquinati dai disturbi.

L'esigenza di questa analisi è fondamentale quando i processi di correlazione sono parte dei sistemi di scoperta sonar; dall'effetto dei disturbi sui segnali si determinano le portate di scoperta dei localizzatori subacquei.

### Rivisitazione algoritmi di correlazione

Per esaminare gli effetti dei disturbi sui processi di correlazione digitali è necessario scrivere l’algoritmo relativo alla correlazione incrociata tra due segnali $f1(t)\ e\ f2(t)$ :

l'algoritmo citato, formulato per assenza di disturbi, è riportato nella 1):

$C(\tau )=(2/\pi )\arcsin \left\{{\frac {\sin \ [2\cdot \pi \cdot DF\cdot (\tau -\tau *)]\cdot \cos \ [2\cdot \pi \cdot Fo\cdot (\tau -\tau *)]}{[2\cdot \pi \cdot DF\cdot (\tau -\tau *)]}}\right\}\ \ \$ 1)

La crva di $C(\tau )$ per i valori di:

$F1=2000\ Hz$

$F1=6000\ Hz$

$\tau *=200\ \mu s$

$\tau$ variabile da $0\ a\ 1000\ \mu s$

è tracciata in figura:

In evidenza due particolari di questa curva per confrontarli in seguito con analoghi in presenza dei disturbi:

* Il massimo della $C(\tau )$ per $\tau =200\ \mu s$ ha ampiezza massima normalizzata ad $1.$
* Il massimo della $C(\tau )$ è distinto da una cuspide caratteristica della presenza nella 1) della funzione arcoseno.

### Calcolo della C(tao) in presenza del disturbo

In questa sezione le ampiezze dei segnali $F1(t)\ e\ F2(t)$ applicate all'ingresso del correlatore sono uguali e le indichiamo con $si$.

Analogamente i disturbi $n1(t)\ e\ n2(t)$ che inquinano i segnali hanno uguale ampiezza $ni$ e si intendono tra loro non coerenti.

L'algoritmo di cui al titolo è riportato nella 2):

$C(\tau )=(2/\pi )\arcsin K\cdot \left\{{\frac {\sin \ [2\cdot \pi \cdot DF\cdot (\tau -\tau *)]\cdot \cos \ [2\cdot \pi \cdot Fo\cdot (\tau -\tau *)]}{[2\cdot \pi \cdot DF\cdot (\tau -\tau *)]}}\right\}\ \ \$ 2)

dove $K$ è una variabile dipendente dal rapporto tra l'ampiezza del segnale $si$ e l'ampiezza del disturbo $ni$ secondo la 3):

$K=\left[{\frac {1}{1+(ni/si)^{2}}}\right]\ \ \$ 3)

Dalla 3) si osserva che se il rumore è assente: $ni=0$ si ha $K=1$ e la 2) è identica alla 1).

La variazione del rapporto $(si/ni)$ trasforma completamente l'andamento della curva relativa all'algoritmo 1) così come mostrano i seguenti quattro tracciati di figura:

Le quattro curve mostrano la trasformazione della 1) mano a mano che il rapporto s/n decresce

-Per $si/ni=20\ dB$ (rapporto $10\ a\ 1$ ) la $C(\tau )$ ha un valore di poco inferiore ad $1$ e la cuspide si è di poco alterata.

-Per $si/ni=10\ dB$ (rapporto $3.3\ a\ 1$ ) la $C(\tau )$ ha un valore di $0.7$ e la cuspide si è trasformata nell'andamento della funzione $(\sin \ x)/x$ .

-Per $si/ni=0\ dB$ (rapporto $1\ a\ 1$ ) la $C(\tau )$ scende a $0.3$.

-Per $si/ni=-6\ dB$ (rapporto $1\ a\ 2$ ) la $C(\tau )$ scende a $0.1$.

In figura si osserva che mano a mano che l'ampiezza delle curve decresce aumenta lo spessore della traccia; questo fenomeno è dovuto al peggioramento del rapporto $si/ni$ che evidenzia la presenza della varianza che è più marcata per piccoli rapporti $si/ni.$

**Andamento di C(tao) in funzione di si/ni**

L'andamento dell'ampiezza della $C(\tau )$ per $\tau =\tau *$ normalizzata all'unità è dato dalla funzione:

$Sux=(2/\pi )\cdot \arcsin \left[{\frac {1}{1+(ni/si)^{2}}}\right]\ \ \$ 4).

L'andamento di $Sux$ in funzione del rapporto $si/ni$ espresso in decibel è riportato in figura, per $si/ni$ variabile da -$60\ dB$ (rapporto $1/1000$) a +$60\ dB$ (rapporto $1000/1$)

Lo studiodel comportamento della 2) e della 4) sono di fondamentale importanza per la scoperta di piccoli segnali coperti dai disturbi.

## note

### Annotazioni

* ↑ I segnali sono caratterizzati da un insieme di frequenze distribuite in bande, hanno un andamento assimilabile ai fenomeni gaussiani
* ↑ Frequenza inferiore della banda dei segnali
* ↑ Frequenza superiore della banda dei segnali
* ↑ Questo valore si riferisce al ritardo tra i due segnali
* ↑ Campo di variabilità del ritardo nl reticolo cartesiano
* ↑ L'ampiezza della $C(\tau )$ per $(\tau )=(\tau *)$ è indicata con $Sux=f(si/ni)$
* ↑ Il calcolo dei decibel (dB) si computa con l'espressione: $Sux(dB)\ =20\ \ Log\ (si/ni)$

### Fonti

* ↑ Pazienza, pp. 558 - 569.
* ↑ Del Turco, p. 64.
* ↑ Del Turco, p. 56.
* ↑ Del Turco, p. 156.
* ↑ Del Turco, p. 156 ( prima espressione della 4.4 ).
* ↑ Del Turco, p.157.
* ↑ Del Turco, p. 162.
* ↑ Del Turco, pp.165 - 169.
