MITIGATING THE INTERFERENCE IN DYNAMIC SPECTRA IN THE PRESENCE OF POWERFUL SIGNALS. Part 2. NARROWBAND INTERFERENCES OF CONDITIONALLY STATIONARY CHARACTER
Subject and Purpose. A new method for detecting narrow band interferences is discussed, with the use of an example record of Jovi- an Io-C decametric radio storm as obtained with the UTR-2 array on April 10, 2020. We aimed at developing an efficient and simple algorithm based on a detailed analysis...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім «Академперіодика»
2024
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1438 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Radio physics and radio astronomy |
Репозитарії
Radio physics and radio astronomy| id |
rpra-journalorgua-article-1438 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Radio physics and radio astronomy |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-07-01T12:16:48Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
narrow-band interferences Jovian S- and L- emissions statistical indicators moments UTR-2 digital signal processing amplitude thresholding |
| spellingShingle |
narrow-band interferences Jovian S- and L- emissions statistical indicators moments UTR-2 digital signal processing amplitude thresholding Ryabov, V. B. Zakharenko, V. V. Kharlanova, V. Yu. MITIGATING THE INTERFERENCE IN DYNAMIC SPECTRA IN THE PRESENCE OF POWERFUL SIGNALS. Part 2. NARROWBAND INTERFERENCES OF CONDITIONALLY STATIONARY CHARACTER |
| topic_facet |
narrow-band interferences Jovian S- and L- emissions statistical indicators moments UTR-2 digital signal processing amplitude thresholding вузькосмугові завади S- і L-випромінювання Юпітера статистичні індикатори моменти УТР-2 цифрова обробка сигналів граничне виявлення |
| format |
Article |
| author |
Ryabov, V. B. Zakharenko, V. V. Kharlanova, V. Yu. |
| author_facet |
Ryabov, V. B. Zakharenko, V. V. Kharlanova, V. Yu. |
| author_sort |
Ryabov, V. B. |
| title |
MITIGATING THE INTERFERENCE IN DYNAMIC SPECTRA IN THE PRESENCE OF POWERFUL SIGNALS. Part 2. NARROWBAND INTERFERENCES OF CONDITIONALLY STATIONARY CHARACTER |
| title_short |
MITIGATING THE INTERFERENCE IN DYNAMIC SPECTRA IN THE PRESENCE OF POWERFUL SIGNALS. Part 2. NARROWBAND INTERFERENCES OF CONDITIONALLY STATIONARY CHARACTER |
| title_full |
MITIGATING THE INTERFERENCE IN DYNAMIC SPECTRA IN THE PRESENCE OF POWERFUL SIGNALS. Part 2. NARROWBAND INTERFERENCES OF CONDITIONALLY STATIONARY CHARACTER |
| title_fullStr |
MITIGATING THE INTERFERENCE IN DYNAMIC SPECTRA IN THE PRESENCE OF POWERFUL SIGNALS. Part 2. NARROWBAND INTERFERENCES OF CONDITIONALLY STATIONARY CHARACTER |
| title_full_unstemmed |
MITIGATING THE INTERFERENCE IN DYNAMIC SPECTRA IN THE PRESENCE OF POWERFUL SIGNALS. Part 2. NARROWBAND INTERFERENCES OF CONDITIONALLY STATIONARY CHARACTER |
| title_sort |
mitigating the interference in dynamic spectra in the presence of powerful signals. part 2. narrowband interferences of conditionally stationary character |
| title_alt |
УСУНЕННЯ ЗАВАД У ДИНАМІЧНИХ СПЕКТРАХ ЗА НАЯВНОСТІ ПОТУЖНОГО СИГНАЛУ. Частина 2. ВУЗЬКОСМУГОВІ ЗАВАДИ УМОВНО-СТАЦІОНАРНОГО ХАРАКТЕРУ |
| description |
Subject and Purpose. A new method for detecting narrow band interferences is discussed, with the use of an example record of Jovi- an Io-C decametric radio storm as obtained with the UTR-2 array on April 10, 2020. We aimed at developing an efficient and simple algorithm based on a detailed analysis of the effect the radio interference environment and the frequency response of the telescope may have on the efficiency of the interference mitigation procedure.Methods and Methodology. The ‘orthogonal detection’ method proposed for identifying linear interference patterns in dynamic spectra of powerful radio sources has been adapted for application to narrow band interferences of various spectral widths and variable brightness, which often happen to be located close to (or intersect with) the signal of interest. In order to minimize the impact of the telescope’s frequency response, a discretized frequency-scanning technique is used, which permits a steady approximation of the averaged spectrum by low order polynomials, as well as removal of the frequency trend which hinders distinguishing between the low-level interference signals and those coming from the source.Results. An efficient approach to the problem of detecting long lasting, narrowband interferences in dynamical spectra (con- ditionally stationary interferences) is proposed. The algorithm has been tested on the example of a powerful storm of Jovian radio emission. The proposed technique can be especially useful in situations where the signal of interest overlaps with the interference in the time-frequency domain.Conclusions. The new approach to the problem of interference mitigation, based on the development of combined algorithms of signal separation in the time-frequency domain, has been shown to offer an effective method of signal processing. In contrast to the previously used methods based on calculation of statistical moments for amplitudes, the new approach allows avoiding use of the same statistical indicators for both interference detection and subsequent steps of data analysis intended for building physical models and interpreting the observational data.Keywords: narrow-band interferences; Jovian S- and L- emissions; statistical indicators; moments; UTR-2; digital signal processing; amplitude thresholdingManuscript submitted 22.12.2023Radio phys. radio astron. 2024, 29(2): 085-097REFERENCES1. Ryabov, V. B., Zakharenko, V. V., Kharlanova, V. Yu., 2024. Mitigating interference in dynamic spectra in the presence of powerful signals. Part 1. Powerful broadband pulses and linear frequency-modulated interference. Radio Phys. Radio Astron., 29(1), pp. 3—14. DOI: https://doi.org/10.15407/rpra29.01.0032. Warwick, J. W., Dulk, G. A., 1964. Faraday Rotation on Decametric Radio Emissions from Jupiter. Science, 145(3630), pp. 380— 383. DOI: https://doi.org/10.1126/science.145.3630.3803. Mauduit, E., Zarka, P., Lamy, L., and Hess, S.L. G., 2023. Drifting discrete Jovian radio bursts reveal acceleration processes related to Ganymede and the main aurora. Nature Commun., 14(5981), pp. 1—11. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-41617-84. Connerney, J.E.P., Timmins, S., Oliversen, R. J., Espley, J. R., Joergensen, J. L., Kotsiaros, S., Joergensen, P.S., Merayo, J.M.G., Herceg, M., Bloxham, J., Moore, K. M., Mura, A., Moirano, A., Bolton, S.J., and Levin, S. M., 2022. A new model of Jupiter’s magnetic field at the completion of Juno’s prime mission. JGR Planets, 127, e2021JE007055. pp. 1—15. DOI: https://doi.org/10.1029/2021JE0070555. Offringa, A.R, 2022. Algorithms for radio interference detection and removal. PhD Thesis. Mathematics and natural sciences. Univ. of Groningen. 212p.6. Zeller, S., and Rogers, D., 2020. Visualizing science: How color determines what we see. Eos, 101, DOI: https://doi.org/10.1029/2020EO144330 |
| publisher |
Видавничий дім «Академперіодика» |
| publishDate |
2024 |
| url |
http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1438 |
| work_keys_str_mv |
AT ryabovvb mitigatingtheinterferenceindynamicspectrainthepresenceofpowerfulsignalspart2narrowbandinterferencesofconditionallystationarycharacter AT zakharenkovv mitigatingtheinterferenceindynamicspectrainthepresenceofpowerfulsignalspart2narrowbandinterferencesofconditionallystationarycharacter AT kharlanovavyu mitigatingtheinterferenceindynamicspectrainthepresenceofpowerfulsignalspart2narrowbandinterferencesofconditionallystationarycharacter AT ryabovvb usunennâzavadudinamíčnihspektrahzanaâvnostípotužnogosignalučastina2vuzʹkosmugovízavadiumovnostacíonarnogoharakteru AT zakharenkovv usunennâzavadudinamíčnihspektrahzanaâvnostípotužnogosignalučastina2vuzʹkosmugovízavadiumovnostacíonarnogoharakteru AT kharlanovavyu usunennâzavadudinamíčnihspektrahzanaâvnostípotužnogosignalučastina2vuzʹkosmugovízavadiumovnostacíonarnogoharakteru |
| first_indexed |
2025-12-02T15:27:12Z |
| last_indexed |
2025-12-02T15:27:12Z |
| _version_ |
1851757479299383296 |
| spelling |
rpra-journalorgua-article-14382024-07-01T12:16:48Z MITIGATING THE INTERFERENCE IN DYNAMIC SPECTRA IN THE PRESENCE OF POWERFUL SIGNALS. Part 2. NARROWBAND INTERFERENCES OF CONDITIONALLY STATIONARY CHARACTER УСУНЕННЯ ЗАВАД У ДИНАМІЧНИХ СПЕКТРАХ ЗА НАЯВНОСТІ ПОТУЖНОГО СИГНАЛУ. Частина 2. ВУЗЬКОСМУГОВІ ЗАВАДИ УМОВНО-СТАЦІОНАРНОГО ХАРАКТЕРУ Ryabov, V. B. Zakharenko, V. V. Kharlanova, V. Yu. narrow-band interferences; Jovian S- and L- emissions; statistical indicators; moments; UTR-2; digital signal processing; amplitude thresholding вузькосмугові завади; S- і L-випромінювання Юпітера; статистичні індикатори; моменти; УТР-2; цифрова обробка сигналів; граничне виявлення Subject and Purpose. A new method for detecting narrow band interferences is discussed, with the use of an example record of Jovi- an Io-C decametric radio storm as obtained with the UTR-2 array on April 10, 2020. We aimed at developing an efficient and simple algorithm based on a detailed analysis of the effect the radio interference environment and the frequency response of the telescope may have on the efficiency of the interference mitigation procedure.Methods and Methodology. The ‘orthogonal detection’ method proposed for identifying linear interference patterns in dynamic spectra of powerful radio sources has been adapted for application to narrow band interferences of various spectral widths and variable brightness, which often happen to be located close to (or intersect with) the signal of interest. In order to minimize the impact of the telescope’s frequency response, a discretized frequency-scanning technique is used, which permits a steady approximation of the averaged spectrum by low order polynomials, as well as removal of the frequency trend which hinders distinguishing between the low-level interference signals and those coming from the source.Results. An efficient approach to the problem of detecting long lasting, narrowband interferences in dynamical spectra (con- ditionally stationary interferences) is proposed. The algorithm has been tested on the example of a powerful storm of Jovian radio emission. The proposed technique can be especially useful in situations where the signal of interest overlaps with the interference in the time-frequency domain.Conclusions. The new approach to the problem of interference mitigation, based on the development of combined algorithms of signal separation in the time-frequency domain, has been shown to offer an effective method of signal processing. In contrast to the previously used methods based on calculation of statistical moments for amplitudes, the new approach allows avoiding use of the same statistical indicators for both interference detection and subsequent steps of data analysis intended for building physical models and interpreting the observational data.Keywords: narrow-band interferences; Jovian S- and L- emissions; statistical indicators; moments; UTR-2; digital signal processing; amplitude thresholdingManuscript submitted 22.12.2023Radio phys. radio astron. 2024, 29(2): 085-097REFERENCES1. Ryabov, V. B., Zakharenko, V. V., Kharlanova, V. Yu., 2024. Mitigating interference in dynamic spectra in the presence of powerful signals. Part 1. Powerful broadband pulses and linear frequency-modulated interference. Radio Phys. Radio Astron., 29(1), pp. 3—14. DOI: https://doi.org/10.15407/rpra29.01.0032. Warwick, J. W., Dulk, G. A., 1964. Faraday Rotation on Decametric Radio Emissions from Jupiter. Science, 145(3630), pp. 380— 383. DOI: https://doi.org/10.1126/science.145.3630.3803. Mauduit, E., Zarka, P., Lamy, L., and Hess, S.L. G., 2023. Drifting discrete Jovian radio bursts reveal acceleration processes related to Ganymede and the main aurora. Nature Commun., 14(5981), pp. 1—11. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-41617-84. Connerney, J.E.P., Timmins, S., Oliversen, R. J., Espley, J. R., Joergensen, J. L., Kotsiaros, S., Joergensen, P.S., Merayo, J.M.G., Herceg, M., Bloxham, J., Moore, K. M., Mura, A., Moirano, A., Bolton, S.J., and Levin, S. M., 2022. A new model of Jupiter’s magnetic field at the completion of Juno’s prime mission. JGR Planets, 127, e2021JE007055. pp. 1—15. DOI: https://doi.org/10.1029/2021JE0070555. Offringa, A.R, 2022. Algorithms for radio interference detection and removal. PhD Thesis. Mathematics and natural sciences. Univ. of Groningen. 212p.6. Zeller, S., and Rogers, D., 2020. Visualizing science: How color determines what we see. Eos, 101, DOI: https://doi.org/10.1029/2020EO144330 Предмет і мета роботи. У роботі розглянуто застосування нового методу виявлення вузькосмугових завад — на прикладі фрагмента запису бурі Io-C юпітеріанського радіовипромінювання, яка спостерігалася за допомогою радіотелескопа УТР-2 10 квітня 2020 р. Метою роботи є розробка ефективного алгоритму, що має виходити з детального розгляду особливостей завадової обстановки та впливу амплітудно-частотної характеристики (АЧХ) телескопа на результат виділення завад.Методи та методологія. Метод ортогонального виявлення лінійних завадових структур на динамічних спектрах потужних джерел радіовипромінювання є адаптованим для випадку вузькосмугових завад різної ширини та змінної інтенсивності, що знаходяться поблизу або перетинаються з областю, котра є зайнятою корисним сигналом. Для подолання ефекту впливу АЧХ запропоновано використовувати дискретне частотне сканування, яке дозволяє стійко апроксимувати усереднений спектр поліномом не вище другого ступеня й усувати частотний тренд, котрий заважає виявляти слабкі завадові сигнали в порівнянні з джерелом.Результати. Розроблено ефективний підхід до виявлення вузькосмугових завад, які займають тривалий інтервал часу на динамічному спектрі (умовно-стаціонарні завади). Алгоритм протестовано на прикладі запису потужної бурі радіовипромінювання Юпітера. Показано, що розроблений метод може бути особливо корисним у випадках перекриття завад із корисним сигналом на частотно-часовій площині.Висновки. Запропонований новий підхід до проблеми боротьби з завадами є ефективним засобом обробки сигналів, що базується на комбінованих алгоритмах поділу сигналів у частотно-часовому просторі. На відміну від застосовуваних ранше методів, що базувалися на обчисленні моментів розподілу амплітуд, даний метод дозволяє уникнути використання тих самих статистичних індикаторів для виявлення завад і для наступних етапів обробки даних, що спрямовуються на побудову фізичних моделей та інтерпретацію даних спостережень.Ключові слова: вузькосмугові завади; S- і L-випромінювання Юпітера; статистичні індикатори; моменти; УТР-2; цифрова обробка сигналів; граничне виявленняСтаття надійшла до редакції 22.12.2023Radio phys. radio astron. 2024, 29(2): 085-097БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК 1. Рябов В.Б., Захаренко В.В., Харланова В.Ю. Усунення завад у динамічних спектрах за наявності потужного сигналу. Частина 1. Потужні широкосмугові імпульси та лінійно частотно-модульовані завади. Радiофiзика i радiоастрономiя. 2024. Т. 29, № 1. С. 3—14. DOI: 10.15407/rpra29.01.03 2. Warwick J.W., Dulk G.A. Faraday Rotation on Decametric Radio Emissions from Jupiter. Science. 1964. Vol. 145, Iss. 3630. P. 380— 383. DOI: 10.1126/science.145.3630.380 3. Mauduit E., Zarka P., Lamy L., and Hess S. L. G. Drifting discrete Jovian radio bursts reveal acceleration processes related to Gan- ymede and the main aurora. Nature Communications. 2023. Vol. 14, Iss. 5981. P. 1—11. DOI: 10.1038/s41467-023-41617-8 4. Connerney J.E.P., Timmins S., Oliversen R.J., Espley J.R., Joergensen J.L., Kotsiaros S., Joergensen P.S., Merayo J.M.G., Herceg M., Bloxham J., Moore K.M., Mura A., Moirano A., Bolton S.J., and Levin S.M. A new model of Jupiter’s magnetic field at the comple- tion of Juno’s prime mission. JGR Planets. 2022. Vol. 127, e2021JE007055. P. 1—15. DOI: 10.1029/2021JE007055 5. Offringa A.R. Algorithms for radio interference detection and removal. 2012. PhD Thesis Mathematics and natural sciences. Univ. of Groningen. 212 p. 6. Zeller S., and Rogers D. Visualizing science: How color determines what we see. 2020. Eos. Vol. 101. DOI: 10.1029/2020EO144330 Видавничий дім «Академперіодика» 2024-06-24 Article Article application/pdf http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1438 10.15407/rpra29.02.085 РАДИОФИЗИКА И РАДИОАСТРОНОМИЯ; Vol 29, No 2 (2024); 85 RADIO PHYSICS AND RADIO ASTRONOMY; Vol 29, No 2 (2024); 85 РАДІОФІЗИКА І РАДІОАСТРОНОМІЯ; Vol 29, No 2 (2024); 85 2415-7007 1027-9636 10.15407/rpra29.02 uk http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1438/pdf Copyright (c) 2024 RADIO PHYSICS AND RADIO ASTRONOMY |