Методика автоматичного визначення параметрів радіосигналів із псевдовипадковим перестроюванням робочої частоти

Ключові слова: методика, радіосигнал, псевдовипадкове перестроювання робочої частоти, параметр, частотний елемент, завада, автоматизація, частотно-часове розподілення, періодограма

Анотація

У статті запропоновано методику автоматичного визначення тривалості частотних елементів, часу початку першого і закінчення останнього стрибків, кількості й номіналів частот адресної групи та ширини спектра радіосигналу із псевдовипадковим перестроюванням робочої частоти за умов наявності довготривалих сторонніх випромінювань у частотному діапазоні роботи радіоприймального пристрою. Методика ґрунтується на аналізі частотно-часового розподілу, отриманого з використанням віконного перетворення Уелча, та складається із трьох основних етапів: виявлення сторонніх випромінювань, визначення часових параметрів, визначення частотних параметрів псевдовипадкового перестроювання робочої частоти. Виявлення довготривалих сторонніх випромінювань реалізується за часовим критерієм з використанням ітераційного підходу. На основі визначених частотних параметрів випромінювань формуються режекторні фільтри, центральні частоти яких дорівнюють центральним частотам завад, а ширина смуги пропускання кожного з них – ширині спектра випромінювання. Визначення часових та частотних параметрів радіосигналу здійснюється шляхом аналізу частотно-часового розподілення сигналу з урахуванням характеристик режекторних фільтрів. Для виключення із обчислень частин сигналу, що містять гармоніки, пов’язані зі зміною значень частотних елементів, часові вікна частотно-часового розподілу обмежено та суміщено із центрами стрибків. Запропоновано підхід до формування сітки робочих частот з використанням статистичного критерію та опорних частот, розрахованих шляхом мінімізації суми різниць поточних номіналів частотних елементів та кроку сітки частот. Для розрахунку часу закінчення останнього стрибка розроблено алгоритм на основі сумісного аналізу поточних значень центральних частот та енергії частотних елементів. Наведено результати перевірки працездатності та ефективності розробленої методики шляхом моделювання в програмному середовищі MATLAB у разі відношення сигнал/шум від -25 дБ.

Біографія автора

О. А. Нагорнюк , Житомирський військовий інститут імені С. П. Корольова

кандидат технічних наук, провідний науковий співробітник науково-дослідної лабораторії радіо- і радіотехнічної розвідки наукового центру

Посилання

Перелік посилань

Radio monitoring: automated systems and their components / A. M. Rembovsky, A. V. Ashikhmin, V. A. Kozmin, S. M. Smolskiy. M.: Springer international publishing AG, 2018. - 457 p.

Макаренко С. И. Помехозащищенность систем связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты : Монография / С. И. Макаренко, М. С. Иванов, С. А. Попов. Санкт-Петербург : Свое изд-во, 2013. - 166 с.

Нагорнюк О. А. Метод автоматичного визначення часових параметрів радіосигналів із псевдовипадковим перестроюванням робочої частоти на фоні вузькосмугових перешкод / О. А. Нагорнюк // Проблеми створення, випробування, застосування та експлуатації складних інформаційних систем: зб. наук. праць. Житомир: ЖВІ, 2018. - Вип. 15. - c. 53–64.

Kanaa A. A robust parameter estimation of FHSS signals using time-frequency analysis in a non-cooperative environment / A. Kanaa, A. Zuri Sha’ameri // Physical Communication. 2018. - № 26. - pp. 9–20.

Chevva L. FH signal interception based on the time-frequency spectrogram by image enhancement techniques / L. Chevva, G. Sagar // International Journal of Engineering Research and Applications. 2012. - Vol. 2, Issue 2. - pp. 687−692.

Draganic A. FHSS signal characterization based on the crossterms free time-frequency distributions / A. Draganic, I. Orovic, S. Stankovic // 2nd Mediterranean Conference on Embedded Computing. Budva. - 2013. - pp. 443–447.

Li T. Parameter estimation of FH signals based on STFT and music algorithm / T. Li, Y. Tang, Y. Lv // Computer Application and System Modeling. - 2010. - pp. 84–96.

Overdyk H. F. Detection and estimation of frequency hopping signals using wavelet transforms. Thesis for the degree of master of science in electrical engineering. Monterey : Naval Postgraduate School. - 1997. - 114p.

Hosseini S. N. Joint detection and hop parameters estimation of slow FHSS/MFSK signals using DHWT-AC technique in Rayleigh block fading channels / S. Hosseini, H. Razavi // Proceedings of the International MultiConference of Engineers and Computer Scientists. Hong Kong. - 2009. - pp. 55–59.

Jaiswal K. Spectral sensing for cognitive radio: detection and estimation of adaptive frequency hopping signal // NCC 2009. IIT Guwahati. - 2009. - pp. 224–228.

Qin Y. A new method of parameter estimation of frequency-hopping signal / Y. Qin, M. Lv // 2nd International Conference on Information, Electronics and Computer. - 2014. - pp. 138–141.

Lyons R. G. Understanding digital signal processing, 3d ed. / R. G. Lyons. Boston : Prentice Hall , 2011. - 858 p.

Ifeachor Е. Digital signal processing: a practical approach, 2d ed / Е. Ifeachor, B. Jervis. New Jersey : Prentice Hall, 2001. - 906 p.

Rancy F. Spectrum monitoring. Handbook / F. Rancy. Geneva : International Telecommunication Union, 2011. - 678 p.

Нагорнюк О. А. Методика автоматизованого визначення параметрів сигналу та розпізнання виду модуляції засобами радіомоніторингу в умовах апріорної параметричної невизначеності / О. А. Нагорнюк, О. О. Писарчук, В. В. Павлюк // Сучасні інформаційні технології у сфері безпеки та оборони. Київ : НУОУ. - 2014. - Вип. 1 (19). - c. 63–69.

Rosen Kenneth H., Discrete Mathematics and Its Applications, 8th ed. / H. Rosen Kenneth. New York : McGraw-Hill, 2019. - 1118 p.

References

Rembovsky A. M., Ashikhmin A. V., Kozmin V. A. and Smolskiy S. M. (2018) Radio monitoring: automated systems and their components, Springer international publishing AG, part of Springer Nature 2018, 461 p. DOI: htps://doi.org/10.1007/978-3-319-74277-9

Makarenko S. I., Ivanov M. S. and Popov S. A. (2013) Pomekhozashchishchennost' sistem svyazi s psevdosluchainoi perestroikoi rabochei chastity [Interference immunity of communication systems with frequency-hopping spread spectrum], 166 p.

Nahorniuk O. A. (2018) Metod avtomatychnoho vyznachennia chasovykh parametriv radiosyhnaliv iz psevdovypadkovym perestroiuvanniam robochoi chastoty na foni vuzkosmuhovykh pereshkod [Method of automatic time parameters estimation of radio signals with frequency-hopping spread spectrum against the background of narrow-band interferences], Problems of creation, testing, application and operation of complex information systems, No. 15, ZVI, Zhytomyr, pp. 53–64.

Kanaa A. and Sha’ameri A.Z. (2018) A robust parameter estimation of FHSS signals using time–frequency analysis in a non-cooperative environment. Physical Communication, Vol. 26, pp. 9-20, DOI: 10.1016/j.phycom.2017.10.013

Chevva Lahari and Sagar G.V.R. (2012), FH Signal Interception Based on the Time-Frequency Spectrogram by Image Enhancement Techniques, International Journal of Engineering Research and Applications, Vol. 2, Issue 2, pp. 687−692.

Draganic A., Orovic I. and Stankovic S. (2013) FHSS signal characterization based on the crossterms free time-frequency distributions, 2013 2nd Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO), pp. 443–447, DOI: 10.1109/meco.2013.6601343.

Li Tong, Tang Yinhui and Lv Jun (2010) Parameter estimation of FH signals based on STFT and music algorithm. 2010 International Conference on Computer Application and System Modeling (ICCASM 2010), pp. V5-232-V5-236, DOI: 10.1109/iccasm.2010.5619186

Overdyk H. F. (1997) Detection and estimation of frequency hopping signals using wavelet transforms. Thesis for the degree of master of science in electrical engineering, Naval Postgraduate School, Monterey, 114 p.

Hosseini S. N. and Razavi H. (2009), Joint Detection and Hop Parameters Estimation of Slow FHSS/MFSK Signals Using DHWT-AC Technique in Rayleigh Block Fading Channels,

Proceedings of the International MultiConference of Engineers and Computer Scientists, Hong Kong, Vol. I, pp.55–59.

Jaiswal Kapil (2009) Spectral Sensing for Cognitive Radio: Detection and Estimation of Adaptive Frequency Hopping Signal, NCC 2009, IIT Guwahati, pp. 224–228.

Yongli Qin and Ming Lv (2014) A New Method of Parameter Estimation of Frequency-Hopping Signal, Proceedings of the 2nd International Conference on Information, Electronics and Computer, pp. 138–141, DOI: 10.2991/icieac-14.2014.31

Lyons R. G. (2011) Understanding digital signal processing, Prentice Hall, Boston, 858 p.

Ifeachor Е. and Jervis B. (2001) Digital signal processing: a practical approach, Prentice Hall, New Jersey, 906 p.

Rancy F. (2011) Spectrum monitoring. Handbook. International Telecommunication Union, Geneva, 678 p.

Nahorniuk O. A., Pysarchuk O. O. and Pavliuk V. V. (2014) The methods of the automated determination of signal parameters and modulation type recognition by radiomonitoring facilities under parametric uncertainty, Modern Information Technologies in the Sphere of Security and Defence, No 1 (19), pp. 63–69.

Kenneth H. Rosen (2019) Discrete Mathematics and Its Applications, 8th ed., McGraw-Hill, New York, 1118 p.

Опубліковано
2020-03-30
Як цитувати
Нагорнюк , О. А. (2020) « Методика автоматичного визначення параметрів радіосигналів із псевдовипадковим перестроюванням робочої частоти», Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, (80), с. 31-38. doi: 10.20535/RADAP.2020.80.31-38.
Номер
Розділ
Телекомунікації, радіолокація і навігація, радіоптика та електроакустика