Метод визначення кількості частотних елементів на символ радіосигналів із внутрішьосимвольним псевдовипадковим перестроюванням робочої частоти та частотною маніпуляцією
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2021.84.48-56Ключові слова:
інформаційний символ, внутрішньосимвольне псевдовипадкове перестроювання робочої частоти, частотний елемент, інтерполяція спектральних відліків, частотна маніпуляціяАнотація
У статті запропоновано метод визначення кількості частотних елементів всередині одного інформаційного символу частотноманіпульованих (ЧМн) радіосигналів із внутрішньосимвольним псевдовипадковим перестроюванням робочої частоти (ППРЧ) за умов наявності довготривалих вузькосмугових сторонніх випромінювань у частотному діапазоні роботи радіоприймального пристрою. Метод складається із трьох етапів: виявлення сторонніх випромінювань та формування режекторних фільтрів, розрахунок номіналів частотних елементів, визначення кількості частотних елементів на один інформаційний символ. Виявлення сторонніх випромінювань реалізується за часовим критерієм. На основі обчислених частотних параметрів таких випромінювань формуються режекторні фільтри, центральні частоти яких дорівнюють центральним частотам завад, а ширина смуги пропускання кожного з них – ширині спектра цього випромінювання. Для підвищення точності розрахунку номіналів частотних елементів використано віконне перетворення Фур’є та дискретну спектральну інтерполяцію. Похибки визначення несучої частоти короткотривалих сигналів досліджено методами на основі параболічної та гаусівської спектральної інтерполяції при різних відношеннях сигнал/шум (ВСШ) сигналу. Показано, що для забезпечення необхідної точності обчислення частоти в широкому діапазоні значень ВСШ доцільно використати гаусівську спектральну інтерполяцію та гаусівське вікно згладжування з параметром 0,3. Отримано математичні вирази для ймовірності появи підряд сукупності із декількох частотних елементів, різниця між якими близька до кроку сітки частот. Розроблено критерій та алгоритм прийняття рішення про кількість частотних елементів на один інформаційний символ, який ґрунтується на статистичних характеристиках різниць номіналів суміжних частотних елементів. Наведено результати перевірки працездатності та ефективності розробленого методу шляхом моделювання в програмному середовищі MATLAB для значень ВСШ вище -14 дБ.
Посилання
Перелік посилань
Torrieri D. Principles of spread-spectrum communication systems. 3rd ed. // Springer Science. — 2015. — 457 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-14096-4.
Chevva L., Sagar G. V. R. FH Signal Interception Based on the Time-Frequency Spectrogram by Image Enhancement Techniques // International Journal of Engineering Research and Applications. — 2012. — Vol. 2, Issue 2. — Р. 687−692.
Sha’ameri A. Z., Kanaa А. Robust multiple channel scanning and detection of low probability of intercept communication signals // Defense S&T technical bulletin. — STRIDE. — 2016. — Vol. 9, No. 1. — P. 1−17.
Pokrajac I. P. An algorithm for parameter estimation of frequency hopping emitters and their separation and grouping in unique radio networks / I. P. Pokrajac, M. Erić, M. L. Dukić // Scientific Technical Review. — 2004. — Vol. LIV, No. 3-4. — P. 15−23.
Draganić А, Orović І, Stanković S. FHSS Signal Characterization Based On The Cross-terms Free Time-Frequency Distributions // 2nd Mediterranean Conference on Embedded Computing MECO. — 2013. — 4 р.
Wan J., Zhang D., Xu W., Guo Q. Parameter Estimation of Multi Frequency Hopping Signals Based on Space-Time-Frequency Distribution // MDPI Symmetry. — 2019. — 18 р. DOI:10.3390/sym11050648.
Hamed H. A., Abdullah A. K., Al-waisawy S. Frequency Hopping Spread Spectrum Recognition Based on Discrete Transform and Skewness and Kurtosis // International Journal of Applied Engineering Research. — 2018. — Vol. 13, No. 9. — Р. 7081−7085.
Stevens D. L., Schuckers S. A. Low Probability of Intercept Frequency Hopping Signal Characterization Comparison using the Spectrogram and the Scalogram // Global Journal of Researches in Engineering. — 2016. — Vol. 16, Iss. 2. — Р. 13−23.
Lei Z, Yang P., Zheng L. Detection and Frequency Estimation of Frequency Hopping Spread Spectrum Signals Based on Channelized Modulated Wideband Converters // Electronics. — 2018. — Vol. 7, Iss. 9. — 18 p. DOI:10.3390/electronics7090170.
Бугайов М. В., Молодецький Б. В., Михайлюк І. О., Гордійчук В. В. Метод оцінювання параметрів сигналів радіостанцій зі швидкою псевдовипадковою перебудовою робочої частоти // Проблеми створення, випробування, застосування та експлуатації складних інформаційних систем : зб. наук. праць. Житомир: ЖВІ, 2019. — Вип. 17. — С. 14−26. DOI:10.46972/2076-1546.2019.17.02.
Нагорнюк О. А. Метод автоматичного визначення часових параметрів радіосигналів із псевдовипадковим перестроюванням робочої частоти на фоні вузькосмугових перешкод // Проблеми створення, випробування, застосування та експлуатації складних інформаційних систем: зб. наук. праць. Житомир: ЖВІ, 2018. — Вип. 15. — С. 53–64.
Макаренко С. И., Иванов М. С., Попов С. А. Помехозащищенность систем связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты: Монография. // Санкт-Петербург: Свое изд-во, 2013. — 166 с.
Lyons R. G. Understanding digital signal processing, 3d ed. // Boston: Prentice Hall. — 2011. — 858 p.
Gasior M., Gonzalez J. L. Improving FFT frequency measurement resolution by parabolic and gaussian interpolation // Geneva, AIP Conference Proceedings. — 2004. — 18 р.
References
Torrieri D. (2015). Principles of Spread-Spectrum Communication Systems. 3rd ed., Springer Science, 457 p. DOI:10.1007/978-3-319-14096-4.
Chevva L., 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.
Sha’ameri A. Z., Kanaa А. (2016). Robust Multiple Channel Scanning and Detection of Low Probability of Intercept (LPI) Communication Signals. Defense S&T technical bulletin, STRIDE, Vol. 9, Num. 1, pp. 1−17.
Pokrajac I. P., Erić M., Dukić M. L. (2004). An algorithm for parameter estimation of frequency hopping emitters and their separation and grouping in unique radio networks. Scientific Technical Review, Vol. LIV, No. 3-4, pp. 15−23.
Draganić А, Orović І, Stanković S. (2013). FHSS Signal Characterization Based On The Cross-terms Free Time-Frequency Distributions. 2nd Mediterranean Conference on Embedded Computing MECO, 4 р.
Wan J., Zhang D., Xu W., Guo Q. (2019). Parameter Estimation of Multi Frequency Hopping Signals Based on Space-Time-Frequency Distribution. Symmetry, Vol. 11, Iss. 5. DOI:10.3390/sym11050648.
Hamed H. A., Abdullah A. K., Al-waisawy S. (2018). Frequency Hopping Spread Spectrum Recognition Based on Discrete Transform and Skewness and Kurtosis. International Journal of Applied Engineering Research, Vol. 13, No. 9, pp. 7081−7085.
Stevens D. L., Schuckers S. A. (2016). Low Probability of Intercept Frequency Hopping Signal Characterization Comparison using the Spectrogram and the Scalogram. Global Journal of Researches in Engineering, Vol. 16, Iss. 2, pp. 13−23.
Lei Z, Yang P., Zheng L. (2018). Detection and Frequency Estimation of Frequency Hopping Spread Spectrum Signals Based on Channelized Modulated Wideband Converters. Electronics, Vol. 7, Iss. 9, 18 p. DOI:10.3390/electronics7090170.
Buhaiov M. V., Molodetsky B. V., Muhailiuk I. O., Hordiychuk V. V. (2019). Metod otsiniuvannia parametriv syhnaliv radiostantsii zi shvydkoiu psevdovypadkovoiu perebudovoiu robochoi chastoty [Method of identification of radio stations with fast frequency hopping spread spectrum and frequency manipulation]. Problems of creation, testing, application and operation of complex information systems, ZVI, Zhytomyr, Vol. 2(17), pp. 14–26. DOI:10.46972/2076-1546.2019.17.02. [In Ukrainian].
Nahorniuk O. A. (2018). Method of automatic time parameters estimation of radio signals with frequency-hopping spread spectrum against the background of narrow-band interferences. Zbirnyk naukovykh prats ZhVI [Collection of scientific works of ZhVI], Zhytomyr, No. 15,pp. 53–64. [In Ukrainian].
Makarenko S. I., Ivanov M. S., Popov S. A. (2013). Pomekhozashchishchennost' sistem svyazi s psevdosluchainoi perestroikoi rabochei chastity [Noise Immunity of Communication Systems with Hopping Frequency ]. Svoe Izdatelstvo, Sankt-Peterburg, 166 p. [In Russian].
Lyons R. G. (2011). Understanding Digital Signal Processing, 3d ed. Boston: Prentice Hall, 858 p.
Gasior M., Gonzalez J. L. (2004). Improving FFT Frequency Measurement Resolution by Parabolic and Gaussian Spectrum Interpolation. AIP Conference Proceedings, Vol. 732, Iss. 1, 18 р. DOI:10.1063/1.1831158.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 М. В. Бугайов, Олександр Нагорнюк
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
