Демодуляція енергетично прихованих лінійно-частотно-модульованих сигналів
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2021.86.45-51Ключові слова:
демодуляція, лінійно-частотно-модульований сигнал, автокореляційний алгоритм, апріорна невизначеність, енергетично прихований сигнал, кореляційний метод, радіомоніторинг, складний сигнал, широкосмуговий сигналАнотація
У статті проведено аналіз діаграми невизначеності прямокутного лінійно-частотно-модульованого радіоімпульсу. Виявлено характерні унікальні ознаки і особливості перерізу діаграми невизначеності. Запропоновано підхід до демодуляції прийнятого енергетично прихованого лінійно-частотно-модульованого сигналу на основі використання властивостей діаграми невизначеності елементарного радіоімпульсу. Обґрунтовано можливість його демодуляції. Для реалізації поставленої задачі запропоновано нове використання відомої схеми кореляційного приймача розрізнення двох сигналів з випадковими початковими фазами. Для чого визначено та розраховано параметри налаштування схеми кореляційного приймача (значень неузгодженості за часом та частотою), за яких можливо однозначно приймати рішення про прийнятий двійковий символ у процесі демодуляції лінійно-частотно-модульованого сигналу на основі отриманого значення вихідного сигналу корелятора. Проаналізовано залежності вихідного відношення сигнал/шум приймача від параметрів лінійно-частотно-модульованого сигналу. З урахуванням граничних значень параметрів цих сигналів при використанні їх системами зв’язку оцінено діапазони бітового інтервалу та девіації частоти, які потенційно можуть бути на вході приймального тракту. Проведено імітаційне моделювання процедури демоделювання за допомогою програмних пакетів Matlab R2016a та MathCAD 14. Результати моделювання підтверджують здатність запропонованого алгоритму демодулювати лінійно-частотно-модульований сигнал у вхідній суміші при малих відношеннях сигнал/шум. У ході аналізу кількісної міри завадостійкості запропонованого приймача зроблено висновок про добру узгодженість результатів моделювання з розрахунками. Спосіб демодуляції енергетично прихованого лінійно-частотно-модульованого сигналу, що пропонується, може бути впроваджений на вже існуючих засобах радіомоніторингу або використаний при розробленні нових засобів, що працюватимуть з широкосмуговими сигналами.
Посилання
Перелік посилань
Horai M., Kobayashi H., Nitta T. Chirp Signal Transform and Its Properties / Hindawi. Journal of Applied Mathematics. — Vol. 2014. — Article ID 161989. — 2014. — 8 p. https://doi.org/10.1155/2014/161989.
Варакин Л. Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985. — 384 с. eLIBRARY ID: 24256018.
Стейскал А. Б., Ковтун С. О., Ільяшов О. О., Войтко В. В. Розпізнавання енергетично прихованих ЛЧМ сигналів телекомунікаційних систем в умовах параметричної невизначеності // Вісті вищих учбових закладів. Радиоэлектроника. — НТУУ ''КПИ''. — 2020. — T.63, №8 — C. 476–482. https://doi.org/10.20535/S0021347020080026.
Стейскал А. Б. Результати моделювання схеми визначення середньої частоти лінійно-частотно-модульованого сигналу з низькою спектральною щільністю потужності / А. Б. Стейскал // Сучасні інформаційні технології у сфері безпеки та оборони. — 2018. — Вип. 1(31). — С. 109–114.
Борисов В. И. Помехозащищённость систем радиосвязи с расширением спектра сигналов модуляцией несущей псевдослучайной последовательностью / В. И. Борисов, В. М. Зинчук, А. Е. Лимарев. – М. : Радио и связь, 2003. – 640 с.
Proakis J. C., Manolakis D. K. Digital Signal Processing (4th Edition) // Pearson. — 2006. — 1104 p.
Бакулев П. А. Радиолокационные системы: учеб. для вузов / П. А. Бакулев. — М.: Радиотехника, 2004. — 320 с.
Bondarenko V. N., Bogatyrev E. V., Krasnov T. V., Garifullin V. F. Noise immunity of a quasi-optimal correlation receiver of noiselike signals with minimum frequency-shift keying / Journal of Communications Technology and Electronics. — 2013. — Vol. 58. — P. 1194–1199. DOI: https://doi.org/10.1134/S1064226913070048.
Joneidi M., Zaeemzadeh A., Rezaeifar S., Abavisani M., Rahnavard N. LFM signal detection and estimation based on sparse representation // 2015 49th Annual Conference on Information Sciences and Systems (CISS), Baltimore, MD, USA. — 2015. — PP. 1-5. DOI: 10.1109/CISS.2015.7086856.
Chen R. and Wang Y. Universal FRFT-based algorithm for parameter estimation of chirp signals // Journal of Systems Engineering and Electronics. — 2012. — Vol. 23, Iss. 4. — PP. 495-501. https://doi.org/10.1109/JSEE.2012.00063.
Kolchev A. A., Nedopekin A. E. Application of model of mixture of probabilistic distributions for definition of the signals of radiophysical probing // Radioelectronics and Communications Systems. — 2016. — Vol. 59. — PP. 362-368. https://doi.org/10.3103/S0735272716080057.
Щербаков В. С. Корреляционно-фильтровой метод обработки сверхширокополосных ЛЧМ сигналов / В. С. Щербаков // Журнал радиоэлектроники. — 2018. — №2. — 18 c. http://jre.cplire.ru/jre/feb18/11/text.pdf.
IEEE Standard for Information technology – Telecommunications and information exchange between systems – Local and metropolitan area networks – Specific requirements. Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs) // IEEE Std 802.15.4a™-2007. – New York, USA, 2007.
References
Horai M., Kobayashi H., Nitta T. (2014). Chirp Signal Transform and Its Properties. Hindawi. Journal of Applied Mathematics, Vol.2014, Article ID 161989, 8 p. DOI: 10.1155/2014/161989.
Varakin L. Ye. (1985). Sistemy svyazi s shumopodobnymi signalami. M.: Radio i svyaz', 384 s. eLIBRARY, ID: 24256018. [In Russian].
Steiskal A. B., Kovtun S. O., Iliashov O. A., Voitko V. V. (2020). Identification of energy-hidden chirp signals of telecommunication systems in conditions of parametric uncertainty. Radioelectronics and Communications Systems, Vol. 63, No. 8, pp. 398-404. DOI: 10.3103/S0735272720080026.
Steiskal A. B. (2018). The results of scheme’s design of detecting middle frequency of energy-hidden chirp signals. Modern Information Technologies in the Sphere of Security and Defence, Vol 1(31), pp. 109–114. [In Ukrainian].
Borisov V. I., Zinchuk V. M., Limarev A. Ye. (2003). Pomekhozashchishchonnost' sistem radiosvyazi s rasshireniyem spektra signalov modulyatsiyey nesushchey psevdosluchaynoy posledovatel'nost'yu. M. : Radioisvyaz', 640 p. [In Russian].
Proakis J. C., Manolakis D. K. (2006). Digital Signal Processing, (4th Edition). Pearson, 1104 p.
Bakulev P. A. (2004). Radiolokatsionnyye sistemy: ucheb. dlyavuzov. M.: Radiotekhnika, 320 p. [In Russian].
Bondarenko, V. N., Bogatyrev, E. V., Krasnov, T. V., Garifullin, V. F. (2013). Noise immunity of a quasi-optimal correlation receiver of noiselike signals with minimum frequency-shift keying. Journal of Communications Technology and Electronics, Vol. 58, pp. 1194–1199. DOI: 10.1134/S1064226913070048.
Joneidi M., Zaeemzadeh A., Rezaeifar S., Abavisani M., Rahnavard N. (2015). LFM signal detection and estimation based on sparse representation. 2015 49th Annual Conference on Information Sciences and Systems (CISS), Baltimore, MD, USA, pp. 1-5. DOI: 10.1109/CISS.2015.7086856.
Chen R. and Wang Y. (2012). Universal FRFT-based algorithm for parameter estimation of chirp signals. Journal of Systems Engineering and Electronics, Vol. 23, Iss. 4, pp. 495-501. doi: 10.1109/JSEE.2012.00063.
Kolchev A. A., Nedopekin A. E. (2016). Application of model of mixture of probabilistic distributions for definition of the signals of radiophysical probing. Radioelectronics and Communications Systems, Vol. 59, pp. 362–368. DOI:10.3103/S0735272716080057.
Shcherbakov V. S. (2018). Korrelyatsionno-fil'trovoy metod obrabotki sverkhshirokopolosnykh LCHM signalov. Zhurnal radioelektroniki, No. 2. [In Russian].
IEEE Standard for Information technology -- Telecommunications and information exchange between systems -- Local and metropolitan area networks -- Specific requirements. Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs). IEEE Std 802.15.4a™-2007.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Віталій Войтко
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.
