Ю.Э. Корчагин1, К.Д. Титов2, О.Н. Завалишина3, А.Д. Виноградов4

1-3 Воронежский государственный университет (г. Воронеж, Россия)

4 ВУНЦ ВВС «ВВА имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж, Россия)

1 korchagin@phys.vsu.ru; 2 titovkd@gmail.com; 3 onzavalishina@mail.ru

Постановка проблемы. В условиях сложной электромагнитной обстановки в системах связи и передачи данных смена вида модуляции происходит при скачкообразном изменении одного или нескольких параметров сигнала. Следовательно, задача определения вида модуляции сигналов может быть сведена к задаче обнаружения разладки, т.е. к обнаружению факта смены вида модуляции сигнала и оценке времени разладки.

Цель. Выполнить синтез алгоритма обнаружения разладки фазовой модуляции при обработке последовательности сверхширокополосных квазирадиосигналов с неизвестными амплитудой и начальной фазой на фоне белого гауссовского шума, а также проанализировать эффективность полученного алгоритма на основе результатов статистического моделирования.

Результаты. Синтезирован алгоритм обнаружения разладки фазовой модуляции принятой последовательности сверхширокополосных квазирадиосигналов на фоне белого гауссовского шума. Для анализа эффективности полученного алгоритма проведено статистическое моделирование алгоритма обнаружения разладки фазовой модуляции. Получены зависимости вероятности правильного обнаружения разладки от отношения сигнал/шум (ОСШ) и длины последовательности принятых сигналов при фиксированном моменте разладки. Показано, что при обнаружении разладки фазовой модуляции низкого порядка требуемые значения вероятности правильного обнаружения достигаются при малых значениях ОСШ, а с увеличением порядка модуляции и использовании ее модификаций показатели эффективности алгоритма ухудшаются.

Практическая значимость. Внедрение алгоритмов разладки в радиотехнических приложениях позволит не только оптимизировать алгоритмы синхронизации и адаптации к помеховой обстановке с сопутствующей сменой вида модуляции, но и снизить объем передаваемой служебной информации в телекоммуникационных системах.

Корчагин Ю.Э., Титов К.Д., Завалишина О.Н., Виноградов А.Д. Обнаружение разладки фазовой модуляции при обработке последовательности сверхширокополосных квазирадиосигналов на фоне белого гауссовского шума // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 6. С. 78−88. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202306-11

1. Ван Трис. Гарри Л. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Т. 1. Теория обнаружения, оценок и линейная модуляция: Пер. с англ. / Под ред. проф. В.И. Тихонова. М.: Советское радио. 1972. 744 с.
2. Хелстром К. Статистическая теория обнаружения сигналов. М.: Издательство иностранной литературы. 1963. 432 с.
3. Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. М.: Радио и связь. 1983. 220 с.
4. Корчагин Ю.Э., Титов К.Д. Синтез и анализ алгоритмов обработки сверхширокополосных квазирадиосигналов. Воронеж: Издательский дом ВГУ. 2019. 128 с.
5. Nezami M. K. RF Architectures and Digital Signal Processing Aspects of Digital Wireless Transceivers. 2003. 513 p.
6. IEEE Standard for Low-Rate Wireless Networks (Revision of IEEE Std 802.15.4-2015). 2020. 510 p.
7. IEEE Standard for High Data Rate Wireless Multi-Media Networks. 2016. 510 p.
8. Калашников К.С., Марчук П.А., Фаульгабер А.Н. К вопросу о способах различения вида модуляции сигнала // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Физика. Математика. 2019. С. 31-38.
9. Аджемов С.С., Кленов Н.В., Терешонок М.В., Чиров Д.С. Методы распознавания видов цифровой модуляции сигналов в когнитивных радиосистемах // ВМУ. Физика. Астрономия. 2015. № 6. С. 19-27.
10. Kim K., Polydoros A. Digital modulation classification: the BPSK versus QPSK case. MILCOM 88, 21st Century Military Communications - What's Possible? // Conference record. Military Communications Conference, San Diego, CA, USA. 1988. V. 2. P. 431-436.
11. Bari M., Doroslovački M. Quickness of the instantaneous frequency based classifier distinguishing BFSK from QAM and PSK modulations // 2013 Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, Pacific Grove, CA, USA. 2013. P. 836-840.
12. Yang Z. et al. Unsupervised Neural Network for Modulation Format Discrimination and Identification // IEEE Access. 2019. V. 7.
    P. 70077-70087.
13. Bari M., Doroslovački M. Order recognition of continuous-phase FSK // 2015 49th Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers. Pacific Grove. CA. USA. 2015. P. 913-917.
14. Li Cheng, Jin liu. An Optimized Neural Network Classifier for Automatic Modulation Recognition // TELKOMNIKA Indonesian Journal of Electrical Engineering. 2012. V. 12. № 2. P. 2047-2052.
15. Ghodeswar S., Poonacha P. G. An SNR estimation based adaptive hierarchical modulation classification method to recognize M-ary QAM and M-ary PSK signals // 2015 3rd International Conference on Signal Processing, Communication and Networking (ICSCN), Chennai, India. 2015. P. 1-6.
16. Kim C.-S., Ryu K.-W., Kim H.-J., Kim J.-S., Choi S.-W. AMR (Automatic Modulation Recognition) algorithm based on the phase difference tendency of unknown communication signal // 2023 14th International Conference on Information and Communication Technology Convergence (ICTC). Jeju Island, Korea, Republic of, 2023. Р. 1483-1486. DOI: 10.1109/ICTC58733.2023.10392810.
17. Жиглявский А.А., Красовский А.Е. Обнаружение разладки случайных процессов в задачах радиотехники. Л.: Изд-во Ленинградского ун-та. 1988. 224 с.
18. Korchagin Y.E., Titov K.D., Zavalishina O.N. Detection of Phase Modulation Disorder of Narrowband Radio Signals Against a Background of White Gaussian Noise // 2024 6th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE), Moscow, Russian Federation. 2024. P. 1-5.
19. Корчагин Ю.Э., Титов К.Д., Завалишина О.Н. Обнаружение разладки вида фазовой модуляции узкополосных радиосигналов произвольной формы // Сб. трудов XXX Междунар. науч.-технич. конф. «Радиолокация, навигация, связь». 2024. Т. 1. С. 261-268.
20. Трифонов А.П., Руднев П.Е. Характеристики оценки фазы сверхширокополосного квазирадиосигнала // Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника. 2011. Т. 54. № 4. С. 3-10
21. Куликов Е.И., Трифонов А.П. Оценка параметров сигналов на фоне помех. М.: Советское радио. 1978. 295 с.