Academic Journal
Demodulation of Energy Hidden Linear-Frequency-Modulated Signals
| Title: | Demodulation of Energy Hidden Linear-Frequency-Modulated Signals |
|---|---|
| Source: | Visnyk NTUU KPI Seriia-Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia; No. 86 (2021); 45-51 Вестник НТУУ" КПИ ". Серия радиотехника Радиоаппаратостроение; № 86 (2021); 45-51 Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування; № 86 (2021); 45-51 |
| Publisher Information: | National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", 2021. |
| Publication Year: | 2021 |
| Subject Terms: | correlation method, широкосмуговий сигнал, радіомоніторинг, autocorrelation algorithm, radio monitoring, лінійно-частотно-модульований сигнал, broadband signal, demodulation, демодуляція, linear-frequency-modulated signal, апріорна невизначеність, energy latent signal, a priori uncertainty, complex signal, енергетично прихований сигнал, складний сигнал, автокореляційний алгоритм, кореляційний метод |
| Description: | Statement of the problem in generalRecently, there has been a tendency to increase the number of telecommunications systems that use spread spectrum signals: binary phase-shift keying (BPSK) signals with linear frequency modulation, chirp signals and their combinations. Due to this, the anti-jamming of telecommunication systems is increased, the stealth mode of their functioning is provided.This tendency raises issues in the field of radio monitoring systems implementation. The use of spread-spectrum signals in telecommunication systems significantly reduces the spectral height of radio emission and their energy availability. Detection such radio emission, classifying the signals, measuring their parameters and demodulation in the absence of any information about the signals of telecommunication systems, is a complex scientific and technical task.Analysis of recent research and publicationsOne of the important scientific and technical task in the direction of research of telecommunication systems radiomonitoring problems that use signals with linear frequency modulation (chirp signals), is demodulation of such signals in the conditions of uncertainty.Previously, scientists solved the problem of detecting an energetically hidden chirp signal, determining its parameters using a discrete model of an autocorrelation receiver with quadrature processing and recognizing linear frequency modulation based on an autocorrelation receiver with double quadrature processing. Therefore, the problem of demodulation of energetically hidden signals with linear frequency modulation should be solved using the obtained scientific results as much as possible.The scientific literature does not sufficiently cover the issue of demodulation of energetically hidden chirp signals of telecommunication systems in conditions of a priori uncertainty about the type and parameters of the signal and energetic concealment.Thus, the relevance of the article is determined by its purpose, which is to develop a methodological apparatus for demodulation (recognition of the type of frequency) of energy-hidden chirp signals of telecommunications systems based on the autocorrelation method.Presenting the main materialThe article analyzes the uncertainty diagram of a rectangular chirp radio pulse. Characteristic features and cross-sectional features of the uncertainty diagram are revealed. An approach to demodulation of received energetically hidden chirp signals based on the use of the features of the uncertainty diagram of the elementary radio pulse is proposed. The possibility of their demodulation is substantiated. Simulation of the remodeling procedure was performed using Matlab R2016a and MathCAD 14 software packages. The simulation results confirm the ability of the proposed algorithm to demodulate chirp signals in the input combination at low signal-to-noise ratios.ConclusionTo solve the problem of demodulation of chirp signals of telecommunication systems, an approach based on the results of the analysis of the location of the elliptical uncertainty diagram is used.The sequence of steps for demodulation of chirp signals is determined.It is established that the proposed autocorrelation algorithm with double quadrature processing is able to demodulate a chirp signal in the input combination with a signal-to-noise ratio of less than one.The simulation results show that during the accumulation of 10-3 s it is possible to demodulate the binary symbols of the chirp signal with base 104 at a signal-to-noise ratio of minus 17 dB with a probability of error of 10-2.Prospects for further development of the studyIn the future, it is advisable to explore the possibility of recognizing other signals (BPSK), which can be used in the energy-hidden mode of telecommunications systems. 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. В статье проведен анализ диаграммы неопределенности прямоугольного линейно-частотно-модулированного радиоимпульса. Выявлены характерные признаки и особенности сечения диаграммы неопределенности. Предложен подход к демодуляции принятых энергетически скрытых линейно-частотно-модулированных сигналов на основе использования свойств диаграммы неопределенности элементарного радиоимпульса. Обоснована возможность их демодуляции. Проведено имитационное моделирование процедуры демоделирования с помощью программных пакетов Matlab R2016a и MathCAD 14. Результаты моделирования подтверждают способность предложенного алгоритма демодулировать линейно-частотно-модулированные сигналы во входной смеси при малых отношениях сигнал/шум. Полученные результаты можно использовать в проектировании новых средств радиомониторинга. |
| Document Type: | Article |
| File Description: | application/pdf |
| Language: | Ukrainian |
| ISSN: | 2310-0397 2310-0389 |
| Access URL: | http://doi.radap.kpi.ua/article/view/326650 |
| Rights: | CC BY |
| Accession Number: | edsair.scientific.p..6df3f37bba04cfad3dc3e15fb5fbae4d |
| Database: | OpenAIRE |
| FullText | Text: Availability: 0 CustomLinks: – Url: https://explore.openaire.eu/search/publication?articleId=scientific_p%3A%3A6df3f37bba04cfad3dc3e15fb5fbae4d Name: EDS - OpenAIRE (ns324271) Category: fullText Text: View record at OpenAIRE – Url: https://resolver.ebsco.com/c/fiv2js/result?sid=EBSCO:edsair&genre=article&issn=23100397&ISBN=&volume=&issue=&date=20210930&spage=&pages=&title=Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia&atitle=Demodulation%20of%20Energy%20Hidden%20Linear-Frequency-Modulated%20Signals&aulast=&id=DOI: Name: Full Text Finder (for New FTF UI) (ns324271) Category: fullText Text: Full Text Finder MouseOverText: Full Text Finder |
|---|---|
| Header | DbId: edsair DbLabel: OpenAIRE An: edsair.scientific.p..6df3f37bba04cfad3dc3e15fb5fbae4d RelevancyScore: 854 AccessLevel: 3 PubType: Academic Journal PubTypeId: academicJournal PreciseRelevancyScore: 854.095703125 |
| IllustrationInfo | |
| Items | – Name: Title Label: Title Group: Ti Data: Demodulation of Energy Hidden Linear-Frequency-Modulated Signals – Name: TitleSource Label: Source Group: Src Data: Visnyk NTUU KPI Seriia-Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia; No. 86 (2021); 45-51<br />Вестник НТУУ" КПИ ". Серия радиотехника Радиоаппаратостроение; № 86 (2021); 45-51<br />Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування; № 86 (2021); 45-51 – Name: Publisher Label: Publisher Information Group: PubInfo Data: National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", 2021. – Name: DatePubCY Label: Publication Year Group: Date Data: 2021 – Name: Subject Label: Subject Terms Group: Su Data: <searchLink fieldCode="DE" term="%22correlation+method%22">correlation method</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22широкосмуговий+сигнал%22">широкосмуговий сигнал</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22радіомоніторинг%22">радіомоніторинг</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22autocorrelation+algorithm%22">autocorrelation algorithm</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22radio+monitoring%22">radio monitoring</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22лінійно-частотно-модульований+сигнал%22">лінійно-частотно-модульований сигнал</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22broadband+signal%22">broadband signal</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22demodulation%22">demodulation</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22демодуляція%22">демодуляція</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22linear-frequency-modulated+signal%22">linear-frequency-modulated signal</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22апріорна+невизначеність%22">апріорна невизначеність</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22energy+latent+signal%22">energy latent signal</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22a+priori+uncertainty%22">a priori uncertainty</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22complex+signal%22">complex signal</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22енергетично+прихований+сигнал%22">енергетично прихований сигнал</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22складний+сигнал%22">складний сигнал</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22автокореляційний+алгоритм%22">автокореляційний алгоритм</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22кореляційний+метод%22">кореляційний метод</searchLink> – Name: Abstract Label: Description Group: Ab Data: Statement of the problem in generalRecently, there has been a tendency to increase the number of telecommunications systems that use spread spectrum signals: binary phase-shift keying (BPSK) signals with linear frequency modulation, chirp signals and their combinations. Due to this, the anti-jamming of telecommunication systems is increased, the stealth mode of their functioning is provided.This tendency raises issues in the field of radio monitoring systems implementation. The use of spread-spectrum signals in telecommunication systems significantly reduces the spectral height of radio emission and their energy availability. Detection such radio emission, classifying the signals, measuring their parameters and demodulation in the absence of any information about the signals of telecommunication systems, is a complex scientific and technical task.Analysis of recent research and publicationsOne of the important scientific and technical task in the direction of research of telecommunication systems radiomonitoring problems that use signals with linear frequency modulation (chirp signals), is demodulation of such signals in the conditions of uncertainty.Previously, scientists solved the problem of detecting an energetically hidden chirp signal, determining its parameters using a discrete model of an autocorrelation receiver with quadrature processing and recognizing linear frequency modulation based on an autocorrelation receiver with double quadrature processing. Therefore, the problem of demodulation of energetically hidden signals with linear frequency modulation should be solved using the obtained scientific results as much as possible.The scientific literature does not sufficiently cover the issue of demodulation of energetically hidden chirp signals of telecommunication systems in conditions of a priori uncertainty about the type and parameters of the signal and energetic concealment.Thus, the relevance of the article is determined by its purpose, which is to develop a methodological apparatus for demodulation (recognition of the type of frequency) of energy-hidden chirp signals of telecommunications systems based on the autocorrelation method.Presenting the main materialThe article analyzes the uncertainty diagram of a rectangular chirp radio pulse. Characteristic features and cross-sectional features of the uncertainty diagram are revealed. An approach to demodulation of received energetically hidden chirp signals based on the use of the features of the uncertainty diagram of the elementary radio pulse is proposed. The possibility of their demodulation is substantiated. Simulation of the remodeling procedure was performed using Matlab R2016a and MathCAD 14 software packages. The simulation results confirm the ability of the proposed algorithm to demodulate chirp signals in the input combination at low signal-to-noise ratios.ConclusionTo solve the problem of demodulation of chirp signals of telecommunication systems, an approach based on the results of the analysis of the location of the elliptical uncertainty diagram is used.The sequence of steps for demodulation of chirp signals is determined.It is established that the proposed autocorrelation algorithm with double quadrature processing is able to demodulate a chirp signal in the input combination with a signal-to-noise ratio of less than one.The simulation results show that during the accumulation of 10-3 s it is possible to demodulate the binary symbols of the chirp signal with base 104 at a signal-to-noise ratio of minus 17 dB with a probability of error of 10-2.Prospects for further development of the studyIn the future, it is advisable to explore the possibility of recognizing other signals (BPSK), which can be used in the energy-hidden mode of telecommunications systems.<br />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.<br />В статье проведен анализ диаграммы неопределенности прямоугольного линейно-частотно-модулированного радиоимпульса. Выявлены характерные признаки и особенности сечения диаграммы неопределенности. Предложен подход к демодуляции принятых энергетически скрытых линейно-частотно-модулированных сигналов на основе использования свойств диаграммы неопределенности элементарного радиоимпульса. Обоснована возможность их демодуляции. Проведено имитационное моделирование процедуры демоделирования с помощью программных пакетов Matlab R2016a и MathCAD 14. Результаты моделирования подтверждают способность предложенного алгоритма демодулировать линейно-частотно-модулированные сигналы во входной смеси при малых отношениях сигнал/шум. Полученные результаты можно использовать в проектировании новых средств радиомониторинга. – Name: TypeDocument Label: Document Type Group: TypDoc Data: Article – Name: Format Label: File Description Group: SrcInfo Data: application/pdf – Name: Language Label: Language Group: Lang Data: Ukrainian – Name: ISSN Label: ISSN Group: ISSN Data: 2310-0397<br />2310-0389 – Name: URL Label: Access URL Group: URL Data: <link linkTarget="URL" linkTerm="http://doi.radap.kpi.ua/article/view/326650" linkWindow="_blank">http://doi.radap.kpi.ua/article/view/326650</link> – Name: Copyright Label: Rights Group: Cpyrght Data: CC BY – Name: AN Label: Accession Number Group: ID Data: edsair.scientific.p..6df3f37bba04cfad3dc3e15fb5fbae4d |
| PLink | https://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsair&AN=edsair.scientific.p..6df3f37bba04cfad3dc3e15fb5fbae4d |
| RecordInfo | BibRecord: BibEntity: Languages: – Text: Ukrainian Subjects: – SubjectFull: correlation method Type: general – SubjectFull: широкосмуговий сигнал Type: general – SubjectFull: радіомоніторинг Type: general – SubjectFull: autocorrelation algorithm Type: general – SubjectFull: radio monitoring Type: general – SubjectFull: лінійно-частотно-модульований сигнал Type: general – SubjectFull: broadband signal Type: general – SubjectFull: demodulation Type: general – SubjectFull: демодуляція Type: general – SubjectFull: linear-frequency-modulated signal Type: general – SubjectFull: апріорна невизначеність Type: general – SubjectFull: energy latent signal Type: general – SubjectFull: a priori uncertainty Type: general – SubjectFull: complex signal Type: general – SubjectFull: енергетично прихований сигнал Type: general – SubjectFull: складний сигнал Type: general – SubjectFull: автокореляційний алгоритм Type: general – SubjectFull: кореляційний метод Type: general Titles: – TitleFull: Demodulation of Energy Hidden Linear-Frequency-Modulated Signals Type: main BibRelationships: IsPartOfRelationships: – BibEntity: Dates: – D: 30 M: 09 Type: published Y: 2021 Identifiers: – Type: issn-print Value: 23100397 – Type: issn-print Value: 23100389 – Type: issn-locals Value: edsair – Type: issn-locals Value: edsairFT Titles: – TitleFull: Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia Type: main |
| ResultId | 1 |