Ітеративний метод виявлення радіосигналів на основі вирішуючих статистик

Autor: M. V. Buhaiov
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Visnyk NTUU KPI Seriia-Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia; 81; 11-20
Вестник НТУУ" КПИ ". Серия радиотехника Радиоаппаратостроение; 81; 11-20
Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування; 81; 11-20
ISSN: 2310-0389
2310-0397
DOI: 10.20535/radap.2020.81.11-20
Popis: Intensive computerization of radio systems stimulates the use of various technologies in radar and communication systems, which makes it difficult to solve the problem of signal detection and requires the use of modern processing algorithms in radio monitoring systems with the possibility of modifying their parts according to a specific type of signal and interference. To solve this problem, an iterative method for detecting radio signals based on decisive statistics was developed. The key idea of the proposed method is using of statistical differences between the signal and noise not according to the values of the samples of the received signal, but according to some decisive statistics from them. The essence of the method is to transform the sample of the received radio signal using some operator, followed by the calculation of the decisive statistics and its comparison with some threshold. When the threshold is exceeded, the maximum value of the sample from the converted sample is discarded and the procedure is repeated until the value of the decision statistics becomes less than the threshold. The discarded samples refer to the signal, and the rest to noise. The type of operator is selected based on a priori information about the signal and increases its contrast against random noise. Decisive statistics should have small scattering characteristics, and the distance between its values for noise and the signal mixture should be as large as possible for a given signal-to-noise ratio. A study of the developed method for detecting narrowband signals in the frequency domain showed that the Fourier transform is the optimal form of the operator, and the coefficient of variation is optimal decisive statistic. The developed iterative method for the frequency domain allows detecting narrowband signals at unknown values of noise power in the dynamic range, which is limited only by the level of the side lobes of the window function, when the analysis frequency band is loaded no less than 60%.
Информатизация радиотехнических систем стимулирует использование разнообразных технологий в радиолокационных системах и системах передачи информации, что затрудняет решение задачи обнаружения сигналов и требует использования в системах радиомониторинга современных алгоритмов обработки с возможностью модификации их отдельных частей для настройки на конкретный вид сигнала и помехи. Для решения данной задачи был разработан итеративный метод обнаружения радиосигналов на основе решающих статистик. Ключевой идеей предложенного метода является использование статистических различий между сигналом и шумом не за величинами отсчетов принятого сигнала, а по некоторым решающим статистикам от них. Сущность метода заключается в преобразовании выборки принятого радиосигнала с применением некоторого оператора с последующим вычислением решающей статистики и ее сравнении с пороговым значением. При превышении порога отбрасывается максимальное значение отсчета с преобразованной выборки и процедура повторяется пока значение решающей статистики не станет меньше порогового. Отброшенные отсчеты относятся к сигнальным, а остальные - к шумовым. Вид оператора выбирается на основании априорных сведений о сигнале и повышает его контраст на фоне случайного шума. Решающая статистика должна иметь малые характеристики рассеивания, а расстояние между ее значениями для шума и сигнальной смеси должна быть как можно больше для заданного значения отношения сигнал-шум. Исследование разработанного метода для обнаружения узкополосных сигналов в частотной области показали, что оптимальным видом оператора является преобразование Фурье, а решающей статистики - коэффициент вариации. Разработанный итеративный метод для частотной области позволяет обнаруживать узкополосные сигналы при неизвестных значениях мощности шума в динамическом диапазоне, который ограничивается только уровнем боковых лепестков оконной функции, при загруженности полосы частот анализа не менее 60%.
Інформатизація радіотехнічних систем стимулює використання найрізноманітніших технологій в радіолокаційних системах та системах передавання інформації, що ускладнює вирішення завдання виявлення сигналів та потребує використання в системах радіомоніторингу сучасних алгоритмів оброблення з можливістю модифікації їх окремих частин для налаштування на конкретний вид сигналу і завадову обстановку. Для вирішення даного завдання було розроблено ітеративний метод виявлення радіосигналів на основі вирішуючих статистик. Ключовою ідеєю запропонованого методу є використання статистичних відмінностей між сигналом і шумом не за самими величинами відліків прийнятого сигналу, а за деякими вирішуючими статистиками від них. Сутність методу полягає у перетворенні вибірки прийнятого радіосигналу із застосуванням деякого оператора з подальшим обчисленням вирішуючої статистики та її порівнянні з пороговим значенням. При перевищенні порогу відкидається максимальне значення відліку із перетвореної вибірки і процедура повторюється доки значення вирішуючої статистики не стане менше порогового. Відкинуті відліки відносяться до сигнальних, а решта − до шумових. Вид оператора обирається із апріорних відомостей про сигнал і повинен підвищити його контраст на фоні випадкового шуму. Вирішуюча статистика повинна мати малі характеристики розсіювання, а відстань між її значеннями для шуму і сигнальної суміші повинна бути якомога більшою для заданого значення відношення сигнал-шум. Дослідження розробленого методу для виявлення вузькосмугових сигналів у частотній області показали, що оптимальним видом оператора є перетворення Фур'є, вирішуючої статистики − коефіцієнт варіації. Розроблений ітеративний метод для частотної області дозволяє виявляти вузькосмугові сигнали при невідомих значеннях потужності шуму у динамічному діапазоні, який обмежується лише рівнем бічних пелюсток віконної функції, при завантаженості смуги частот аналізу не менше 60%.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: