Метод розпізнавання виду модуляції радіосигналів космічних систем зв’язку в умовах апріорної невизначеності

Анотація

Метою статті є вдосконалення методу розпізнавання виду модуляції радіосигналів, побудованих відповідно до телекомунікаційного стандарту ETSI EN 302 307 – 1, в умовах апріорної параметричної невизначеності із застосуванням кумулянтів. Актуальність дослідження за обраною тематикою полягає в тому, що означений телекомунікаційний стандарт є досить поширеним в інформаційних системах. Водночас він передбачає використання значного різноманіття сигнально-кодових конструкцій. Відсутність даних про вид модуляції унеможливлює налаштування демодулюючої апаратури. В свою чергу, потреба встановлення виду модуляції радіосигналів за відсутності апріорних даних, досить часто, виникає під час проведення радіомоніторингу частотного ресурсу, а також під час функціонування когнітивних радіосистем. Удосконалений в статті метод розпізнавання виду модуляції радіосигналів стандарту ETSI EN 302 307 – 1 базується на кумулянтному аналізі та методі мінімальної метрики. Вибір змішаних кумулянтів вищих порядків як модуляційних ознак, обумовлено їх властивістю адитивності та тим, що значення кумулянтів від третього і вище порядків дорівнюють нулю для величин із нормальним законом розподілення ймовірностей. Використання методу мінімальної метрики дозволяє в подальшому добавити інші види модуляції, що можуть розпізнаватися вдосконаленим методом, без суттєвої зміни самого методу (потрібно лише додати нові значення кумулянтів до еталонного алфавіту). Метод має порівняно низьку обчислювальну складність за рахунок використання лише чотирьох значень кумулянтів (С40, С42, С61, С63). Для підвищення ймовірності правильного розпізнавання виду модуляції в умовах наявних похибок синхронізації за несучою частотою запропоновано вдосконалити метод кумулянтного аналізу, шляхом використання кумулянтів розрахованих для модифікованих фазових сузір’їв. Перевагою модифікованих сузір’їв є їх інваріантність до залишкових значень несучої частоти. Перевірка результатів здійснювалася у програмному середовищі «MATLAB» відповідно до методу статистичних випробувань Монте-Карло. Результати моделювання показали, що вдосконалений метод кумулянтного аналізу дозволяє розпізнати вид модуляції із ймовірністю близькою до 1 за відношення сигнал-шум від 7 дБ під час використання звичайних фазових сузір’їв та за відношення сигнал-шум від 14 дБ у процесі використання модифікованих фазових сузір’їв. Використання модифікованих фазових сузір’їв дозволяє здійснювати обробку радіосигналів у випадку наявності залишків несучого коливання, що не враховується іншими авторами під час розгляду методів визначення виду модуляції радіосигналів, заснованих на кумулянтному аналізі. Враховуючи той факт, що телекомунікаційний стандарт ETSI EN 302 307 – 1 використовується у багатьох телекомунікаційних системах, отриманні результати можуть бути використані в системах цифрової обробки радіосигналів, що застосовуються підрозділами сектору безпеки і оборони України.