1. Наука
  2. Видання
  3. Системи обробки інформації
  4. 4(155)'2018
  5. Метод непараметрической оценки кратности фазовой манипуляции сигнала

Метод непараметрической оценки кратности фазовой манипуляции сигнала

П.Ю. Костенко, А.Н. Барсуков, А.В. Шаповалов
Аннотации на языках:


Анотация: В статье рассматривается метод оценки кратности M многоуровневой фазовой манипуляции Multiple Phase-Shift Keying (MPSK) сигнала и его частоты по наблюдению в белом шуме с неизвестным законом распределения. Изучаются свойства непараметрической оценки кратности многоуровневой фазовой манипуляции сигнала, полученной с использованием BDS-статистики, а также свойства фазовых портретов таких сигналов. Приведены зависимости BDSстатистики от кратности многоуровневой фазовой манипуляции и частоты при разных значениях сигнал/шум. По мере увеличения отношения сигнал/шум вероятность правильной оценки кратности многоуровневой фазовой манипуляции достигает единицы для M=2,4,8 уже при значениях q≥0,6 (– 4.5 дБ), наибольшая чувствительность к уровню шума наблюдается при М=16. В то же время, для оценки частоты при таком же порядке фазовой манипуляции необходимо увеличить отношение сигнал/шум. Показано, что в структуре множества точек фазового портрета MPSK процесса появляются изолированные точки, обусловленные нарушениями непрерывности процесса второго рода в моменты времени перескоков его фазы. Кроме того, при умеренном уровне шума фазовый портрет содержит признаки кратности фазовой манипуляции, которые нечувствительны к начальной фазе процесса. Проводится исследование фазовых портретов, многопозиционных фазоманипулированных сигналов на основе анализа комплексной огибающей, после переноса Multiple Phase-Shift Keying колебания на низкую частоту. Результаты статьи могут быть использованы для автоматизации подхода к «слепому» определению параметров сигнала при неизвестных свойствах шума наблюдения.


Ключевые слова: MPSK процесс, многоуровневая фазовая манипуляция, оценка кратности манипуляции, оценка частоты манипуляции, BDS-статистика, вероятность правильной оценки, фазовый портрет, изолированные точки

Список литературы

1. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение 2-е изд., пер. с англ. / Б. Скляр. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. – 1104 c.
2. Прокис Дж. Цифровая связь / Дж. Прокис
пер. с англ. под ред. Д.Д. Кловского. – М.: Радио и связь, 2000. – 800 с.
3. Сергиенко А.Б. Цифровая связь / А.Б. Сергиенко. – СПб.: ГЭТИ «ЛЕТИ», 2012. – 164 с.
4. Middlestead R.W. Digital communications / R.W. Middlestead // Digital Communications with Emphasis on Data Modems: Theory, Analysis, Design, Simulation, Testing, and Applications. – John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ, USA, 2017. – 792 p. https://doi.org/10.1002/9781119011866.ch3.
5. Time Modulated Arrays: From their Origin to Their Utilization in Wireless Communication Systems / Roberto Maneiro-Catoira, Julio Brégains, José A. García-Naya and others // Sensors. – 2017. – Vol. 17(3). – 590 p. https://doi.org/10.3390/s17030590.
6. Беляева М.Б. Распознавание модуляции: что можно узнать, если заранее ничего не известно / М.Б. Беляева // Цифровая обработка сигналов. – 2013. – № 2. – С. 55-63.
7. Phase Clustering Based Modulation Classification Algorithm for PSK Signal over Wireless Environment Mobile. Information Systems / Qi An, Zi-shu He, Hui-yong Li and others // Mobile Information Systems. – 2016. – Vol. 2016. – P. 1-12. http://dx.doi.org/ 10.1155/2016/ 2398464.
8. Zhechen Zhu. Zhechen Zhu Automatic Modulation Classification: Principles, Algorithms and Applications / Zhechen Zhu, Asoke K. Nandi. – John Wiley & Sons, Ltd, 2014. – Chichester, UK. –194 p. https://doi.org/10.1002/9781118906507.
9. Huo X. A simple and robust modulation classification method via counting / X. Huo, D. Donoho // ICASSP. – 1998. – P. 3289-3292.
10. Robust Automatic Modulation Classification Technique for Fading Channels via Deep Neural Network / Jung Hwan Lee, Jaekyum Kim, Byeoungdo Kim and others // Entropy. – 2017. – Vol. 19(9). – 454 p. https://doi.org/10.3390/e19090454.
11. Sills J. Maximum-likelihood modulation classification for PSK and QAM / J. Sills // Signal Exploitation and Geolocation Division. – Southwest Research Institute San Antonio. – 1999. – P. 48-54.
12. Методы распознавания видов цифровой модуляции сигналов в когнитивных радиосистемах / С.С. Аджемов, Н.В. Кленов, М.В. Терешонок и др. // ВМУ. Серия 3. ФИЗИКА. АСТРОНОМИЯ. – 2015. – № 6. – С. 19-27.
13. Imad Rodrigue. Blind estimation of the phase and carrier frequency ofset for LDPC coded systems / Rodrigue Imad, Sibastien Houcke, Mounir Ghogho // Hindawi Publishing Corporation EURASIP Journal on Advances in Signal Processing. – 2010. – Vol. 2010, Article ID 293572. – P 1-14. https://doi.org/10.1155/2010/293572.
14. Wang Yan. Optimal Blind Carrier Recovery for MPSK Burst Transmissions / Yan Wang, Erchin Serpedin, Philippe Ciblat // IEEE transactions on communications. – 2003. – Vol. 51, No. 9. – P. 1571-1581.
15. Hameed Fahed. On the Likelihood-Based Approach to Modulation classification / Fahed, Hameed, Octavia A. Dobre, Dimitre C. Popescu // IEEE transactions on wireless communications. – 2009. – Vol. 8, No. 12. – Р. 5884-5892.
16. Octavia A.A. Survey of Automatic Modulation Classification Techniques: Classical Approaches and New-Princeton / А.A. Octavia. – NJ, USA, 2006. – 63 p.
17. Фалькович С.Е. Основы статистической теории радиотехнических систем / С.Е. Фалькович, П.Ю. Костенко // Харьков: Нац. аэрокосмический ун-т «Харьк. авиац. ин-т», 2005. – 390 с.
18. A test for independence based on correlation dimension / W.A. Brock, W.D. Dechert, J.A. Scheinkman and others // Econometric Reviews. – 1996. – Vol. 15, No. 3. – Р. 197-235.
19. Akintunde M.O. Detection of Non-Linearity in the Time Series Using BDS Test / M.O. Akintunde, J.O. Oyekunle, G.A. Olalude // Science Journal of Applied Mathematics and Statistics. – 2015. – Vol. 3, No. 4. – P. 184–187. https://doi.org/10.11648/j.sjams. 20150304.13.
20. Detection of the chaotic process distorted by the white noise using BDS statistics / P.Yu. Kostenko, A.N. Barsukov, K.S. Vasiuta and others // Radioelectronics and Communications Systems. – 2009. – Vol. 52, No. 11. – P. 599-605. https://doi.org/10.3103/S073527270911003X.