Конструирование псевдослучайных дискретных сигналов с дробной степенной угловой модуляцией

Автор(и)

  • Павел Юрьевич Костенко Харьковский национальный университет Воздушных Сил, Харьков, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-3382-0684
  • Валерий Валериевич Слободянюк Харьковский национальной университет Воздушных Сил им. Ивана Кожедуба, Харьков, Ukraine
  • Александр Васильевич Шаповалов Харьковский национальной университет Воздушных Сил им. Ивана Кожедуба, Харьков, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347021100034

Ключові слова:

псевдослучайные дискретные сигналы, угловая модуляция, дробные степени, алгебраические иррациональные числа, функция неопределенности, скрытность

Анотація

В статье рассмотрен подход к конструированию псевдослучайных дискретных сигналов с дробной степенной угловой модуляцией (УМ). Показано, что такие сигналы, заданные на дискретном множестве значений времени с равномерным шагом дискретизации, приобретают свойства псевдослучайных последовательностей. Для сконструированных сигналов определены огибающая и фаза, использующие концепцию аналитического сигнала. Установлено, что временная дискретизация представления колебания с помощью произведения двух функций, использующая ВКБ-приближение (Вентцеля–Крамерса–Бриллюэна) для решения уравнения параметрического осциллятора, нарушает условие медленности изменения его частоты (физическая реализуемость решения). Показано, что механизм появления псевдослучайного поведения дискретных сигналов с дробной степенной УМ основан на свойствах последовательностей алгебраических иррациональных чисел. Исследованы функции неопределенности и автокорреляционные функции спектров Фурье сконструированных сигналов. Рассмотрена скрытность сконструированных сигналов с точки зрения их маскировки под шум, основанной на расчете непараметрической BDS-статистики (Brock–Dechert–Scheinkman). Исследованы оценки значений BDS-статистик для разных длительностей сконструированных сигналов. Предложен метод повышения скрытности сконструированных сигналов.

Посилання

С. Е. Фалькович, П. Ю. Костенко, Основы Статистической Теории Радиосистем. Харьков: НАУ ХАИ, 2005.

I.-C. Vizitiu, “Sidelobe reduction in the pulse-compression radar using synthesis of NLFM laws,” Int. J. Antennas Propag., vol. 2013, pp. 1–9, 2013, doi: https://doi.org/10.1155/2013/605604.

S. Alphonse, G. A. Williamson, “Evaluation of a class of NLFM radar signals,” EURASIP J. Adv. Signal Process., vol. 2019, no. 1, p. 62, 2019, doi: https://doi.org/10.1186/s13634-019-0658-9.

H. Milczarek, A. Kawalec, “Instantaneous frequency estimation for radar NLFM signal using combined STFT and TFD ridge smoothing technique,” in XII Conference on Reconnaissance and Electronic Warfare Systems, 2019, p. 9, doi: https://doi.org/10.1117/12.2524516.

D. Massaro, R. Ardoino, M. Grazzini, “An efficient processing architecture for range profiling using noise radar technology,” Aerospace, vol. 5, no. 1, p. 4, 2018, doi: https://doi.org/10.3390/aerospace5010004.

S. Prager, D. Hawkins, M. Moghaddam, “Arbitrary nonlinear FM waveform construction and ultra-wideband synthesis,” in IGARSS 2020 - 2020 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2020, pp. 7037–7040, doi: https://doi.org/10.1109/IGARSS39084.2020.9323283.

S. Alphonse, G. A. Williamson, “On estimating nonlinear frequency modulated radar signals in low SNR environments,” IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., vol. 57, no. 3, pp. 1793–1802, 2021, doi: https://doi.org/10.1109/TAES.2021.3050649.

N. Tai, Y. J. Pan, N. C. Yuan, “Quasi-coherent noise jamming to LFM radar based on pseudo-random sequence phase-modulation,” Radioengineering, vol. 24, no. 4, pp. 1013–1024, 2015, doi: https://doi.org/10.13164/re.2015.1013.

M. Kanevskii, V. P. Litvinenko, G. V. Makarov, Stealth Theory Foundations: Textbook, [in Russian]. Voronezh: VGU, 2006.

П. Ю. Костенко, В. В. Слободянюк, А. Н. Барсуков, “Скрытность аналитических хаотических сигналов,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 60, no. 3, pp. 166–176, 2017, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347017030050.

П. Ю. Костенко, А. Н. Барсуков, “Использование дискретного отображения, порожденного разностной схемой для дифференциального уравнения Маккея-Гласса, для скрытной передачи бинарного сообщения,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 52, no. 3, pp. 37–45, 2009, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347009030042.

I. Gladkova, “Design of frequency modulated waveforms via the zak transform,” IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., vol. 40, no. 1, pp. 355–359, 2004, doi: https://doi.org/10.1109/TAES.2004.1292174.

A. M. Ridwan, A. Faroqi, H. Nusantara, A. Munir, “DDS-based 13.56MHz sine wave generator for wireless charging system,” in 2018 International Conference on Applied Electromagnetics, Signal Processing and Communication (AESPC), 2018, pp. 1–4, doi: https://doi.org/10.1109/AESPC44649.2018.9033236.

В. К. Игнатьев, А. В. Никитин, С. В. Юшанов, “О единственности квазигармонического представления,” Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1 Математика. Физика, no. 13, pp. 137–150, 2010, uri: https://mp.jvolsu.com/index.php/ru/archive-ru/146-science-journal-of-volsu-mathematics-physics-2010-13/radiofizika/308-o-edinstvennosti-kvazigarmonicheskogo-predstavleniya.

P. Guha, A. G. Choudhury, “Integrable time-dependent dynamical systems: Generalized Ermakov-Pinney and Emden-Fowler equations,” Nonlinear Dyn. Syst. Theory, vol. 14, no. 4, pp. 355–370, 2014.

Н. Т. Сафиуллин, С. В. Поршнев, “Сравнительный анализ расчета мгновенной частоты через преобразование Гильберта и прямую квадратуру,” Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Информатика, телекоммуникации и управление, no. 5, pp. 18–24, 2011, uri: https://infocom.spbstu.ru/article/2011.22.3/.

A. Venkitaraman, S. Chatterjee, P. Händel, “On Hilbert transform, analytic signal, and modulation analysis for signals over graphs,” Signal Process., vol. 156, pp. 106–115, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.sigpro.2018.10.016.

С. В. Поршнев, “Физическое содержание понятий «огибающая» и «мгновенная частота широкополосного аналитического сигнала»,” Электромагнитные волны и электронные системы, vol. 6, no. 1, pp. 48–55, 2001.

Л. Е. Варакин, Теория Сложных Сигналов. Москва: Рипол Классик, 1970.

Н. М. Коробов, Тригонометрические Суммы и Их Приложения. Москва: Наука, 1989.

С. Б. Гашков, В. Н. Чубариков, Арифметика. Алгоритмы. Сложность Вычислений, 3rd ed. Москва: Дрофа, 2005.

Р. Р. Айдагулов, “Равномерность,” E-Scio, no. 3, pp. 1–26, 2019.

Г. Вейль, “О равномерном распределении чисел по модулю 1,” in Избранные Труды, Москва: Наука, 1984, pp. 58–93.

В. В. Красильщиков, “Спектр одномерных квазирешеток,” Сибирский математический журнал, vol. 51, no. 1, pp. 68–73, 2010, uri: http://mi.mathnet.ru/smj2067.

Ю. Н. Горбунов, Г. В. Куликов, А. В. Шпак, Радиолокация: Стохастический Подход. 2016.

П. Ю. Костенко, К. С. Васюта, С. Н. Симоненко, “Повышение скрытности сигналов на основе усложнения аттрактора хаотического процесса с использованием линейного преобразования с ядром Мандельброта,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 53, no. 12, pp. 14–23, 2010, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347010120022.

Функция неопределенности сконструированного дискретного псевдослучайного сигнала

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-26 — Оновлено 2021-12-26

Як цитувати

Костенко, П. Ю., Слободянюк, В. В., & Шаповалов, А. В. (2021). Конструирование псевдослучайных дискретных сигналов с дробной степенной угловой модуляцией. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 64(10), 628–643. https://doi.org/10.20535/S0021347021100034

Номер

Том 64 № 10 (2021)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.