Непараметричний метод оцінки частоти Доплера з урахуванням деформації обвідної й зсуву центральної частоти сигналу спотвореного мультиплікативною завадою

Автор(и)

  • Павло Юрійович Костенко Харківський національний університет Повітряних сил ім. Івана Кожедуба, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-3382-0684
  • Валерій Валерійович Слободянюк Харківський національний університет Повітряних сил ім. Івана Кожедуба, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-8291-8194

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347023090017

Ключові слова:

BDS-статистика, розподіл Коші, BPSK-сигнал, мультиплікативна завада, оцінка параметрів

Анотація

У статті розглянуто непараметричний метод оцінки частоти Доплера широкосмугового сигналу з кодовою (цифровою) маніпуляцією фази, спотвореного мультиплікативною завадою. Оцінка частоти Доплера, яка призводить до деформації обвідної та зсуву несучої частоти, здійснювалась при відсутності апріорної інформації щодо щільності розподілу ймовірностей шумової складової в моделі прийнятого сигналу (спостереженні). Використано припущення, що шумова складова являє собою процес IID (Independent and Identically Distributed) — процес з незалежними та однаково розподіленими випадковими величинами («білий» шум). Запропонована цільова функція (ЦФ), яка для оцінки частоти Доплера використовує BDS-статистику нев’язок, тобто різницю між спостереженням та моделлю очікуваного сигналу. Мінімум ЦФ прийнято за оцінку параметра. Досліджені характеристики якості оцінки частоти Доплера у випадку мультиплікативних завад в спостереженні сигналу з різними розподілами ймовірностей: гаусівським, рівномірним, логістичним та розподілом Коші. Окрема увага приділена випадку, коли щільність розподілу імовірностей мультиплікативної завади характеризується «важкими хвостами». Проведено статистичне моделювання алгоритму оцінки частоти Доплера, що реалізує чисельну мінімізацію запропонованої цільової функції. Показано, що застосування BDS-статистики й запропонованої на її основі ЦФ дозволяє уникнути задання щільності розподілу мультиплікативної завади при визначенні частоти Доплера.

Посилання

П. Ю. Костенко, С. Я. Фалькович, Основи Статистичної Теорії Інформаційно-Вимірювальних Радіотехнічних Систем. Харків: ХНУПС, 2021.

А. А. Голиков, А. А. Макаров, А. В. Сальникова, Д. Н. Шепелев, “Оценка времени прихода радиосигнала с огибающей произвольной формы и неизвестной центральной частотой при наличии модулирующей помехи,” Вестник Воронежского Государственного Университета. Серия: Физика. Математика, no. 4, pp. 5–17, 2020, doi: https://doi.org/10.5281/zenodo.4455949.

A. P. Trifonov, Y. E. Korchagin, S. V. Korol’kov, “Estimation of the arrival time and duration of a radio signal with unknown amplitude and initial phase,” Radiophys. Quantum Electron., vol. 60, no. 11, pp. 920–930, 2018, doi: https://doi.org/10.1007/s11141-018-9858-7.

А. П. Трифонов, А. В. Захаров, А. М. Воробьев, “Асимптотические характеристики совместных оценок параметров сигнала,” Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Физика. Математика, no. 2, pp. 77–92, 2003.

П. Ю. Костенко, В. В. Слободянюк, Г. Ю. Дукін, “Порівняльний аналіз роздільної здатності непараметричного BDS-критерію та критерію максимальної правдоподібності оцінювання затримки й доплерівського зсуву частоти імпульсного сигналу,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 65, no. 10, pp. 605–621, 2022, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347022120081.

П. Ю. Костенко, К. С. Васюта, “Использование BDS-статистик для оценки параметров хаотических отображений и регулярных сигналов при наличии шума,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 54, no. 3, pp. 47–55, 2011, doi: https://doi.org/10.20535/S002134701103006X.

В. В. Слободянюк, “Непараметричний метод оцінки частоти Доплера широкосмугового сигналу, спотвореного адитивним шумом з невідомою щільністю розподілу імовірностей,” Системи обробки інформації, no. 4 (171), pp. 62–75, 2022, doi: https://doi.org/10.30748/soi.2022.171.07.

J. P. Theiler, “Quantifying chaos: practical estimation of the correlation dimension,” 1988. doi: https://doi.org/10.7907/ct5h-nx62.

A. S. Weigend, Time Series Prediction. New York: Routledge, 2018, doi: https://doi.org/10.4324/9780429492648.

W. D. Dechert, “The correlation integral and the independence of stochastic processes,” 2005. uri: https://ideas.repec.org/p/att/wimass/200517.html.

Э. И. Дронкин, О. Д. Мрачковский, “Широкополосная функция неопределенности с конечным объемом,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 53, no. 2, pp. 40–48, 2010, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347010020044.

Z. Lin, “Wideband ambiguity function of broadband signals,” J. Acoust. Soc. Am., vol. 83, no. 6, pp. 2108–2116, 1988, doi: https://doi.org/10.1121/1.396391.

C. S. Pappu, A. N. Beal, B. C. Flores, “Chaos based frequency modulation for joint monostatic and bistatic radar-communication systems,” Remote Sens., vol. 13, no. 20, p. 4113, 2021, doi: https://doi.org/10.3390/rs13204113.

J. Jiang et al., “An efficient algorithm for WBAF estimation based on linear interpolation and its estimation error,” Appl. Acoust., vol. 142, pp. 44–52, 2018, doi: https://doi.org/10.1016/j.apacoust.2018.08.001.

L. Li, N. H. Younan, X. Shi, “Parameter estimation based on sigmoid transform in wideband bistatic MIMO radar system under impulsive noise environment,” Sensors, vol. 19, no. 2, p. 232, 2019, doi: https://doi.org/10.3390/s19020232.

K. V. Mishra, S. Pinilla, A. Pezeshki, A. R. Calderbank, “Group-theoretic wideband radar waveform design,” in 2022 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT), 2022, pp. 1821–1825, doi: https://doi.org/10.1109/ISIT50566.2022.9834664.

L. Kanzler, “Very fast and correctly sized estimation of the BDS statistic,” SSRN Electron. J., 1999, doi: https://doi.org/10.2139/ssrn.151669.

W. A. Broock, J. A. Scheinkman, W. D. Dechert, B. LeBaron, “A test for independence based on the correlation dimension,” Econom. Rev., vol. 15, no. 3, pp. 197–235, 1996, doi: https://doi.org/10.1080/07474939608800353.

В. М. Галкин, Л. Н. Ерофеева, С. В. Лещева, “Оценки параметра распределения Коши,” Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, no. 2 (104), pp. 314–319, 2014.

С. С. Акимов, В. А. Трипкош, “Сравнение некоторых методов оценки тяжести хвостов при идентификации закона распределения,” Современные наукоемкие технологии, no. 2, pp. 9–13, 2021, uri: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=38486.

Образ прийнятого сигналу спотворений мультиплікативною білою гаусівською завадою

Опубліковано

2023-07-27

Як цитувати

Костенко, П. Ю., & Слободянюк, В. В. (2023). Непараметричний метод оцінки частоти Доплера з урахуванням деформації обвідної й зсуву центральної частоти сигналу спотвореного мультиплікативною завадою. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 66(7), 405–422. https://doi.org/10.20535/S0021347023090017

Номер

Розділ

Оригінальні статті