Detection of broadband signals by their spectral features

Authors

DOI:

https://doi.org/10.30837/rt.2024.3.218.09

Keywords:

noise-like signal, detection against noise background, energy detection, mathematical modeling, spectral characteristics

Abstract

The paper is about a method for detecting wideband signals on a noise background, which uses the symmetry property of its spectrum. The authors of the article proposed the method. An analysis of literary sources has shown that the detection of WBS is relevant for electronic warfare and information security tasks, and the speed of detection is very important. Also, based on a literature review, it was concluded that the energy detection method is not effective enough, including due to the need for long-term accumulation of signal energy. As the SNR deteriorates, the required accumulation time increases. In paper proposes to use the fact that the energy spectra of most WBS, in particular phase-shifted one, are symmetrical with respect to their central frequency.

The proposed method involves applying a Fast Fourier Transform to the analyzed mixture of signal and noise. Next, a function is equal to the sum of the products of spectral samples taken symmetrically with respect to the expected central frequency calculated. It is analytically shown that such processing makes it possible to detect the PM WBS on a white Gaussian noise background of based on the characteristic maximum of this function. If this function is calculated only for noise (without a signal), then the maximum does not arise, since white noise has a uniform spectral density.

If the value of the average frequency of the signal is not known, then, according to the proposed algorithm, it is necessary to perform several cycles of calculations for different estimated average frequencies. Thus, both the presence of a signal in the mixture and the value of its central frequency are detected. Computer modeling, the results of which are also presented in the paper, shows that the use of the proposed method can reduce the accumulation time and increase resistance to noise exposure, compared to the energy detection method.

References

Максименко Г. Алгоритм виявлення шумоподібних сигналів, сформованих на основі псевдовипадко-вих послідовностей // Правове, нормативне та метрологічне забезпечення системи захисту інформації в Україні. 2000.С. 107–113.

Бортник Г.Г., Васильківський М.В., Коваленко А.В. Цифровий метод спектрального аналізу широко-смугових сигналів // Вісник Хмельницького нац. ун-ту. 2019. Т. 273, №3. С. 92–96.

Стеклов В.К., Беркман Л.Н. Теорія електричного зв’язку // Техніка. 2006. С. 552.

Amos G., Matlab an introduction with Applications fourth edition // United States, 2010. 430 р.

Дробик О.В., Кідалов В.В., Коваль В.В., Костік Б.Я. та інш. Цифрова обробка аудіо- та відеоінформації у мультимедійних системах. Київ : Наук. думка, 2008. 144 с.

The MathWorks, Inc. Matlab App Building // United States, release 2023b, 2023. 512 р.

The MathWorks, Inc. Matlab Progaming Fundamentals // United States, release 2022b, 2022. 1560 р.

Плющ О.Г., Савченко А.С. Дослідження використання широкосмугових сигналів для покращення характеристик адаптивних антених решіток при багатопроменевому розповсюдженні // Наукоємні технології. 2022. Т. 53, №1. С. 31–40.

Слободянюк В.В. Метод підвищення роздільної здатності широкосмугових сигналів по частот і доплера на фоні адитивного шуму з невідомою щільністю розподіл у імовірностей // Системи обробки інформації. 2023. Вип. 1, №172. С. 83–91.

Слободян М.О., Таранчук А.А., Гавронський В.Є. Генерування широкосмугових хаотичних сигналів для прихованої передачі інформації в телекомунікаційних системах // Вісник Хмельницького нац. ун-ту. 2020. Т. 1, № 4. С. 192–197.

Палівода В.С., Хоменко П.В., Березанський Д.О. Перспективи застосування радіостанцій з широкосмуговою адаптивною мережевою формою сигналу в збройних силах україни // Пріоритетні напрямки розвитку телекомунікаційних систем та мереж спеціального призначення, застосування підрозділів, комплексів, засобів зв’язку, автоматизації та кібербезпеки в операції об’єднаних сил. 2020. С. 217–218.

Кувшинов О.В., Шишацький А.В., Лютов В.В., Жук О.Г. Аналіз шляхів підвищення скритності широкосмугових систем військового радіозв’язку // Зб. наук. пр. Харк. нац. ун-ту Повітряних Сил. 2017. Т. 50, №1. С. 24–28.

Пєвцов Г.В., Яцуценко А.Я., Трофименко Ю.В., Карлов Д.В., Остапова А.М. Енергетичне виявлення радіосигналів в умовах радіоперешкод // Наука і техніка Повітряних Сил Збройних Сил України. 2011. Т. 5, №1. С. 73–77.

Published

2024-09-26

How to Cite

Antipov, I., & Nikitin, O. (2024). Detection of broadband signals by their spectral features. Radiotekhnika, 3(218), 110–117. https://doi.org/10.30837/rt.2024.3.218.09

Issue

Section

Articles