RU2430416C1 - Radio signal recognition method - Google Patents

Radio signal recognition method Download PDF

Info

Publication number
RU2430416C1
RU2430416C1 RU2010121267/08A RU2010121267A RU2430416C1 RU 2430416 C1 RU2430416 C1 RU 2430416C1 RU 2010121267/08 A RU2010121267/08 A RU 2010121267/08A RU 2010121267 A RU2010121267 A RU 2010121267A RU 2430416 C1 RU2430416 C1 RU 2430416C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radio signal
radio signals
filters
received
wavelet coefficients
Prior art date
Application number
RU2010121267/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Викторович Дворников (RU)
Сергей Викторович Дворников
Сергей Сергеевич Дворников (RU)
Сергей Сергеевич Дворников
Максим Александрович Коноплев (RU)
Максим Александрович Коноплев
Александр Сергеевич Немченко (RU)
Александр Сергеевич Немченко
Александр Алексанрович Рощин (RU)
Александр Алексанрович Рощин
Георгий Александрович Сухаруков (RU)
Георгий Александрович Сухаруков
Андрей Александрович Устинов (RU)
Андрей Александрович Устинов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия связи имени С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия связи имени С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия связи имени С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2010121267/08A priority Critical patent/RU2430416C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2430416C1 publication Critical patent/RU2430416C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)

Abstract

FIELD: information technology.
SUBSTANCE: standard radio signals are first given, discretised, quantised and the sequence of quantised readings of standard radio signals undergoes frame wavelet transformation. A radio signal attribute vector is then generated from the wavelet coefficients of the standard radio signals. The recognised radio signal is then received and its attribute vector is then generated similarly to that of standard radio signals. The received radio signal is then identified by comparing its attributes with attributes of standard radio signals. Before generating the attribute vector from wavelet coefficients, maximum coefficients are separately picked up at the outputs of the second and third filters, onto which the remaining wavelet coefficients are respectively standardised separately for the second and third filters. The average power values of the wavelet coefficients are then calculated, which are selected as radio signal attribute vector elements. The received radio signal is identified through successive modulo subtraction of elements of its attribute vector from attribute vectors of each of the standard radio signals, and the recognised radio signal is the incident standard radio signal, the difference between attribute vectors of which is minimal.
EFFECT: high efficiency while maintaining the required probability of correct recognition.
7 dwg

Description

Изобретение относится к распознаванию образов, а именно к способам распознавания радиосигналов, в частности к способам распознавания вида и параметров модуляции радиосигналов. Способ может быть использован в технических средствах распознавания радиосигналов фазовой манипуляции.The invention relates to pattern recognition, and in particular to methods for recognizing radio signals, in particular to methods for recognizing the form and modulation parameters of radio signals. The method can be used in the technical means of recognition of radio signals of phase manipulation.

Известен способ распознавания радиосигналов на основе сингулярного разложения псевдо-частотно-временного распределения (псевдо-ЧВР) Вигнера-Вилле [N.M.Marinovic, G.Eichmann. An expansion of Wigner distribution and its applications. - Proc. IEEE ICASSP-85, 1985, pp. 1021-1024,], в котором предварительно на основе псевдо-ЧВР Вигнера - Вилле формируют матрицы распределения энергии (РЭ) эталонных радиосигналов, выполняют их спектральное разложение, формируют параметры эталонных радиосигналов, затем принимают распознаваемый радиосигнал, дискретизируют и квантуют его, формируют матрицу распределения энергии принятого радиосигнала, выделяют признаки принятого радиосигнала, сравнивают их с параметрами эталонных радиосигналов и по результатам сравнения идентифицируют принятый радиосигнал.A known method for the recognition of radio signals based on the singular decomposition of the pseudo-frequency-time distribution (pseudo-CWR) Wigner-Ville [N.M. Marinovic, G. Eichmann. An expansion of Wigner distribution and its applications. - Proc. IEEE ICASSP-85, 1985, pp. 1021-1024,], in which the energy distribution matrices (REs) of the reference radio signals are formed on the basis of the Wigner-Ville pseudo-FEC, spectral decomposition is performed, the parameters of the reference radio signals are formed, then the recognized radio signal is received, sampled and quantized, the distribution matrix is formed energy of the received radio signal, distinguish the signs of the received radio signal, compare them with the parameters of the reference radio signals and, based on the results of the comparison, identify the received radio signal.

Недостатком указанного способа является относительно низкая вероятность правильного распознавания1 (1 Вероятность правильного распознавания - относительная частота принятия правильного решения при отнесении принятого радиосигнала к одному из эталонных классов. Событие правильного распознавания является противоположным (дополнительным) к событию ошибочного распознавания (Ррасп=1-Pош) - см - Дж.Ту, Р.Гонсалес. Принципы распознавания образов. Пер. с англ. - M.: Мир, 1978. - стр.142-152) радиосигналов сложной частотно-временной структуры, а также радиосигналов при воздействии на них шумов и помех, что обусловлено особенностями используемого для формирования матриц РЭ псевдо-ЧВР Вигнера-Вилле [Коэн Л. Время-частотные распределения. Обзор. // ТИИЭР, 1989, т.77, №10. С.72-121]. Снижение вероятности правильного распознавания происходит вследствие появления интерференционного фона и ложных пиков мощности в псевдо-ЧВР Вигнера-Вилле, искажающих реальную картину РЭ радиосигнала в координатах частота-время.The disadvantage of this method is the relatively low probability of correct recognition 1 ( 1 The probability of correct recognition is the relative frequency of making the right decision when assigning the received radio signal to one of the reference classes. The correct recognition event is the opposite (additional) to the error recognition event (P dec = 1-P osh ) - see - J.Tu, R. Gonzalez, Principles of Pattern Recognition, Translated from English - M .: Mir, 1978. - pp. 142-152) of radio signals of complex frequency-time structure, as well as p radio signals when exposed to noise and interference, which is due to the peculiarities of the Wigner-Ville pseudo-CVM used for the formation of RE matrices [Cohen L. Time-frequency distributions. Overview. // TIIER, 1989, v.77, No. 10. S.72-121]. The probability of correct recognition is reduced due to the appearance of interference background and false power peaks in the Wigner-Ville pseudo-FWM, which distort the real picture of the RE of the radio signal in frequency-time coordinates.

Известен способ распознавания радиосигналов по патенту РФ №2261476, МПК7 G06К 9/00 от 27.09.2005 г. В этом способе предварительно задают эталонные радиосигналы. Затем эталонные радиосигналы дискретизируют, квантуют и выполняют над ними операцию непрерывного вейвлет-преобразования (ВП) с целью получения матрицы РЭ. После чего для каждой матрицы РЭ формируют вектор РЭ. Затем для всех полученных векторов РЭ вычисляют общую ковариационную матрицу. После чего выполняют спектральное разложение матриц РЭ эталонных радиосигналов путем вычисления собственных векторов и собственных значений общей ковариационной матрицы. Затем формируют усеченную матрицу собственных векторов путем выбора собственных векторов общей ковариационной матрицы, соответствующих ее максимальным собственным значениям. При формировании параметров эталонных радиосигналов умножают усеченную матрицу собственных векторов на векторы РЭ эталонных радиосигналов, а в качестве параметров эталонов используются средние значения полученных произведений. После чего принимают распознаваемый радиосигнал, дискретизируют его, квантуют и затем выполняют операцию непрерывного ВП его квантованных отсчетов. Затем из матрицы РЭ формируют вектор РЭ, а для выделения признаков принятого радиосигнала умножают усеченную матрицу собственных векторов на его вектор РЭ. Результаты вычислений принимают в качестве признаков распознавания принятого радиосигнала, которые последовательно сравнивают с параметрами полученных ранее эталонов. Результаты сравнения служат основой для принятия решения о соотнесении распознаваемого радиосигнала к тому или иному классу.A known method of recognizing radio signals according to the patent of the Russian Federation No. 2261476, IPC 7 G06K 9/00 from 09/27/2005, in this method, the reference radio signals are pre-set. Then, the reference radio signals are discretized, quantized, and a continuous wavelet transform (VP) operation is performed on them in order to obtain an RE matrix. After that, for each matrix RE form the vector RE. Then, for all obtained RE vectors, the total covariance matrix is calculated. After that, spectral decomposition of the RE matrices of the reference radio signals is performed by calculating the eigenvectors and eigenvalues of the total covariance matrix. Then a truncated matrix of eigenvectors is formed by choosing the eigenvectors of the general covariance matrix corresponding to its maximum eigenvalues. When forming the parameters of the reference radio signals, a truncated matrix of eigenvectors is multiplied by the RE vectors of the reference radio signals, and the average values of the obtained products are used as the parameters of the standards. After that, a recognizable radio signal is received, it is sampled, quantized, and then the continuous VP operation of its quantized samples is performed. Then, an RE vector is formed from the RE matrix, and a truncated matrix of eigenvectors is multiplied by its RE vector to extract features of the received radio signal. The calculation results are taken as signs of recognition of the received radio signal, which are sequentially compared with the parameters of the previously obtained standards. The comparison results serve as the basis for deciding on the correlation of the recognized radio signal to one or another class.

Недостатком рассмотренного способа является относительно низкая оперативность (быстродействие2 (2 Быстродействие - время перехода системы из некоторого начального состояния в требуемое конечное; одна из оценок качества системы. - см. Словарь по кибернетике. Киев.: Укр. Сов. Энциклопедия, 1979 г., 623 с. // С.89.)) самого процесса распознавания, обусловленная необходимостью выполнения операций непрерывного ВП, выполнения спектрального разложения матриц РЭ и формирования усеченной матрицы собственных векторов, которые связаны со значительным объемом вычислительных операций.The disadvantage of the considered method is the relatively low efficiency (speed 2 (Speed 2 is the time it takes for the system to transition from a certain initial state to the desired final state; one of the system quality estimates is see the Dictionary on Cybernetics. Kiev: Ukr. Sov. Encyclopedia, 1979 , 623 pp. // P.89.)) Of the recognition process itself, due to the need to perform continuous VP operations, perform spectral decomposition of RE matrices and form a truncated matrix of eigenvectors that are associated with a significant IOM computing operations.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявленному является способ распознавания радиосигналов по патенту РФ №2356064, МПК7 G06К 9/00 от 20.05.2009 г. В ближайшем аналоге предварительно задают эталонные радиосигналы. Затем для каждого эталонного радиосигнала формируют его матрицу РЭ. С этой целью эталонные радиосигналы дискретизируют, квантуют и затем выполняют операцию фреймового3 (3 Вейвлет-фреймы - это вейвлет-преобразование, использующее кратное двум масштабирование (по частоте), и непрерывные сдвиги (по времени). - см. В.Дьяконов Вейвлеты. От теории к практике. - М.: СОЛОН-Р,- 2002. 448 с. С.106.) ВП путем фильтрации их квантованных отсчетов посредством фильтров, полосы пропускания которых каждый раз увеличивают в два раза с возрастанием порядкового номера фильтра. После этого, полученные с выхода каждого из фильтров вейвлет-коэффициенты (ВК) нормируют, ранжируют и исключают малозначимые ВК. В качестве малозначимых выбирают совокупность ВК, начиная от наименьшего, суммарная энергия которых составляет 10-30% от суммарной энергии всей совокупности ВК на выходе каждого из фильтров соответственно. Затем из оставшихся ВК формируют матрицу РЭ, причем строками матрицы РЭ каждого эталонного радиосигнала являются ВК, полученные на выходе фильтров. А из матриц РЭ эталонных радиосигналов формируют их векторы признаков путем построчной конкатенации всех ВК сформированных матриц РЭ. После этого принимают распознаваемый радиосигнал, из квантованных отсчетов которого формируют матрицу РЭ и вектор признаков аналогично как и для эталонных радиосигналов. Идентифицируют принятый радиосигнал путем вычитания по модулю его вектора признаков из векторов признаков каждого из эталонных радиосигналов. Распознаваемый радиосигнал считают инцидентным эталонному радиосигналу, разница векторов признаков с которым минимальна.The closest analogue in technical essence to the claimed one is the method of recognition of radio signals according to RF patent No. 2356064, IPC 7 G06K 9/00 of 05/20/2009. In the closest analogue, reference radio signals are pre-set. Then, for each reference radio signal, its RE matrix is formed. For this purpose, reference radio signals are sampled, quantized, and then perform frame 3 operation ( 3 Wavelet frames are a wavelet transform that uses a multiple of two scaling (in frequency) and continuous shifts (in time). - see V. Dyakonov Wavelets. From theory to practice. - M .: SOLON-R, - 2002. 448 p. P.106.) VP by filtering their quantized readings by means of filters, the bandwidth of which each time doubles with increasing filter serial number. After that, the wavelet coefficients (VK) obtained from the output of each filter are normalized, ranked and excluded insignificant VK. The VC set is selected as insignificant, starting from the lowest, the total energy of which is 10-30% of the total energy of the entire VC set at the output of each filter, respectively. Then, from the remaining VCs, an RE matrix is formed, with the rows of the RE matrix of each reference radio signal being the VC obtained at the output of the filters. And from the RE matrices of the reference radio signals, their feature vectors are formed by line-wise concatenation of all the VC generated RE matrices. After that, a recognizable radio signal is received, from the quantized samples of which an RE matrix and a feature vector are formed in the same way as for reference radio signals. The received radio signal is identified by subtracting modulo its feature vector from the feature vectors of each of the reference radio signals. The recognized radio signal is considered incident with the reference radio signal, the difference of feature vectors with which is minimal.

Недостатком способа-прототипа является относительно низкая оперативность (быстродействие), вызванная необходимостью отбора малозначимых ВК при формировании вектора признаков и относительно низкая вероятность правильного распознавания при воздействии шумов и помех, что обусловлено неравномерным распределением их мощности по ВК формируемой матрицы РЭ [В.Дьяконов Вейвлеты. От теории к практике. - М.: СОЛОН-Р, - 2002. 448 с.].The disadvantage of the prototype method is the relatively low efficiency (speed), due to the need to select insignificant VCs when forming a feature vector and the relatively low probability of correct recognition when exposed to noise and interference, due to the uneven distribution of their power across the VCs of the generated RE matrix [V. Dyakonov Wavelets. From theory to practice. - M .: SOLON-R, - 2002.448 s.].

Целью заявленного технического решения является разработка способа распознавания радиосигналов, обеспечивающего повышение оперативности распознавания при сохранении требуемой вероятности правильного распознавания, за счет использования в качестве элементов векторов признаков средних значений мощности нормированных ВК, полученных на выходе второго и третьего фильтров.The purpose of the claimed technical solution is to develop a method for recognizing radio signals, providing increased recognition efficiency while maintaining the required probability of correct recognition, by using average power of normalized VC obtained at the output of the second and third filters as element vectors of signs.

Поставленная цель достигается тем, что в способе распознавания радиосигналов предварительно задают L≥2 эталонных радиосигналов. Формируют для каждого l-го эталонного радиосигнала, где l=l, …, L, матрицу РЭ Мl, для чего радиосигнал дискретизируют, квантуют и затем выполняют операцию фреймового ВП последовательности его квантованных отчетов с помощью К≥2 фильтров. Причем полосу пропускания ΔФk k-го фильтра, где k=1, …, К, выбирают из условия ΔФk=2(k-1)ΔФ, где ΔФ - ширина полосы пропускания первого фильтра. Затем из ВК l-го эталонного радиосигнала, полученных в каждой k-той полосе частот ΔФk формируют вектор признаков l-го эталонного радиосигнала. После этого принимают распознаваемый радиосигнал и формируют его вектор признаков аналогично как и для l-го эталонного радиосигнала, после чего идентифицируют принятый радиосигнал путем сравнения его признаков с признаками эталонных радиосигналов. Причем перед формированием вектора признаков из числа ВК раздельно на выходах второго и третьего фильтров выделяют максимальные, на которые нормируют остальные ВК раздельно для второго и третьего фильтров. Затем вычисляют средние значения мощности вейвлет-коэффициентов, полученные на выходах второго и третьего фильтров, которые выбирают в качестве элементов вектора признаков радиосигнала. Идентифицируют принятый радиосигнал путем последовательного вычитания по модулю элементов его вектора признаков из векторов признаков каждого из L эталонных радиосигналов. Распознаваемый радиосигнал считают инцидентным эталонному радиосигналу, разница векторов признаков с которым минимальна.This goal is achieved by the fact that in the method of recognition of radio signals pre-set L≥2 reference radio signals. For each l-th reference radio signal, where l = l, ..., L, an RE M l matrix is formed, for which the radio signal is sampled, quantized, and then the frame IP operation of the sequence of its quantized reports is performed using K≥2 filters. Moreover, the passband ΔF k of the k-th filter, where k = 1, ..., K, is selected from the condition ΔF k = 2 (k-1) ΔF, where ΔF is the bandwidth of the first filter. Then, from the VC of the l-th reference radio signal received in each k-th frequency band Δ Ф k , a feature vector of the l-th reference radio signal is formed. After that, a recognizable radio signal is received and its feature vector is generated in the same way as for the l-th reference radio signal, after which the received radio signal is identified by comparing its features with the features of the reference radio signals. Moreover, before the formation of the feature vector from the number of VK separately at the outputs of the second and third filters, the maximum ones are allocated, which normalize the remaining VK separately for the second and third filters. Then calculate the average power of the wavelet coefficients obtained at the outputs of the second and third filters, which are selected as elements of the vector of signs of the radio signal. The received radio signal is identified by sequentially subtracting modulo elements of its feature vector from the feature vectors of each of the L reference radio signals. The recognized radio signal is considered incident with the reference radio signal, the difference of feature vectors with which is minimal.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленном способе обеспечивается снижение количества вычислительных операций при формировании векторов признаков за счет исключения процедур отбора малозначимых ВК, а также выбора в качестве элементов вектора признаков средних значений мощности ВК на выходах только второго и третьего фильтров. Этим достигается сокращение числа выполняемых процедур при распознавании радиосигналов и тем самым обеспечивается более высокая оперативность.Thanks to the new set of essential features in the claimed method, the number of computational operations is reduced during the formation of feature vectors by eliminating the selection of non-significant VK, as well as the choice of average VK power values at the outputs of only the second and third filters as features of the vector of signs. This reduces the number of procedures performed during the recognition of radio signals and thereby provides higher efficiency.

Кроме того, нормирование ВК на выходах второго и третьего фильтров позволяет уменьшить негативное влияние аддитивных шумов, что обеспечивает устойчивость формируемых векторов признаков и, следовательно, повышает вероятность правильного распознавания при воздействии шумов аддитивного характера.In addition, the normalization of the VC at the outputs of the second and third filters allows to reduce the negative impact of additive noise, which ensures the stability of the generated feature vectors and, therefore, increases the likelihood of correct recognition when exposed to additive noise.

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны:The claimed method is illustrated by drawings, which show:

фиг.1. Принцип вычисления матрицы РЭ радиосигнала на основе фреймового ВП;figure 1. The principle of calculating the RE matrix of a radio signal based on a frame VP;

фиг.2. Эталонный восьмипозиционный фазоманипулированный радиосигнал S1(t);figure 2. Reference eight-position phase-shifted radio signal S 1 (t);

фиг.3. Матрица РЭ М1 эталонного радиосигнала S1(t);figure 3. The matrix RE M 1 reference radio signal S 1 (t);

фиг.4. Вектор признаков m1 (k) эталонного радиосигнала S1(t), состоящий из 8 элементов, при отношении сигнал/шум (ОСШ - отношение мощности сигнала Рс к мощности шума Рш) 30 дБ;figure 4. The feature vector m 1 (k) of the reference radio signal S 1 (t), consisting of 8 elements, with a signal-to-noise ratio (SNR is the ratio of the signal power P s to the noise power R w ) 30 dB;

фиг.5. Вектор признаков m1(k) эталонного радиосигнала S1(t), состоящий из 8 элементов, при ОСШ 20 дБ;figure 5. The feature vector m 1 (k) of the reference radio signal S 1 (t), consisting of 8 elements, with an SNR of 20 dB;

фиг.6. Вектор признаков m1(k) эталонного радиосигнала S1(t), состоящий из 8 элементов, при ОСШ 10 дБ;Fig.6. The feature vector m 1 (k) of the reference radio signal S 1 (t), consisting of 8 elements, with an SNR of 10 dB;

фиг.7. Обобщенный график зависимости от ОСШ вероятности правильного распознавания при нормировании элементов вектора признаков и без нормирования.Fig.7. A generalized graph of the dependence on the SNR of the probability of correct recognition when normalizing elements of the feature vector and without standardization.

Реализация заявленного способа объясняется следующим образом.The implementation of the claimed method is explained as follows.

Предварительно задают L эталонных радиосигналов, число и типы которых охватывают возможное число и типы реальных радиосигналов, подлежащих распознаванию.Pre-set L reference radio signals, the number and types of which cover the possible number and types of real radio signals to be recognized.

Затем выполняют совокупность процедур с целью формирования вектора признаков каждого l-го эталонного радиосигнала, где l=1, …, L. Для этого каждый эталонный радиосигнал дискретизируют и квантуют. Процедуры дискретизации и квантования аналоговых сигналов известны и описаны, например [В.Григорьев. Передача сигналов в зарубежных информационно-технических системах. - СПб.: ВАС. 1998, стр.83-85], причем квантованные выборки эталонных последовательностей радиосигналов формируют в соответствии с требованиями вычисления статистических оценок [Математический энциклопедический словарь. М.: Сов. Энциклопедия, 1988. 847 с.; Г.Корн, Т.Корн. Справочник по математике. Пер. с англ. - М.: Наука, 1977, стр. 638-643]. Длина выборки N (значение дискретных отчетов радиосигналов n=1, …, N) выбирается в пределах 128…16384, в зависимости от требований по вероятности правильного распознавания и времени обработки (длина выборки должна быть кратна значению 2i, где i - целое число). Чем больше N, тем выше вероятность правильного распознавания, но при этом время обработки возрастает.Then, a set of procedures is performed to form a feature vector of each l-th reference radio signal, where l = 1, ..., L. For this, each reference radio signal is sampled and quantized. The sampling and quantization procedures for analog signals are known and described, for example [V.Grigoriev. Signal transmission in foreign information technology systems. - SPb .: YOU. 1998, p. 83-85], and the quantized samples of the reference sequences of radio signals are formed in accordance with the requirements of the calculation of statistical estimates [Mathematical Encyclopedic Dictionary. M .: Sov. Encyclopedia, 1988. 847 p .; G.Corn, T.Corn. Math reference. Per. from English - M .: Nauka, 1977, p. 638-643]. The sample length N (the value of discrete reports of radio signals n = 1, ..., N) is selected within 128 ... 16384, depending on the requirements for the probability of correct recognition and processing time (the sample length must be a multiple of 2 i , where i is an integer) . The larger N, the higher the probability of correct recognition, but the processing time increases.

Затем формируют совокупность матриц РЭ {М1…МL}, для чего над квантованными выборками эталонных радиосигналов выполняют операцию фреймового ВП. Операция фреймового ВП заключается в фильтрации выборок квантованного радиосигнала с помощью совокупности из К≥2 фильтров (фиг.1). Общее число К фильтров при этом определяют с учетом условия:Then a set of matrices RE {M 1 ... M L } is formed, for which a frame IP operation is performed on the quantized samples of reference radio signals. The operation of the frame VP consists in filtering the samples of the quantized radio signal using a combination of K≥2 filters (figure 1). The total number K of filters in this case is determined taking into account the conditions:

Figure 00000001
Figure 00000001

где ΔF - ширина спектра радиосигнала; ΔФ1 - ширина полосы пропускания первого фильтра [В.Дьяконов Вейвлеты. От теории к практике. - М.: СОЛОН-Р, - 2002. 448 с., С.117-121]. В свою очередь ширина полосы пропускания ΔФk k-го фильтра, где k=1, …, К, выбирают из условияwhere ΔF is the width of the spectrum of the radio signal; ΔF 1 - bandwidth of the first filter [V. Dyakonov Wavelets. From theory to practice. - M .: SOLON-R, - 2002. 448 p., S.117-121]. In turn, the bandwidth ΔF k of the k-th filter, where k = 1, ..., K, is selected from the condition

Figure 00000002
.
Figure 00000002
.

Такой выбор полос пропускания фильтров обеспечивает полное перекрытие по частоте спектра радиосигнала системой вейвлет-фильтров и при этом удается избежать избыточности описания, свойственной непрерывному ВП [В.Дьяконов Вейвлеты. От теории к практике. - М.: СОЛОН-Р, - 2002. 448 с., С.104-107].Such a choice of filter bandwidths provides a complete overlap in the frequency spectrum of the radio signal with a wavelet filter system and at the same time avoids the description redundancy inherent in a continuous VP [V. Dyakonov Wavelets. From theory to practice. - M .: SOLON-R, - 2002. 448 p., S.104-107].

Амплитудно-частотные характеристики фильтров (фиг.1), используемых для выполнения операции фреймового ВП, соответствуют полосам пропускания базисных вейвлет-функций. Размерность формируемой матрицы РЭ М равна (K×N), где К - число фильтров, N - число временных дискретных отчетов радиосигнала.The amplitude-frequency characteristics of the filters (Fig. 1) used to perform the frame IP operation correspond to the passband of the basic wavelet functions. The dimension of the generated matrix RE M is (K × N), where K is the number of filters, N is the number of temporary discrete reports of the radio signal.

Затем из сформированных матриц РЭ выбирают ВК, полученные только на выходах второго и третьего фильтров. После этого модули ВК каждого l-го эталонного радиосигнала с выходов второго и третьего фильтров, представленных в виде векторов, раздельно нормируют относительно их максимальных значений. Операция нормирования векторов известна и реализуется путем умножения каждого ее элемента на число, равное обратной величине максимального значения этого вектора [Г.Корн, Т.Корн. Справочник по математике. - М.: Наука, - 1977. 831 с.].Then, from the formed RE matrices, VCs obtained only at the outputs of the second and third filters are selected. After that, the VC modules of each l-th reference radio signal from the outputs of the second and third filters, presented in the form of vectors, are separately normalized with respect to their maximum values. The operation of normalizing vectors is known and is realized by multiplying each of its elements by a number equal to the reciprocal of the maximum value of this vector [G. Korn, T. Korn. Math reference. - M.: Science, - 1977. 831 S.].

Затем для каждого l-го эталонного радиосигнала вычисляют средние значения мощности нормированных ВК, полученных на выходах второго и третьего фильтров. Операция нахождения средних значений известна и описана в [Г.Корн, Т.Корн. Справочник по математике. - М.: Наука, - 1977. 831 с.].Then, for each l-th reference radio signal, average power values of the normalized VC obtained at the outputs of the second and third filters are calculated. The operation of finding average values is known and described in [G. Korn, T. Korn. Math reference. - M.: Science, - 1977. 831 S.].

Из усредненных значений мощности нормированных ВК на выходах второго и третьего фильтра формируют векторы признаков для каждого l-го эталонного радиосигнала.From the average power values of the normalized VCs, at the outputs of the second and third filters, feature vectors are formed for each l-th reference radio signal.

После выполнения операций по формированию векторов признаков эталонов принимают распознаваемый радиосигнал

Figure 00000003
, выполняют над ним все описанные действия, которые выполнялись над эталонными радиосигналами и формируют вектор признаков принятого радиосигнала
Figure 00000004
Figure 00000005
аналогично, как и для эталонных радиосигналов.After performing operations on the formation of vectors of features of the standards receive a recognizable radio signal
Figure 00000003
, perform on it all the described actions that were performed on the reference radio signals and form a vector of signs of the received radio signal
Figure 00000004
Figure 00000005
similarly as for reference radio signals.

Идентифицируют распознаваемый радиосигнал путем сравнения его вектора признаков

Figure 00000006
с вектором признаков каждого из эталонных радиосигналов {m1(k)…mL(k)}. Идентификация может быть реализована с использованием различных приемов. Например, путем вычитания по модулю из вектора признаков принятого радиосигнала векторов признаков каждого из L эталонных радиосигналов
Figure 00000005
Figure 00000007
Figure 00000005
. Процедуры принятия решения являются известными и описаны, например, в [Я.Фомин, Г.Тарловский. Статистическая теория распознавания образов. - М.: Радио и связь, 1986, стр.30-46; Ю.Сато Обработка сигналов. Первое знакомство. / пер. с яп. / Под ред Ёсифуми Амэмия. - М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2002. - 176 с. С. 41-54]. Распознаваемый радиосигнал считают инцидентным одному их L эталонных радиосигналов, с использованием одного из решающих правил, например, когда разница между векторами признаков минимальна.Recognized radio signal is identified by comparing its feature vector.
Figure 00000006
with the feature vector of each of the reference radio signals {m 1 (k) ... m L (k)}. Identification can be implemented using various techniques. For example, by subtracting modulo from the feature vector of the received radio signal the feature vectors of each of the L reference radio signals
Figure 00000005
Figure 00000007
Figure 00000005
. Decision-making procedures are well known and are described, for example, in [Y. Fomin, G. Tarlovsky. Statistical theory of pattern recognition. - M .: Radio and communications, 1986, pp. 30-46; Yu.Sato Signal processing. First meeting. / per. with yap. Edited by Yoshifumi Amemiya. - M.: Dodeka-XXI Publishing House, 2002. - 176 p. S. 41-54]. A recognized radio signal is considered to be incident to one of their L reference radio signals, using one of the decisive rules, for example, when the difference between the feature vectors is minimal.

Выбор в качестве элементов вектора признаков для радиосигналов фазовой манипуляции усредненных значений ВК с выхода второго и третьего фильтров обусловлен тем, что основная энергия у радиосигналов этого класса в отсутствии шумов сконцентрирована преимущественно на выходе первого, второго и третьего фильтров. Так на фиг.2 представлен фрагмент восьмипозиционного фазоманипулированного радиосигнала ФМ8 S1(t), а на фиг.3 представлена его матрица РЭ M1. На фиг.4 показан вектор признаков m1(k), элементами которого являются усредненные значения с выхода восьми фильтров.The choice of the characteristic vector elements for the phase-shift radio signals of the average VK values from the output of the second and third filters is due to the fact that the main energy of this class of radio signals in the absence of noise is concentrated mainly on the output of the first, second and third filters. So figure 2 presents a fragment of an eight-position phase-manipulated radio signal FM8 S 1 (t), and figure 3 presents its matrix RE M 1 . Figure 4 shows the feature vector m 1 (k), the elements of which are averaged values from the output of eight filters.

Проведенные исследования показали, что аддитивное воздействие шумов приводит к существенному изменению значения первого элемента вектора признаков и всех последующих элементов, начиная с четвертого (Фиг.4-6). Наиболее устойчивыми к шумам являются элементы вектора признаков, представляющие усредненные значения ВК с выходов второго и третьего фильтров.Studies have shown that the additive effect of noise leads to a significant change in the value of the first element of the feature vector and all subsequent elements, starting from the fourth (Figure 4-6). The most resistant to noise are the elements of the feature vector representing the average values of the VC from the outputs of the second and third filters.

Нормирование ВК с выходов второго и третьего фильтров обеспечило дополнительную устойчивость элементам векторов признаков к шумам, что позволило повысить вероятность правильного распознавания радиосигналов фазовой манипуляции. Результаты эксперимента, подтверждающие эффективность применения процедуры нормирования представлены на фиг.7.The normalization of the VC from the outputs of the second and third filters provided additional resistance to the elements of the feature vectors to noise, which increased the likelihood of correct recognition of phase-shift radio signals. The experimental results confirming the effectiveness of the normalization procedure are presented in Fig.7.

Claims (1)

Способ распознавания радиосигналов, заключающийся в том, что предварительно задают L≥2 эталонных радиосигналов, формируют для каждого l-го эталонного радиосигнала, где l=1, …, L, матрицу распределения энергии M1, для чего его дискретизируют, квантуют и затем выполняют операцию фреймового вейвлет-преобразования последовательности его квантованных отчетов с помощью К≥2 фильтров, для чего полосу пропускания ΔФk k-го фильтра, где k=1, …, К, выбирают из условия ΔФk=2(k-1)ΔФ, где ΔФ - ширина полосы пропускания первого фильтра, затем из вейвлет-коэффициентов l-го эталонного радиосигнала, полученных в каждой k-й полосе частот ΔФk формируют вектор признаков l-го эталонного радиосигнала, после чего принимают распознаваемый радиосигнал и формируют его вектор признаков аналогично как и для l-го эталонного радиосигнала, и идентифицируют принятый радиосигнал путем сравнения его признаков с признаками эталонных радиосигналов, отличающийся тем, что перед формированием вектора признаков из числа вейвлет-коэффициентов раздельно на выходах второго и третьего фильтров выделяют максимальные, на которые соответственно нормируют остальные вейвлет-коэффициенты раздельно для второго и третьего фильтров, затем вычисляют средние значения мощности вейвлет-коэффициентов, полученные на выходах второго и третьего фильтров, которые выбирают в качестве элементов вектора признаков радиосигнала, причем идентифицируют принятый радиосигнал путем последовательного вычитания по модулю элементов его вектора признаков из векторов признаков каждого из L эталонных радиосигналов, а распознаваемый радиосигнал считают инцидентным эталонному радиосигналу, разница векторов признаков с которым минимальна. A method for recognizing radio signals, namely, that L≥2 reference radio signals are predefined, is formed for each l-th reference radio signal, where l = 1, ..., L, the energy distribution matrix M 1 , for which it is sampled, quantized, and then performed the operation of the frame wavelet transform of the sequence of its quantized reports using K≥2 filters, for which the passband ΔФ k of the k-th filter, where k = 1, ..., K, is selected from the condition ΔФ k = 2 (k-1) ΔФ, where ΔФ is the bandwidth of the first filter, then from the wavelet coefficients ENTOV l-th reference radio signal received in each k-th band of frequencies ΔF k are formed feature vector l-th reference radio signal, and then take a recognizable radio signal and generating its feature vector is similar as for the l-th reference radio, and identifies the received radio signal by comparing its features with the features of the reference radio signals, characterized in that before the formation of the feature vector from the number of wavelet coefficients separately at the outputs of the second and third filters, the maximum which, respectively, normalize the remaining wavelet coefficients separately for the second and third filters, then calculate the average values of the power of the wavelet coefficients obtained at the outputs of the second and third filters, which are selected as elements of the radio signal attribute vector, and the received radio signal is identified by sequentially subtracting the modulus of the elements its feature vector from the feature vectors of each of the L reference radio signals, and the recognized radio signal is considered incident to the reference iosignalu difference of feature vectors which is minimal.
RU2010121267/08A 2010-05-25 2010-05-25 Radio signal recognition method RU2430416C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010121267/08A RU2430416C1 (en) 2010-05-25 2010-05-25 Radio signal recognition method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010121267/08A RU2430416C1 (en) 2010-05-25 2010-05-25 Radio signal recognition method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2430416C1 true RU2430416C1 (en) 2011-09-27

Family

ID=44804253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010121267/08A RU2430416C1 (en) 2010-05-25 2010-05-25 Radio signal recognition method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2430416C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2613733C1 (en) * 2015-09-29 2017-03-21 Федеральное государственное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Method for recognizing radio signals

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2613733C1 (en) * 2015-09-29 2017-03-21 Федеральное государственное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Method for recognizing radio signals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106685478B (en) Frequency hopping signal parameter estimation method based on signal time-frequency image information extraction
Jang et al. A probabilistic approach to single channel blind signal separation
US6763339B2 (en) Biologically-based signal processing system applied to noise removal for signal extraction
CN112034434B (en) Radar radiation source identification method based on sparse time-frequency detection convolutional neural network
RU2423735C1 (en) Method of detecting radio signals
RU2356064C2 (en) Method of identifying radio signals
RU2430417C1 (en) Radio signal recognition method
CN114897002A (en) LPINet-based low interception probability radar signal intra-pulse modulation identification method
CN113780521B (en) Radiation source individual identification method based on deep learning
RU2430416C1 (en) Radio signal recognition method
RU2551903C1 (en) Method of identifying radio signals
CN113095113B (en) Wavelet line spectrum feature extraction method and system for underwater target identification
RU2466455C1 (en) Method to detect radio signals
CN110147848B (en) Radiation source individual characteristic enhancing method based on time-varying filtering theory
CN116842450A (en) Depth measurement learning-based radar radiation source individual identification method
Nguyen et al. A parallel neural network-based scheme for radar emitter recognition
RU2351005C1 (en) Method of evaluating signal parameters and device to this end (versions)
US7904263B2 (en) Method for automatically detecting and characterizing spectral activity
CN116702847A (en) Pulse neural network, sound source tracking method, chip and electronic equipment
RU2386165C2 (en) Method for determining structure and demodulation of signal with unknown structure
CN113343802B (en) Multi-wavelet-based radio frequency fingerprint image domain identification method
Oh Statistical analyses of various error functions for pattern classifiers
Xu et al. New Robust LPC-Based Method for Time-resolved Morphology of High-noise Multiple Frequency Signals
Wang et al. Novel radio-frequency fingerprint recognition scheme using multiwavelets-based cyclic-spectrum graph analysis
Chavez et al. Dual-layer waveform domain deep learning approach for RF fingerprinting

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120526