RU2772607C1 - Способ декомпозиции сложного сигнала с использованием корреляционной обратной связи - Google Patents
Способ декомпозиции сложного сигнала с использованием корреляционной обратной связи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2772607C1 RU2772607C1 RU2021130198A RU2021130198A RU2772607C1 RU 2772607 C1 RU2772607 C1 RU 2772607C1 RU 2021130198 A RU2021130198 A RU 2021130198A RU 2021130198 A RU2021130198 A RU 2021130198A RU 2772607 C1 RU2772607 C1 RU 2772607C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- samples
- values
- parameters
- correlation
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title abstract 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 title description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 claims description 3
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области цифровой обработки сигналов и может быть использовано для разложения сложного сигнала на сумму составляющих, математическая обработка которых более проста и более полно раскрывает информационные аспекты исходного сигнала. Предложен способ декомпозиции сигнального радиопрофиля, зарегистрированного при собственном излучении электронных устройств, на отдельные затухающие колебания с последующим определением их основных параметров, композицией и введением корреляционной обратной связи для корректировки значений исходных параметров. Изобретение обеспечивает возможность повысить точность определения параметров составных колебаний при декомпозиции сложного сигнала. 6 ил.
Description
В работе [Бойков К.А. Метод радиоволновой аутентификации микропроцессорных устройств: пат. 2755153 Рос. Федерации МПК H04L 9/32 / заявитель и правообладатель Бойков К.А. - №2021103796; заявл. 16.02.2021; опубл. 13.09.2021, Бюл. №26] представлен метод радиоволновой аутентификации микропроцессорных устройств, основанный на регистрации электрической составляющей электромагнитных излучений, возникающих при перераспределении энергии в реактивных накопителях печатных узлов. Известно, что данные излучения или сигнальный радиопрофиль (СРП) - суперпозиция Ν затухающих колебаний входных и выходных цепей, входящих в электронный узел элементов [Бойков К.А. Моделирование и анализ колебательного перераспределения энергии при собственных электромагнитных излучениях в ключевых радиоэлектронных схемах на МОП-транзисторах. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №6. https://doi.Org/10.30898/1684-1719.2021.6.14]. Данные колебания могут быть описаны выражением:
где UN - мгновенное значение приведенного уровня N-го колебания, U0N -приведенная амплитуда первой полуволны N-го колебания, δN - коэффициент затухания N-го колебания, t - текущий момент времени, t0N - момент времени начала излучения N-го колебания, ωN - круговая частота N-го колебания.
На фиг. 1 представлен СРП, полученный в результате моделирования схемы, состоящей из двух параллельно соединенных МОП-ключей.
Для численного определения значений параметров, представленных в выражении (1), можно воспользоваться оконным дискретным преобразованием Фурье (ОДПФ) и получить зависимость приведенного амплитудного спектра от частоты (фиг. 2) и времени (фиг. 3)
По максимумам частотной характеристики (фиг. 2) можно сделать вывод, что представленный СРП - суперпозиция четырех колебаний (N = 4). Также для каждого колебания можно определить частоту ƒ1=0,5 ГГц, ƒ2=1 ГТц, ƒ3=2,5 ГГц, ƒ4=4 ГГц.
По зависимости (фиг. 3) нетрудно определить момент времени начала излучения N-го колебания. Момент перехода от возрастания к затуханию (точка экстремума) и есть точка начала излучения. Аппроксимируя спадающую зависимость экспонентой можно определить коэффициент затухания. Для наглядности на фиг. 3 представлена временная зависимость приведенного амплитудного спектра для третьего колебания (N = 3, фиг. 3а) и кривая экспоненциальной аппроксимации (фиг. 3б).
Из данного рисунка видно, что точка начала излучения на частоте 2,5 ГГц t03 = 0,5 нс. Коэффициент затухания определяется по кривой фиг. 3б: δ3 ≈ 0,2⋅109 с-1 (время затухания τ3 = 1/δ3 ≈ 5 нс). По аналогии определяются коэффициенты затухания и время начала излучения для всех составляющих рассматриваемого СРП.
Для нахождения амплитуды первой полуволны каждого колебания необходимо определить скорость изменения приведенного амплитудного спектра в начальный момент времени:
Таким образом в начальный момент времени при t = 0:
Для третьего колебания:
|ν3|=0,9⋅0,2⋅109 с-1 = 0,18⋅109 с-1.
Аналогичным образом можно определить параметры оставшихся колебаний: t01 = 0, δ1 ≈ 0,3⋅109 с-1, |ν1| = 0,3⋅109 с-1, t02 = 0,7 нс, δ2 ≈ 0,5⋅109 с-1, |ν2| = 0,19⋅109 с-1, t04 = 2,5 нс, δ4 ≈ 0,4⋅109 с-1, |ν4|=0,18⋅109 с-1.
Для проверки корректности декомпозиции, необходимо произвести суперпозицию полученных сигналов (восстановление) и выполнить сравнение полученной суперпозиции с исходным СРП (репером).
Поскольку на фиг. 1 представлена временная область приведенного сигнала, то и работать необходимо с приведенными начальными амплитудами. Очевидно, что |ν1| ≈ 0,3⋅109 с-1 является максимальным значением, поэтому U01 = 1, U02 ≈ 0,63, U03 = U04 ≈ 0,6.
Используя выражение (1) получим:
Для определения корректности восстановления СРП недостаточно вычислить взаимную корреляцию двух кривых, поскольку общая корреляция может существенно отличаться от корреляции в определенном диапазоне. Поэтому необходимо вычислить корреляционную функцию r(h) между восстановленным сигналом и репером:
- выборки значений восстановленного сигнала, - выборки значений репера, - средние значения выборок, М - число выборок («окно»), K - число отсчетов восстановленного сигнала, h - номер отсчета с которого идет выборка.
На фиг. 4 по полученным выражениям ((4) и (5) построена корреляционная функция (фиг. 4в) исходного (фиг. 4б) и восстановленного сигналов (фиг. 4а).
Опираясь на коэффициенты Чеддока по фиг. 4 видно, что параметры колебания N = 2 рассчитаны достаточно с высокой погрешностью (взаимная корреляция на данном участке r(h) < 0,9). Данная погрешность могла возникнуть вследствие низкой энергетики быстро затухающего колебания, что подтверждает приведенный частотный спектр СРП, а также в следствии частотно временной неопределенности. Для корректировки данного недостатка нужно обратить внимание на «отставание» восстановленного сигнала от репера в диапазоне, указанном на фиг. 4. Таким образом, необходимо увеличивать значение параметра t02 до достижения взаимной корреляции на данном участке величины r(h) ≥ 0,9. Данное условие выполняется при t02 = 0,8 нс (фиг. 5).
На фиг. 6 представлена обобщенная блок-схема способа декомпозиции сложного сигнала с использованием корреляционной обратной связи. Сложный СРП принятый приемником (1) поступает на оконный дискретный преобразователь Фурье (2) и одновременно на коррелятор (10). С (2) частотно-временное представление СРП поступает на блок (3), выполняющий операцию нахождения экстремума и экспоненциальной аппроксимации. В этом же блоке идет вычисление и передается в ячейки памяти: коэффициент затухания (4), число составляющих колебаний (5), круговая частота колебаний (6), время начала колебаний (7), приведенная амплитуда первой полуволны колебаний (8). Затем вычисленные параметры преобразуется в синусоидальные затухающие колебания и суммируются в блоке (9). Коррелятор (10) сравнивает участки восстановленного сигнала и исходного СРП, и при взаимной корреляции r(h) < 0,9 сигнал поступает на блок анализа (11), в котором идет определение параметра или группы параметров данного участка, найденных с высокой погрешностью. С (11) информация о недостоверных параметрах поступает на блок (3) для корректировки. Данная операция повторяется до тех пор, пока коррелятор не зафиксирует r(h) ≥ 0,9. После этого операция декомпозиции считается завершенной, а параметры в ячейках памяти (4)-(8) достоверными.
Claims (8)
- Способ декомпозиции сложного сигнала, полученного регистрацией электрической составляющей электромагнитных излучений при колебательном перераспределении энергии электронного устройства, использующий метод оконного преобразования Фурье, для нахождения параметров составляющих колебаний с последующей их композицией и вычислением взаимной корреляционной функции r(h) полученных значений с исходным сигналом по представленной математической зависимости
- М - число выборок, K - число отсчетов восстановленного сигнала,
- h - номер отсчета, с которого идет выборка,
- выполняющей функцию обратной связи с возможностью коррекции исходных данных при взаимной корреляции репера и принятого сигнала на любом отсчете r(h) < 0,9 до достижения r(h) ≥ 0,9, при М ≥ 16, K ≥ 2М.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2772607C1 true RU2772607C1 (ru) | 2022-05-23 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2650026C2 (ru) * | 2013-03-05 | 2018-04-06 | Фраунхофер-Гезелльшафт Цур Фердерунг Дер Ангевандтен Форшунг Е.Ф. | Устройство и способ для многоканального прямого-окружающего разложения для обработки звукового сигнала |
RU2691122C1 (ru) * | 2018-06-13 | 2019-06-11 | Ордена трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский технический университет связи и информатики" (МТУСИ) | Способ и устройство компандирования звуковых вещательных сигналов |
CN110888112A (zh) * | 2018-09-11 | 2020-03-17 | 中国科学院声学研究所 | 一种基于阵列信号的多目标定位识别方法 |
RU2755153C1 (ru) * | 2021-02-16 | 2021-09-13 | Константин Анатольевич Бойков | Метод радиоволновой аутентификации микропроцессорных устройств |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2650026C2 (ru) * | 2013-03-05 | 2018-04-06 | Фраунхофер-Гезелльшафт Цур Фердерунг Дер Ангевандтен Форшунг Е.Ф. | Устройство и способ для многоканального прямого-окружающего разложения для обработки звукового сигнала |
RU2691122C1 (ru) * | 2018-06-13 | 2019-06-11 | Ордена трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский технический университет связи и информатики" (МТУСИ) | Способ и устройство компандирования звуковых вещательных сигналов |
CN110888112A (zh) * | 2018-09-11 | 2020-03-17 | 中国科学院声学研究所 | 一种基于阵列信号的多目标定位识别方法 |
RU2755153C1 (ru) * | 2021-02-16 | 2021-09-13 | Константин Анатольевич Бойков | Метод радиоволновой аутентификации микропроцессорных устройств |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Бойков К.А. Моделирование и анализ колебательного перераспределения энергии при собственных электромагнитных излучениях в ключевых радиоэлектронных схемах на МОП-транзисторах// Журнал радиоэлектроники [электронный ресурс]. 6/2021. http://jre.cplire.ru/jre/jun21/14/text.pdf. Бойков К.А. Разработка и исследование системы радиоимпульсной регенерации для устройств высокоскоростной стробоскопической оцифровки// Журнал радиоэлектроники [электронный ресурс]. 3/2018. http://jre.cplire.ru/jre/mar18/6/text.pdf. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Cui et al. | Improved hybrid filter for fiber optic gyroscope signal denoising based on EMD and forward linear prediction | |
Ji et al. | A wireless demodulation system for passive surface acoustic wave torque sensor | |
RU2772607C1 (ru) | Способ декомпозиции сложного сигнала с использованием корреляционной обратной связи | |
Feng et al. | Enhanced EMD-RDT method for output-only ambient modal identification of structures | |
Scott et al. | Signal processing methods for second harmonic generation in thin specimens | |
Bushuev et al. | Choosing an optimal sampling rate to improve the performance of signal analysis by Prony's method | |
CN105371836A (zh) | 基于eemd和fir的混合型光纤陀螺信号滤波方法 | |
CN104364845A (zh) | 处理装置、处理方法、程序、计算机可读信息记录介质以及处理系统 | |
CN104897779B (zh) | 利用线性调频信号测量超声波传播时间的方法 | |
Tsukada et al. | Application of a zero-latency whitening filter to compact binary coalescence gravitational-wave searches | |
Moghaddam et al. | Exploiting the orthogonality of L2C code delays for a fast acquisition | |
yamine Dris et al. | Comparative study between EKF and Geometrical methods for the Acoustic Emission source localization | |
Pálfi et al. | Full information ADC test procedures using sinusoidal excitation, implemented in MATLAB and LabVIEW | |
Tallavo et al. | New analysis methodology for dynamic soil characterization using free-decay response in resonant-column testing | |
Jia et al. | Time difference of arrival estimation of microseismic signals based on alpha-stable distribution | |
Su et al. | A quantified method for characterizing harmonic components from EMI spectrum | |
Stagner et al. | A comparison of algorithms for detecting synchronous digital devices using their unintended electromagnetic emissions | |
Zeng et al. | Fast acquisition of L2C CL codes based on combination of hyper codes and averaging correlation | |
RU2480783C1 (ru) | Способ радиолокации нелинейно-инерционных объектов | |
Petrie et al. | The sampling of noise for random number generation | |
Hooper et al. | Low‐Latency Detection of Gravitational Waves | |
Thombre et al. | Local oscillator phase noise effects on phase angle component of GNSS code correlation | |
Jazini et al. | A new frequency detection method based on FFT in the application of SAW resonator sensor | |
CN117761393B (zh) | 一种时域信号的获取方法及装置 | |
Bühling et al. | Improving onset picking in ultrasonic testing by using a spectral entropy criterion |