Дослідження принципів спектрально-просторового аналізу та оцінка ширини спектра сигналу
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2025-1(95)-346-356Ключові слова:
спектральний аналіз, просторовий метод, максимально правдоподібна оцінка, ширина спектраАнотація
За наявності нескінченної множини різних можливих реалізацій безперервного випадкового процесу на певному інтервалі частот імовірність одержання однієї з можливих реалізацій, звичайно, дорівнює нулю. Однак при вирішенні основних завдань оптимального прийому доводиться оперувати не з самими функціоналами, а з їхнім відношенням, зокрема з відношенням правдоподібності. Відношення правдоподібності являє собою відношення функцій (при дискретній обробці) або функціоналів (при неперервній обробці) правдоподібності за наявності й відсутності сигналу.
В результаті теоретичного аналізу було запропоновано алгоритми аналізу ширини смуги частот сигналу для випадків сигналу з відомим енергетичним спектром та з відомого напрямку, з невідомого напрямку та з невідомими характеристиками. Отримана максимально правдоподібна оцінка значення ширини спектра, що забезпечує максимум логарифма функціонала правдоподібності. Розроблений алгоритм зводиться до обчислення сигнальних функцій і знаходження їхніх максимумів, що будуть відповідати найбільш правдоподібним значенням ширини спектра. Загальна смуга частот буде складатися з суми смуг частот, знайдених за максимумами сигнальних функцій. Отримано найбільш правдоподібні оцінки ширини спектра сигналу.
Використовуючи метод максимуму функціонала правдоподібності, розв’язано задачу оцінки ширини спектра невідомого сигналу, що приймається з невідомого напрямку. Дослідження проведено в частотній області визначення з обробкою спектра суміші радіовипромінювань. В цьому випадку кожна спектральна складова випромінювання від одного джерела радіовипромінювання буде мати приблизно однаковий пеленг, і тому при сумуванні модулі даних спектральних складових будуть складатися синфазно. За межами смуги частот випромінювання модулі спектральних складових будуть складатися не в фазі, і їх середнє значення в результаті буде дорівнювати нулю, оскільки пеленг шуму розподілений рівноймовірно від –180º до +180º.
Посилання
Rembovsky, A.M., Ashikhmin, A.V. and Kozmin, V.A. (2019), Radio monitoring, Springer, 467 p.
Slobodianiuk, P.V., Blahodarnyi, V.H. and Stupak, V.S. (2008), «Dovidnyk z radiomonitorynhu», in Slobodianiuk, P.V. (ed.), TOV «Aspekt-Polihraf», Nizhyn, 588 p.
Sabibolda, A., Tsyporenko, V., Tsyporenko, V. et al. (2022), «Improving the accuracy and performance speed of the digital spectral-correlation method for measuring delay in radio signals and direction finding», Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 1, No. 9 (115), рр. 6–14, doi: 10.15587/1729-4061.2022.252561.
Smailov, N., Tsyporenko, V., Sabibolda, A. et al. (2023), «Improving the accuracy of a digital spectral correlation-interferometric method of direction finding with analytical signal reconstruction for processing an incomplete spectrum of the signal», Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 5, No. 9 (125), рр. 14–25, doi: 10.15587/1729-4061.2023.288397.
Smailov, N., Tsyporenko, V., Sabibolda, A. et al. (2024), «Streamlining digital correlation-interferometric direction finding with spatial analytical signal», Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska, No. 14 (3), рр. 43–48, doi: 10.35784/iapgos.6177.
Tsyporenko, V.V., Tsyporenko, V.H. and Chukhov, V.V. (2023), «Eksperymentalne doslidzhennia tochnosti bezposhukovykh metodiv spektralnoho koreliatsiino-interferometrychnoho radiopelenhuvannia», Tekhnichna inzheneriia, No. 2 (92), рр. 199–206.
Tsyporenko, V.H., Tsyporenko, V.V., Andreev, A.V. and Sabіbolda, A.M. (2021), «Tsyfrovyi spektralno-koreliatsiinyi metod otsinky zatrymky pryiomu radiosyhnalu ta pelenhuvannia», Tekhnichna inzheneriia, No. 2 (88), рр. 113–121.
Xu, X. and Jiang, X. (2023), «A Low Complexity Estimator of Hyperbolic Frequency Modulated Signals», IEEE Signal Processing Letters, Vol. 30, рр. 1797–1801, doi: 10.1109/LSP.2023.3338057.
Jian, Y., Jian, L., Jun, Z. et al. (2019), «High-Precision Time Delay Estimation Algorithm of Wideband Signal with Low Signal-to-noise Ratio», IEEE 2nd International Conference on Information Communication and Signal Processing (ICICSP), Weihai, China, pp. 126–129, doi: 10.1109/ICICSP48821.2019.8958581.
Jiang, X. and Wu, S. (2020), «A Novel Parameter Estimation for Polynomial Phase Signals Using the Spectrum Phase», IEEE Signal Processing Letters, Vol. 27, рр. 1919–1923, doi: 10.1109/LSP.2020.3032895.
Jiang, X., Wu, S., Chen, Y. and Qiu, L. (2021), «Parameter Estimation for Sinusoidal Frequency-Modulated Signals Using Phase Modulation», IEEE Signal Processing Letters, Vol. 28, рр. 76–80, doi: 10.1109/LSP.2020.3045881.
Tsyporenko, V.H. (2011), «Analiz shyryny spektra radiosyhnalu z nevidomym fazovym spektrom», Visnyk ZhDTU. Tekhnichni nauky, No. 4 (59), рр. 106–111.
Список використаної літератури:
Rembovsky A.M. Radio monitoring / A.M. Rembovsky, A.V. Ashikhmin, V.A. Kozmin. – Springer, 2019. – 467 p.
Слободянюк П.В. Довідник з радіомоніторингу / П.В. Слободянюк, В.Г. Благодарний, В.С. Ступак ; під. заг. ред. П.В. Слободянюка. – Ніжин : ТОВ «Аспект-Поліграф», 2008. – 588 с.
Improving the accuracy and performance speed of the digital spectral-correlation method for measuring delay in radio signals and direction finding / A.Sabibolda, V.Tsyporenko, V.Tsyporenko and other // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2022. – Vol. 1, No. 9 (115). – Р. 6–14. DOI: 10.15587/1729-4061.2022.252561.
Improving the accuracy of a digital spectral correlation-interferometric method of direction finding with analytical signal reconstruction for processing an incomplete spectrum of the signal / N.Smailov, V.Tsyporenko, A.Sabibolda and other // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2023. – Vol. 5, No. 9 (125). – P. 14–25. DOI: 10.15587/1729-4061.2023.288397.
Streamlining digital correlation-interferometric direction finding with spatial analytical signal / N.Smailov, V.Tsyporenko, A.Sabibolda and other // Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska. – 2024. – № 14 (3). – Р. 43–48. DOI: 10.35784/iapgos.6177.
Ципоренко В.В. Експериментальне дослідження точності безпошукових методів спектрального кореляційно-інтерферометричного радіопеленгування / В.В. Ципоренко, В.Г. Ципоренко, В.В. Чухов // Технічна інженерія. – 2023. – № 2 (92). – С. 199–206.
Цифровий спектрально-кореляційний метод оцінки затримки прийому радіосигналу та пеленгування / В.Г. Ципоренко, В.В. Ципоренко, А.В. Андреев, А.М. Сабіболда // Технічна інженерія. – 2021. – № 2 (88). – С. 113–121.
Xu X. A Low Complexity Estimator of Hyperbolic Frequency Modulated Signals / X.Xu, X.Jiang // IEEE Signal Processing Letters. – 2023. – Vol. 30. – Р. 1797–1801. DOI: 10.1109/LSP.2023.3338057.
High-Precision Time Delay Estimation Algorithm of Wideband Signal with Low Signal-to-noise Ratio / Y.Jian, L.Jian, Z.Jun and other // IEEE 2nd International Conference on Information Communication and Signal Processing (ICICSP). – Weihai, China, 2019. – Р. 126–129. DOI: 10.1109/ICICSP48821.2019.8958581.
Jiang X. A Novel Parameter Estimation for Polynomial Phase Signals Using the Spectrum Phase / X.Jiang, S.Wu // IEEE Signal Processing Letters. – 2020. – Vol. 27. – P. 1919–1923. DOI: 10.1109/LSP.2020.3032895.
Parameter Estimation for Sinusoidal Frequency-Modulated Signals Using Phase Modulation / X.Jiang, S.Wu, Y.Chen, L.Qiu // IEEE Signal Processing Letters. – 2021. – Vol. 28. – P. 76–80. DOI: 10.1109/LSP.2020.3045881.
Ципоренко В.Г. Аналіз ширини спектра радіосигналу з невідомим фазовим спектром / В.Г. Ципоренко // Вісник ЖДТУ. Технічні науки. – 2011. – № 4 (59). – С. 106–111.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Валентин Григорович Ципоренко, Віталій Валентинович Ципоренко, Владислав Вікторович Чухов, Олександр Володимирович Андреєв
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
