Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2019, № 12 · RADIO ENGINEERING

Detection of coherent sequence of rectangular shape ultra-wideband quasi-radio signal

I.E. Korchagin1,2, K.D. Titov1,2, O.N. Zavalishina1,2

1 Воронежский государственный университет, Voronezh, Russia
2 Voronezh State University, Russia
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2019.12.7 UDC 621.396 EDN FWDTEF

Abstract

The most plausible algorithm for detecting a coherent sequence of ultra-wideband (UWB) quasi-radio signals (QRS) of rectangular shape with unknown amplitude and initial phase observed against the background of Gaussian white noise is researched. Among the many UWB signals, a separate most promising class was identified - UWB QRS, the structure of which is similar to narrowband radio signals, but the condition of relative narrowband is not fulfilled for them. It was assumed that the amplitudes and phases of the signal are unknown on the receiving side, but are the same for all pulses of the sequence (coherent sequence). The problem of detecting a sequence of signals against a background of white Gaussian noise was interpreted as a detection problem in the case of multichannel reception. The channels are spaced in time, and the noise in different channels is statistically independent. The structure of the detector was synthesized by the maximum likelihood method and its statistical characteristics were found. The efficiency of detection of the sequence of UWB QRS and the sequence of narrowband radio signals are compared. These results allow us to build an optimal sequence detector of UWB QRS, taking into account the non-narrowband nature of the pulses.

  • сверхширокополосный
  • квазирадиосигнал
  • последовательность квазирадиосигналов
  • сверхкороткий импульс
  • обнаружение
  • оценка параметров
  • ultra-wideband
  • quasi-radio signal
  • the sequence of quasi-radio signals
  • ultrashort pulse
  • detection
  • estimation of parameters
Аннотация (на русском)

Обнаружение когерентной последовательности сверхширокополосных квазирадиосигналов прямоугольной формы

Рассмотрен максимально правдоподобный алгоритм обнаружения когерентной последовательности сверхширокополосных (СШП) квазирадиосигналов (КРС) прямоугольной формы с неизвестными амплитудой и начальной фазой, наблюдаемой на фоне гауссовского белого шума. Среди множества СШП сигналов был выделен отдельный наиболее перспективный класс - СШП КРС, структура которых подобна узкополосным радиосигналам, но условие относительной узкополосности для них не выполняется. Полагалось, что амплитуды и фазы сигнала неизвестны на приёмной стороне, но одинаковы для всех импульсов последовательности (когерентная последовательность). Задача обнаружения последовательности сигналов на фоне гауссовского белого шума была интерпретирована как задача обнаружения при многоканальном приёме. Каналы при этом разнесены во времени, а шум в разных каналах статистически независим. В работе была синтезирована структура обнаружителя методом максимального правдоподобия и найдены его статистические характеристики. Выполнено сравнение эффективности обнаружения последовательности СШП КРС и последовательности узкополосных радиосигналов. Приведённые результаты позволяют построить оптимальный обнаружитель последовательности СШП КРС, с учётом неузкополосного характера импульсов.

For citation

Korchagin I.E., Titov K.D., Zavalishina O.N. Detection of coherent sequence of rectangular shape ultra-wideband quasi-radio signal // Journal of Radio Electronics. – 2019. – No. 12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.12.7

References

  1. Хелстром К. Статистическая теория обнаружения сигналов. М.: Издательство иностранной литературы, 1963. 432 с.
  2. Филькенштейн М.И. Основы радиолокации: учебник для вузов. М.: Радио и связь, 1983. 536 с.
  3. Трифонов А.П., Беспалова М.Б. Сверхширокополосное обнаружение цели при зондировании разрывными импульсами // Известия вузов. Радиоэлектроника. 2003. Т.46. №5. С. 3-10.
  4. Трифонов П.А. Обнаружение последовательности сверхширокополосных сигналов с неизвестным временем прихода при наличии узкополосных помех // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2007, Т.10. №1. С. 27-32.
  5. Трифонов А.П., Руднев П.Е. Обнаружение сверхширокополосного квазирадиосигнала на фоне белого шума // Известия вузов. Радиофизика. 2009. Т.52. №9. С. 749-760.
  6. Трифонов А.П., Корчагин Ю.Э., Титов К.Д. Квазиправдоподобное обнаружение сверхширокополосного квазирадиосигнала произвольной формы с неизвестной // Радиотехника. 2016. №6. С. 99-105.
  7. Корчагин Ю.Э., Титов К.Д. Сравнение характеристик алгоритмов обнаружения сверхширокополосных сигналов // Успехи современной радиоэлектроники. - 2016. - №11. С. 193-199.
  8. Трифонов А.П. Эффективность обнаружения одного класса сверхширокополосных сигналов в условиях параметрической априорной неопределенности / А.П. Трифонов, Ю.Э. Корчагин, К.Д. Титов // Журнал технической физики. 2018. №8. С. 1235-1240.
  9. Акимов П.С., Бакут П.А., Богданович В.А. [и др.]. Теория обнаружения сигналов / под ред. П.А. Бакута. М.: Радио и связь, 1984. 440 с.
  10. Куликов Е.И., Трифонов А.П. Оценка параметров сигналов на фоне помех. М.: Сов. радио, 1978. 296 с.
  11. Справочник по специальным функциям / [под ред. М. Абрамовица, И. Стиган]. М.: Наука, 1979. 832 с.