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基于四阶相关的时分多址调制数据独特码盲识别

江桦 宋凯飞 邹坤衡 孙鹏 巩克现 张玲 王玮

江桦, 宋凯飞, 邹坤衡, 孙鹏, 巩克现, 张玲, 王玮. 基于四阶相关的时分多址调制数据独特码盲识别[J]. 电子与信息学报, 2024, 46(7): 2803-2811. doi: 10.11999/JEIT230935
引用本文: 江桦, 宋凯飞, 邹坤衡, 孙鹏, 巩克现, 张玲, 王玮. 基于四阶相关的时分多址调制数据独特码盲识别[J]. 电子与信息学报, 2024, 46(7): 2803-2811. doi: 10.11999/JEIT230935
Wang Jun, Zhao Yi-Nan, Qiao Xiao-Lin. A Sparse Target-scenario Determination Strategy Based on Compressive Sensing for Active Radar in the Line of Sight[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2014, 36(8): 1978-1984. doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01936
Citation: JIANG Hua, SONG Kaifei, ZOU Kunheng, SUN Peng, GONG Kexian, ZHANG Ling, WANG Wei. Unique Words Blind Identification of Time Division Multiple Access Modulated Data Based on Fourth Order Correlation[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2024, 46(7): 2803-2811. doi: 10.11999/JEIT230935

基于四阶相关的时分多址调制数据独特码盲识别

doi: 10.11999/JEIT230935
基金项目: 国家重点研发计划(2019QY0302),国家自然科学基金(61901417)
详细信息
    作者简介:

    江桦:男,教授,硕士生导师,博士生导师,研究方向为通信信号处理、信号检测和电子对抗

    宋凯飞:男,硕士生,研究方向为通信信号分析与处理

    邹坤衡:男,博士生,研究方向卫星信号处理、无线电测向

    孙鹏:男,副教授,硕士生导师,研究方向为消息传递与因子图理论、卫星通信与电子对抗

    巩克现:男,教授,硕士生导师,博士生导师,研究方向为通信信号分析、信道编码和目标态势感知

    张玲:女,副教授,研究方向为网络安全

    王玮:女,副教授,硕士生导师,研究方向为通信信号处理

    通讯作者:

    孙鹏 iepengsun@zzu.edu.cn

  • 中图分类号: TN911

Unique Words Blind Identification of Time Division Multiple Access Modulated Data Based on Fourth Order Correlation

Funds: The National Key Research and Development Program of China (2019QY0302), The National Natural Science Foundation of China (61901417)
  • 摘要: 针对非合作通信中时分多址(TDMA)信号的独特码(UW)盲识别问题,该文首次提出分布式独特码的盲识别算法。区别于比特层的独特码识别算法,该文分别针对集中式独特码和分布式独特码,提出面向调制数据不同窗口之间相关性的波形层独特码识别算法。算法利用独特码的一致性与相关性,分两步进行,首先通过差分累积消除不同突发信号间频偏与相偏的影响,来纵向对齐各个突发信号的独特码,然后通过多层差分共轭4阶相关算法识别出独特码的位置和长度。仿真分析了不同突发个数、信噪比和有无频偏相偏情况下算法的性能,验证了波形层识别独特码的有效性,针对集中式独特码和分布式独特码,所提算法在信噪比为5 dB时均达到了95%以上的识别率,具有一定的工程应用价值。
  • 图  1  集中式独特码TDMA信号帧结构

    图  2  分布式独特码TDMA信号帧结构

    图  3  TDMA信号波形层独特码识别整体流程图

    图  4  集中式独特码未对齐的TDMA信号结构图

    图  5  集中式独特码对齐的TDMA信号结构图

    图  6  分布式独特码未对齐的信号结构图

    图  7  分布式独特码对齐的信号结构图

    图  8  6 dB信噪比下集中式独特码TDMA信号归一化4阶相关值

    图  9  6 dB信噪比下分布式独特码TDMA信号归一化4阶相关值

    图  10  不同突发个数下独特码识别率

    图  11  不同信噪比、有无频偏与相偏下独特码识别率

    图  12  不同信噪比下各算法独特码识别率对比

    算法1 集中式独特码盲识别算法
     输入:接收信号rn个突发的粗起始位置s1,s2,,sn,对齐所
     用数据长度L0,判决阈值th
     输出:独特码起止位置
     (1)B1=r(s1,s1+1,,s1+L01)
     (2)for k=2,3,,n do
     (3)  for m=c,c+1,,c1,c do(其中[c,c]假设为延
     迟范围)
     (4)   Bmk=r(sk+m,sk+m+1,,sk+m+L01)
     (5)   利用式(9)计算R1k(m)
     (6)  end for
     (7)  R1k(m)的最大值对应的mB1Bk之间的延迟;
     (8)end for
     (9) 令已对齐独特码的n个突发信号纵向排列;
     (10) for i=2,3,,L0w01 do
     (11) 利用式(17)计算Corr(i),并进行能量归一化;
     (12) if Corr(i) > th then
     (13) 认为i所处位置为独特码的一部分;
     (14) end if
     (15)end for
     (16)判断出集中式独特码位置;
    下载: 导出CSV
    算法2 分布式独特码盲识别算法
     输入:接收信号rn个突发的粗起始位置s1,s2,,sn,对齐所
     用数据长度L0,判决阈值th
     输出:独特码起止位置及分布格式
     (1) B1=r(s1,s1+1,,s1+L01)
     (2) for k=2,3,,n do
     (3)  for m=c,c+1,,c1,c do
     (4)  Bmk=r(sk+m,sk+m+1,,sk+m+L01)
     (5)   for N=N1,N1+1,,N2 do
     (6)    for H=H1,H1+1,,H2 do
     (7)     利用式(14)计算R1k(m,N,H)
     (8)    end for
     (9)   end for
     (10) end for
     (11) R1k(m,N,H)的最大值对应的mB1Bk的延迟;
     (12)end for
     (13) 令已对齐独特码的n个突发信号纵向排列;
     (14) for i=2,3,,L0w01 do
     (15) 利用式(17)计算Corr(i),并进行能量归一化;
     (16) if Corr(i) > th then
     (17) 认为i所处位置为独特码的一部分;
     (18) end if
     (19) end for
     (20) 判断出分布式独特码位置以及分布格式;
    下载: 导出CSV

    表  1  突发信号格式统计

    TDMA信号 突发信号格式
    集中式独特码TDMA信号1 128独特码采样点+不定长度数据
    集中式独特码TDMA信号2 256独特码采样点+不定长度数据
    分布式独特码TDMA信号1 16独特码采样点+104数据采样点+···+16独特码采样点+104数据采样点
    分布式独特码TDMA信号2 32独特码采样点+208数据采样点+···+32独特码采样点+208数据采样点
    下载: 导出CSV

    表  2  6 dB信噪比下独特码识别结果统计

    TDMA信号识别结果
    集中式独特码TDMA信号1独特码长度为127个采样点
    集中式独特码TDMA信号2独特码长度为259个采样点
    分布式独特码TDMA信号1每个模块为16个独特码采样点+104个数据采样点
    分布式独特码TDMA信号2每个模块为31个独特码采样点+209个数据采样点
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-29
  • 修回日期:  2023-12-01
  • 网络出版日期:  2023-12-07
  • 刊出日期:  2024-07-29

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