نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

جداسازی سیگنال‌های متداخل زمان- فرکانس در ارتباط ماهواره‌ای CNC با استفاده از الگوریتم ویتربی توسعه یافته

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه جنگ الکترونیک، دانشکده مهندسی برق، ارتباطات و جنگ الکترونیک، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران
2 پژوهشگاه ارتباطات و فناوری اطلاعات، تهران، ایران
10.22034/joeds.2025.498031.1076
چکیده
در سال‌های اخیر، ارتباطات ماهواره‌ای مبتنی بر فناوری CNC به دلیل استفاده بهینه از پهنای باند بسیار مورد توجه قرار گرفته است. ولی تحلیل این نوع ارتباطات در گیرنده‌های غیرهمکار، به سبب ماهیت تداخل زمان-فرکانس با چالش‌های زیادی همراه شده است. به‌علاوه، در این مسئله اطلاعاتی از پارامترهای سیگنالی در دسترس نیست. تاکنون، روش‌هایی برای جداسازی این سیگنال‌های متداخل در گیرنده‌های غیرهمکار پیشنهاد شده است. اما همه روش‌های پیشنهادی با آگاهی از پارامترهای سیگنالی نظیر آفست فاز و فرکانس و تأخیر و تضعیف دامنه سیگنال انجام می‌شوند. در این مقاله پس از مدل‌سازی ریاضی سیگنال دریافتی در گیرنده غیرهمکار، تخمین پارامترهای سیگنالی با استفاده از آمارگان‌های مرتبه بالای مدل سیگنال دریافتی محاسبه شده است. در ادامه، فرایند جداسازی توسط ساختاری پیشنهادی به نام "الگوریتم ویتربی توسعه یافته" انجام شده است. در این ساختار از الگوریتم ویتربی با هدف رفع ابهام تخمین آفست‎های فازی به کمک آمارگان‌های مرتبه بالا و همچنین تخمین نهایی دنباله سمبل‌های متداخل زمان- فرکانس استفاده شده است. مقایسه و ارزیابی‌ها برای سیگنال‌های متداخل با دو مدولاسیون BPSK و QPSK نشان می‌دهد، تخمین پارامترها تأثیر به‌سزایی در نرخ خطای دنباله سمبل‌های آشکارسازی شده دارد به‌طوری که در نسبت سیگنال به نویزهای بالاتر از صفر نرخ خطای سمبل (SER) با شیب بیشتری در روش پیشنهادی نسبت به الگوریتم پردازش در هر بازمانده (PSP) کاهش می‌یابد. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد، نرخ خطای سمبل در روش پیشنهادی در سیگنال به نویز 30dB برای مدولاسیون BPSK به میزان 30 درصد و برای مدولاسیون QPSK به میزان 60 درصد کاهش می‌یابد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Separation of Interfering Time-Frequency Signals in CNC Satellite Communication Using the Extended Viterbi algorithm

نویسندگان English

Morteza Babaei 1
Habib Alizadeh 1
Mohsen Rezaee Kheirabadi 2
1 Electronic Warfare Department, Faculty of Electrical Engineering, Communications and Electronic Warfare, Imam Hossein University, Tehran, Iran
2 ICT Research Institute, Tehran, Iran
چکیده English

In recent years, the new technology of satellite communication based on CNC has received much attention due to the optimal bandwidth usage. In this communication, the Cooperative receivers can save up to half of the bandwidth despite co-band interference and without reducing efficiency. However, the analysis of this type of communication in non-cooperative receivers is associated with many challenges due to the nature of time-frequency interference. Additionally, in this problem, no information about signal parameters is not available. So far, methods have been proposed to separate these interfering signals. However, all of the proposed methods are performed with knowledge of signal parameters such as phase and frequency offset, delay, and signal amplitude attenuation. In this article, after the mathematical modeling of the received signal in the non-cooperative receiver, the Signal parameters estimation is conducted using higher-order statistics of the received signal. Next, the separation process is performed by a proposed structure called the "Extended Viterbi algorithm". In this structure, the Viterbi algorithm has been used with the aim of solving the ambiguity of estimating phase offsets as well as the final estimation of two sequences of interfereing time-frequency symbols. The comparison and evaluations for interfering signals with two modulations BPSK and QPSK show that, parameters estimation has a significant impact on the error rate of the detected symbol, such that at signal-to-noise ratios higher than zero, the symbol error rate (SER) decreases more steeply in the proposed method than in the Per-Survivor Processing (PSP) algorithm. The simulation results show that the symbol error rate in the proposed method at a signal-to-noise ratio of 30 dB for BPSK modulation is reduced by 30% and for QPSK modulation by 60%. However, in the proposed method, the complexity of the separation method increases by 2^2L with increasing the modulation order.

کلیدواژه‌ها English

CNC Satellite Communication
High-Order Statistics
Time-Frequency Interference
Viterbi Algorithm