نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

آشکارسازی کور سیگنالهای مخابرات ماهواره ای مبتنی بر مدولاسیون کلیدزنی قطبش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه جنگ الکترونیک، دانشکده برق جنگ الکترونیک و سایبری، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران، ایران
10.22034/joeds.2026.577502.1119
چکیده
در این پژوهش، مسئله آشکارسازی کور مدولاسیون کلیدزنی قطبش در حضور نویز AWGN و در کنار سایر مدولاسیون‌های متداول در مخابرات ماهواره‌ای (PSK و QAM) مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به اهمیت امنیت و مقاومت در برابر اخلال در لینک‌های ماهواره‌ای، مدولاسیون POLSK به‌عنوان گزینه‌ای نوین با قابلیت ذخیره‌سازی اطلاعات در بعد قطبش مطرح می‌شود. بدین منظور، بردارهای استوکس استخراج‌شده از سیگنال دریافتی به‌عنوان ورودی به دو معماری یادگیری عمیق شامل شبکه پرسپترون چندلایه (MLP) و شبکه عصبی کواترنیونی (QNN) اعمال شد و عملکرد این دو آشکارساز از منظر دقت طبقه‌بندی و ماتریس درهم‌ریختگی در بازه‌ SNR صفر تا 20dB ارزیابی گردید. به منظور ارزیابی جامع، یک مجموعه داده شامل حدود شش میلیون نمونه بردار استوکس برای هر کلاس تولید شد. نتایج شبیه‌سازی بر روی پایگاه داده ترکیبی شامل سیگنال‌های POLSK، PSK، QAM و نویز نشان می‌دهد که شبکه QNN با بهره‌گیری از ماهیت جبری کواترنیونی و مدل‌سازی هم‌بستگی بین مؤلفه‌های چندبعدی بردار استوکس، عملکرد بسیار بهتری نسبت به MLP دارد. این شبکه توانست به میانگین دقت کلی 8/95درصد در کل بازه SNR دست یابد و خطای طبقه‌بندی را به ویژه در تفکیک POLSK از سایر مدولاسیون‌ها به حداقل برساند. بررسی ماتریس‌های درهم‌ریختگی نشان می‌دهد که QNN برخلاف شبکه MLP قادر به تفکیک مؤثر کلاس POLSK از سایر مدولاسیون‌ها و نویز است. و به‌عنوان گزینه‌ای مناسب‌تر برای آشکارسازی کور در کاربردهای عملی مخابرات ماهواره‌ای معرفی می‌گردد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Blind Detection of Satellite Communication Signals Based on Polarization Shift Keying Modulation

نویسندگان English

Mostafa Amiri
hamed ahmadian yazdi
خدادادی Khodadadi
Electronic Warfare Department, Faculty of Electrical, Electronic and Cyber ​​Warfare, Imam Hossein (AS) University, Tehran, Iran
چکیده English

In this research, the problem of blind detection of Polarization Shift Keying (POLSK) modulation is investigated in the presence of Additive White Gaussian Noise (AWGN) and alongside other common satellite communication modulations (PSK and QAM). Given the critical importance of security and anti-jamming capabilities in satellite links, POLSK emerges as a novel alternative capable of embedding information within the polarization domain. To this end, Stokes vectors extracted from the received signals were utilized as input features for two deep learning architectures: a Multilayer Perceptron (MLP) and a Quaternion Neural Network (QNN). The detection performance of these models was evaluated based on classification accuracy and confusion matrices over a SNR range of 0 to 20 dB. For a comprehensive evaluation, a large-scale dataset comprising approximately six million Stokes vector samples per class was generated. Simulation results on the combined dataset—including POLSK, PSK, QAM, and noise—demonstrate that the QNN significantly outperforms the MLP by leveraging quaternion algebra and effectively modeling the multidimensional correlations among the Stokes vector components. The QNN architecture achieved an average overall accuracy of 95.8% across the entire SNR range, substantially minimizing classification errors, particularly in isolating POLSK from other modulations. Furthermore, analysis of the confusion matrices reveals that the QNN, unlike the PMLP, is highly capable of discriminating the POLSK class from interference and noise, establishing it as a highly robust and suitable candidate for blind detection in practical satellite communication applications.

کلیدواژه‌ها English

آشکارسازی کور
قطبش
یادگیری عمیق
کواترنیونی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 20 شهریور 1405