Classificação automática da modulação de sinais digitais em R.F.

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Classificação automática da

modulação de sinais digitais em R.F.

Manuel Carlos Baptista,

ICP-ANACOM

Nuno Borges Carvalho

,

IT-Universidade de Aveiro 2º Congresso do comité português da URSI

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ÍNDICE

1. Motivação

1.1. Gestão do espectro

1.2. Militares – Vigilância de sinais 1.3. Sistemas comerciais emergentes

1.3.1 Software Defined Radio 1.3.2 Cognitive Radio

2. Modulação de sinais digitais

3. Classificação automática da modulação de sinais digitais

4. Analisadores de espectro

Classificação automática da modulação de sinais

digitais em R.F.

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Classificação automática da modulação de sinais

digitais em R.F.

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Solicitações recebidas pela Monitorização e Controlo de Espectro (MCE) do ICP-ANACOM no ano de 2007

35%

65%

Solicitações diversas

1. Motivação I

1.1. Gestão do espectro

Verificação de conformidades

Identificação de fontes de sinal

Interferentes

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• Os “sinais amigáveis”

devem ser recebidos em

segurança, enquanto os “hostis” devem ser localizados e

identificados.

• Por questões de localização do receptor interceptor e de

visibilidade da antena, na vigilância de sinais, não é

efectuada uma recepção óptima do sinal.

1. Motivação II

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• SDR significa uma revolução na componente tradicional da electrónica de Rádio-Frequência, modificando os sistemas "monolíticos" actuais (que apenas "sintonizam" e "descriminam" sinais em portadoras específicas) para sistemas em que a "discriminação" e "sintonia" são adaptáveis por "software", dispondo o "terminal" de métodos para "descobrir" sobre

que "sistema" se encontra a fim de se auto-adaptar (mudando de

"módulo" ou fazendo "download" do módulo adequado à transmissão rádio).

1. Motivação III

1.3. Sistemas comerciais emergentes 1.3.1. Software Defined Radio

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1. Motivação IV

1.3. Sistemas comerciais emergentes

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2. Modulação de sinais digitais

Classificação automática da modulação de sinais

(9)

• ASK – AMPLITUDE SHIFT KEYING

• PSK – PHASE SHIFT KEYING

• FSK – FREQUENCY SHIFT KEYING

2. Modulação de sinais digitais I

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• Maior Imunidade ao ruído.

• Maior robustez às condições adversas do canal.

• Melhor capacidade de multiplexagem da informação.

• Maior segurança.

• Associada a correctores de erros, permitem detectar ou

até corrigir possíveis erros.

• Capacidade de re-desenho de todo o sistema apenas por

alteração de software.

2. Modulação de sinais digitais II

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SERVIÇO

SISTEMA

MODULAÇÃO

Serviço Móvel Terrestre TETRA, GSM, DECT, UMTS π/4DQPSK, GMSK, BPSK, QPSK, HPSK

Serviço Móvel Marítimo Sistema Navtex, NBDP,

Sistema GMDSS, MSI FSK, PSK

Serviço Fixo por Satélite BPSK, QPSK

Serviço Radiodifusão

Televisiva Digital SR/DVB-T QAM

Serviço Radiodifusão Sonora

Digital SR/T-DAB QPSK

Serviço Radiodifusão Sonora

Digital SR/DRM QAM, OFDM

2. Modulação de sinais digitais III

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Caracterização dos sistemas de comunicações

digitais pode ser dividida em 4 categorias:

• Potência

• Frequência

• Tempo

• Qualidade da Modulação

2. Modulação de sinais digitais IV

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0000

Em comunicações digitais, os sinais são geralmente expressos em termos

de In-phase (I) e Quadrature (Q), uma representação rectangular do

diagrama polar.

{

Valor Q

Valor I

Representação I/Q

2. Modulação de sinais digitais V

(14)

2. Modulação de sinais digitais VI

2.6. Qualidade da Modulação 2.6.1. Tx versus RX

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MAGNITUDE DO VECTOR ERRO (EVM)

0011 0010

2. Modulação de sinais digitais VII

2.6. Qualidade da Modulação 2.6.2. EVM

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3. Classificação automática da

Modulação de Sinais Digitais

?

Classificação automática da modulação de sinais

digitais em R.F.

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• É suposto efectuar a escolha correcta do formato de

modulação do sinal de entrada, ou, decidir que o formato

de modulação não pode ser reconhecido.

• A escolha é efectuada num intervalo de observação

curto.

• Capacidade de reconhecer os diversos formatos de

modulação em diversos ambientes, com variadas

condições de propagação.

• Funcionamento em tempo real.

REQUISITOS

3. Classificação da Modulação I

(18)

• Baseados na função de verosimilhança

(Likelihood Function) – estatística.

• Baseados nas características do sinal.

Estudos desenvolvidos

3. Classificação da Modulação II

(19)

3. Classificação da Modulação III

3.2. Estudos Desenvolvidos 3.2.1. Verosimilhança

(20)

3. Classificação da Modulação IV

3.2. Estudos Desenvolvidos

(21)

3. Classificação da Modulação V

3.2. Estudos Desenvolvidos 3.2.3. Wavelet de Haar

(22)

Cicloestacionariedade

Magnitude da superfície da correlação espectral para: A) BPSK com código Manchester.

3. Classificação da Modulação VI

(23)

3. Classificação da Modulação VII

(24)

3. Classificação da Modulação VIII

(25)

4. Analisadores de Espectro

Classificação automática da modulação de sinais

(26)

SA

VSA

RTSA

4. Analisadores de Espectro

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5. Conclusões de futuras orientações

Classificação automática da modulação de sinais

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• A existência da necessidade de efectuar a classificação da modulação de sinais digitais em actividades específicas decorrentes da gestão do espectro, na vigilância de sinais por parte dos militares e por os novos sistemas emergentes que fazem uso da tecnologia SDR.

• Os estudos para a classificação automática da modulação são desenvolvidos com base em 2 aproximações: Função Verosimilhança e Características do Sinal.

• Apresentado um Classificador Automático da Modulação, com estrutura modular, que faz aproveitamento das várias técnicas anteriormente desenvolvidas.

• Foram introduzidos nos modernos Analisadores de Espectro processadores de sinais digitais e micro processadores, o que permite aos mesmos ter