radioelectronicsИзвестия высших учебных заведений России. РадиоэлектроникаJournal of the Russian Universities. Radioelectronics1993-89852658-4794Saint Petersburg Electrotechnical University10.32603/1993-8985-2024-27-6-44-54radioelectronics-952Research ArticleРАДИОЛОКАЦИЯ И РАДИОНАВИГАЦИЯRADAR AND NAVIGATIONМоделирование алгоритмов обработки в полуактивной радиолокационной системе с использованием сигнала 5GSignal Processing in Passive Radar Systems Using 5G: A Simulation Studyhttps://orcid.org/0000-0002-5652-6111НгуенВан ТуанNguyenVan Tuan

Нгуен Ван Туан – специалист по направлению  "Радиоэлектронные системы и комплексы" (2021), аспирант

ул. Хоанг Куок Вьет, д. 236, район Бак Ты Лием, Ханой

Nguyen Van Tuan, Specialist in Specialty "Radioelectronic systems and complexes" (2021), postgraduate student

236, Hoang Quoc Viet St., Bac Tu Liem, Hanoi

hinhthien08@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-3438-1361КутузовВ. М.KutuzovV. M.

Кутузов Владимир Михайлович – доктор технических наук (1997), профессор (1998), профессор кафедры радиотехнических систем; президент университета

ул. Профессора Попова, д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022

Vladimir M. Kutuzov, Dr Sci. (Eng.) (1997), Professor (1998) of the Department of Radio Engineering Systems, President

5 F, Professor Popov St., Saint Petersburg 197022

 

vmkutuzov@etu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6637-2374ВоробьевЕ. Н.VorobevE. N.

Воробьев Евгений Николаевич − кандидат технических наук (2022), доцент кафедры радиотехнических систем; старший научный сотрудник 

д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022

Evgenii N. Vorobev, Cand. Sci. (Eng.) (2022), Associate Professor of the Department of Radio Engineering Systems, Senior Researcher

5 F, Professor Popov St., Saint Petersburg 197022

 

envorobev@etu.ruГосударственный технический университет им. Ле Куй ДонаВьетнамLe Quy Don Technical UniversityViet NamСанкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина)РоссияSaint Petersburg Electrotechnical UniversityRussian FederationНИИ "Прогноз"РоссияResearch Institute "Prognoz"Russian Federation2024271220242764454Copyright © Нгуен В.Т., Кутузов В.М., Воробьев Е.Н., 20242024Нгуен В.Т., Кутузов В.М., Воробьев Е.Н.Nguyen V.T., Kutuzov V.M., Vorobev E.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://re.eltech.ru/jour/article/view/952Введение

Введение. Исследования возможности использования новых телекоммуникационных сигналов в качестве подсвета в полуактивных радиолокационных системах (ПАРЛС) – актуальная задача. Развитие систем связи, в частности появление нового стандарта 5G, открывает новые горизонты для развития ПАРЛС, использующих сигналы передатчиков 5G в качестве подсвета. Теоретический анализ характеристик сигнала 5G в контексте его применения в качестве подсвета в ПАРЛС показывает возможность обеспечения высокого разрешения по дальности и скорости. В данной статье приведены результаты моделирования процесса обработки сигналов в ПАРЛС с помощью сигнала 5G для двух сценариев: с нахождением одиночного объекта и двух объектов в области наблюдения. Поскольку ввиду пока еще ограниченного использования сети 5G на территории России экспериментальные исследования затруднены, моделирование процесса обработки сигнала в ПАРЛС с помощью 5G – актуальная задача.

Цель работы

Цель работы. Анализ нисходящего сигнала 5G и моделирование обработки сигналов в ПАРЛС от источника подсвета 5G в разных сценариях.

Материалы и методы

Материалы и методы. Для достижения поставленной цели использовались основы теории обработки сигналов в ПАРЛС, стандарт и структура 5G, модель канала распространения сигнала 5G, сравнительный анализ. Расчет взаимной функции неопределенности ПАРЛС с использованием сигнала 5G проведен с помощью компьютерного моделирования.

Результаты

Результаты. Проведено моделирование процесса обработки сигналов в разных сценариях. Результаты показывают, что ПАРЛС с использованием сигнала 5G способна обнаруживать цели с хорошим разрешением как по дальности, так и по скорости.

Заключение

Заключение. Результаты моделирования дополнительно подтверждают возможность эффективного использования сигнала подсвета 5G в ПАРЛС с целью мониторинга на относительно небольших территориях.

Introduction

Introduction. Research into the potential use of new telecommunication signals for illumination in passive radar systems is an important task. The development of communication technologies, particularly the emergence of 5G, offers opportunities for the advancement of passive radar systems that utilize 5G transmitters as illuminators. A theoretical analysis of the 5G signal characteristics in the context of its use for illumination in passive radar systems reveals the potential for high resolution in terms of range and velocity. This article presents the results of simulations of the signal processing process in passive radar systems using a 5G signal for two scenarios: with the presence of a single object and two objects in the observation field. The limited availability of 5G networks in Russia impedes experimental studies. Therefore, simulation of the signal processing process in passive radar systems using 5G signals for object illumination is a relevant task.

Aim

Aim. Analysis of 5G downlink signal and simulation of signal processing in passive radar with 5G illumination source in different scenarios.

Materials and methods

Materials and methods. The theory of signal processing in semi-active radar, 5G standard and structure, a model of the 5G signal propagation channel, and comparative analysis were used. The calculation of the cross-ambiguity function of the passive radar using the 5G signal was carried out by computer simulation.

Results

Results. The conducted simulation of the signal processing process in different scenarios found that passive radar using a 5G signal is capable of detecting targets with good resolution in terms of both range and velocity.

Conclusion

Conclusion. The simulation results further support the potential for effective use of the 5G illumination signal in passive radar for monitoring purposes in relatively small areas.

взаимная функция неопределенностиполуактивная радиолокацияпассивный когерентный радиолокаторсеть 5Gсигнал подсветаcross-ambiguity functionpassive radarpassive coherent radar5G networkillumination signalReferencesRange Resolution Improvement of GNSS-Based Passive Radar via Incremental Wiener Filter / Z. He, Y. Yang, W. Chen, D. Weng // IEEE Geoscience and Remote Sensing Let. 2022. Vol. 19. P. 1–5. Art. № 4020005. doi: 10.1109/LGRS.2021.3130062He Z., Yang Y., Chen W., Weng D. Range Resolution Improvement of GNSS-Based Passive Radar via Incremental Wiener Filter. IEEE Geoscience and Remote Sensing Let. 2022, vol. 19, art. no. 4020005, pp. 1–5. doi: 10.1109/LGRS.2021.3130062DVB-T Receiver Independent of Channel Allocation, With Frequency Offset Compensation for Improving Resolution in Low Cost Passive Radar / P.-J. Gómez-del-Hoyo, M.-P. Jarabo-Amores, D. Mata-Moya, N. del-ReyMaestre, M. Rosa-Zurera // IEEE Sensors J. 2020. Vol. 20, no. 24. P. 14958–14974. doi: 10.1109/JSEN.2020.3011129Gómez-del-Hoyo P.-J., Jarabo-Amores M.-P., Mata-Moya D., del-Rey-Maestre N., Rosa-Zurera M. DVB-T Receiver Independent of Channel Allocation, With Frequency Offset Compensation for Improving Resolution in Low Cost Passive Radar. IEEE Sensors J. 2020, vol. 20, no. 24, pp. 14958–14974. doi: 10.1109/JSEN.2020.3011129Exploitation of Long Coherent Integration Times to Improve Drone Detection in DVB-S based Passive Radar / T. Martelli, O. Cabrera, F. Colone, P. Lombardo // IEEE Radar Conf. (RadarConf20), Florence, Italy, 21–25 Sept. 2020. IEEE, 2020. P. 1–6. doi: 10.1109/RadarConf2043947.2020.9266624Martelli T., Cabrera O., Colone F., Lombardo P. Exploitation of Long Coherent Integration Times to Improve Drone Detection in DVB-S based Passive Radar. IEEE Radar Conf. (RadarConf20), Florence, Italy, 21–25 Sept. 2020. IEEE, 2020, pp. 1–6. doi: 10.1109/RadarConf2043947.2020.9266624Gomez-Del-Hoyo P., Gronowski K., Samczynski P. The STARLINK-based passive radar: preliminary study and first illuminator signal measurements // 23rd Intern. Radar Symp. (IRS), Gdansk, Poland, 12–14 Sept. 2022. IEEE, 2022. P. 350–355. doi: 10.23919/IRS54158.2022.9905046Gomez-Del-Hoyo P., Gronowski K., Samczynski P. The STARLINK-Based Passive Radar: Preliminary Study and First Illuminator Signal Measurements. 23rd Intern. Radar Symp. (IRS), Gdansk, Poland, 12–14 Sept. 2022. IEEE, 2022, pp. 350–355. doi: 10.23919/IRS54158.2022.9905046Passive Radar Architecture based on Broadband LEO Communication Satellite Constellations / R. Blázquez-García, M. Ummenhofer, D. Cristallini, D. O'Hagan // IEEE Radar Conf., New York, USA, 21– 25 March 2022. IEEE, 2022. P. 1–6. doi: 10.1109/RadarConf2248738.2022.9764342Blázquez-García R., Ummenhofer M., Cristallini D., O'Hagan D. Passive Radar Architecture based on Broadband LEO Communication Satellite Constellations. IEEE Radar Conf., New York, USA, 21–25 March 2022. IEEE, 2022, pp. 1–6. doi: 10.1109/RadarConf2248738.2022.9764342LTE-based passive radars and applications: a review / P. K. Rai, A. Kumar, M. Z. A. Khan, L. R. Cenkeramaddi // Intern. J. of Remote Sensing. 2021. Vol. 42, iss. 19. P. 7489–7518. doi: 10.1080/01431161.2021.1959669Rai P. K., Kumar A., Khan M. Z. A., Cenkeramaddi L. R. LTE-Based Passive Radars and Applications: A Review. Intern. J. of Remote Sensing. 2021, vol. 42, iss. 19, pp. 7489–7518. doi: 10.1080/01431161.2021.1959669Passive Radar Imaging Based on Multistatic Combination of Starlink and OneWeb Illumination / R. Blázquez-García, T. Hauschild, P. Markiton, M. Ummenhofer, V. Seidel, D. Cristallini // IEEE Radar Conf. (RadarConf24), Denver, USA, 06–10 May 2024. IEEE, 2024. P. 1–6. doi: 10.1109/RadarConf2458775.2024.10548646Blázquez-García R., Hauschild T., Markiton P., Ummenhofer M., Seidel V., Cristallini D. Passive Radar Imaging Based on Multistatic Combination of Starlink and OneWeb Illumination. IEEE Radar Conf. (RadarConf24), Denver, USA, 06–10 May 2024. IEEE, 2024, pp. 1–6. doi: 10.1109/RadarConf2458775.2024.10548646Анализ возможностей использования сигналов подсвета 5G в полуактивной радиолокационной системе / В. М. Кутузов, В. И. Веремьев, Н. Туан, Е. Н. Воробьев // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2024. Т. 27, № 1. С. 67–78. doi: 10.32603/1993-8985-2024-27-1-67-78Kutuzov V. M., Veremyev V. I., Nguyen Van Tuan, Vorobev E. N. Feasibility Study of Using 5G Signals for Illumination Purposes in Passive Radar. J. of the Russian Universities. Radioelectronics. 2024, vol. 27, no. 1, pp. 67–78. doi: 10.32603/1993-8985-2024-27-1-67-78 (In Russ.)3GPP TS 38.104 ver. 16.6.0 Release 16. URL: https://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/138100_138199/138104/16.06.00_60/ts_138104v160600p.pdf (дата обращения 02.10.2024)3GPP TS 38.104 ver. 16.6.0 Release 16. Available at: https://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/138100_138199/138104/16.06.00_60/ts_138104v160600p.pdf(accessed 02.10.2024)3GPP TS 38.211 ver. 16.6.0 Release 16. URL: https://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/138200_138299/138211/16.06.00_60/ts_138211v160600p.pdf (дата обращения 02.10.2024)3GPP TS 38.211 ver. 16.6.0 Release 16. Available at: https://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/138200_138299/138211/16.06.00_60/ts_138211v160600p.pdf (accessed 02.10.2024)Пассивная когерентная радиолокация / А. В. Бархатов, В. И. Веремьев, Е. Н. Воробьев и др. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2016. 163 с.Barkhatov A. V., Veremyev V. I., Vorobev E. N., Konovalov A. A., Kovalev D. A., Kutuzov V. M., Mikhailov V. N. Passivnaya kogerentnaya radiolokaciya [Passive Coherent Radar]. St Petersburg, Izd-vo SPbGETU "LETI", 2016, 163 p. (In Russ.)Griffiths H. D., Baker C. J. An introduction to passive radar. London: Artech House, 2017. 215 p.Griffiths H. D., Baker C. J. An Introduction to Passive Radar. London, Artech House, 2017, 215 p.Farhang-Boroujeny B. Adaptive filters theory and applications. Chichester, West Sussex, United Kingdom: John Wiley & Sons, 2013. 802 p.Farhang-Boroujeny B. Adaptive filters theory and applications. Chichester, West Sussex, United Kingdom, John Wiley & Sons, 2013, 802 p.Nascimento V. H., Silva M. T. M. Chapter 12. Adaptive Filters // Academic Press Library in Signal Processing. 2014. Vol. 1. P. 619–761. doi: 10.1016/B978-0-12-396502-8.00012-7Nascimento V. H., Silva M. T. M. Chapter 12. Adaptive Filters. Academic Press Library in Signal Processing. 2014, vol. 1, pp. 619–761. doi: 10.1016/B978-0-12-396502-8.00012-73GPP TR 38.901 ver. 16.1.0 Release 16. URL: https://www.etsi.org/deliver/etsi_tr/138900_138999/138901/16.01.00_60/tr_138901v160100p.pdf (дата обращения 02.10.2024)3GPP TR 38.901 ver. 16.1.0 Release 16. Available at: https://www.etsi.org/deliver/etsi_tr/138900_138999/138901/16.01.00_60/tr_138901v160100p.pdf (accessed 02.10.2024)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.