本發(fā)明涉及無線通信和通信偵察，具體涉及一種低軌衛(wèi)星時(shí)頻混疊信號(hào)盲源分離方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可彌補(bǔ)地面互聯(lián)網(wǎng)在偏遠(yuǎn)地區(qū)、高原、沙漠、天空和海洋等空間的覆蓋不足，已成為提供泛在連接能力的重要手段，天地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為5g-a(5g-advanced)與6g的重要發(fā)展趨勢(shì)之一；其中高軌衛(wèi)星通信技術(shù)相對(duì)成熟，具有傳輸容量大的優(yōu)點(diǎn)，但其面臨傳輸時(shí)延過大的問題。目前，具有低時(shí)延優(yōu)勢(shì)的低地球軌道衛(wèi)星(low?earth?orbit，leo)信息網(wǎng)絡(luò)迅速崛起；除商業(yè)價(jià)值外，低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)因?yàn)閿?shù)量巨大而具有較強(qiáng)的頑存性，可在地震、海嘯等自然災(zāi)害造成地面通信基礎(chǔ)設(shè)施損毀時(shí)，提供應(yīng)急通信保障。

2、在合作通信情況下，其他星座低軌衛(wèi)星接收信號(hào)中將不可避免地含有星鏈的同頻信號(hào)；而且低軌電子偵察衛(wèi)星已經(jīng)成為通信偵察的重要平臺(tái)，在對(duì)抗場(chǎng)景下，衛(wèi)星端極易遭受同頻干擾，也將導(dǎo)致偵察衛(wèi)星收到時(shí)頻混疊信號(hào)；因此，目前低軌衛(wèi)星面臨低信噪比條件下的信號(hào)時(shí)頻混疊問題：對(duì)于合作通信來說，通信性能將受到嚴(yán)重影響；對(duì)于通信偵察來說，對(duì)目標(biāo)信號(hào)的提取和分析造成困難；如果混疊信號(hào)在時(shí)域或頻域可分，可以通過時(shí)域或頻域?yàn)V波等技術(shù)進(jìn)行處理；但是，對(duì)于時(shí)頻域均重疊的混合信號(hào)，常規(guī)濾波技術(shù)難以產(chǎn)生效果；因此，迫切需要開展低軌衛(wèi)星時(shí)頻混疊信號(hào)分離技術(shù)研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種低軌衛(wèi)星時(shí)頻混疊信號(hào)盲源分離方法，該方法在信號(hào)時(shí)頻混疊情況下，分離出目標(biāo)通信信號(hào)以提高通信質(zhì)量或?yàn)樾盘?hào)特征提取創(chuàng)造有利條件。

2、本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種低軌衛(wèi)星時(shí)頻混疊信號(hào)盲源分離系統(tǒng)。

3、本發(fā)明所采用的第一個(gè)技術(shù)方案是：一種低軌衛(wèi)星時(shí)頻混疊信號(hào)盲源分離方法，包括以下步驟：

4、s100：將多顆低軌衛(wèi)星進(jìn)行時(shí)頻同步，并將多顆低軌衛(wèi)星的接收信號(hào)進(jìn)行融合，獲得融合信號(hào)；

5、s200：將所述融合信號(hào)進(jìn)行盲源分離，以獲得多路信號(hào)；其中，所述盲源分離包括：基于所述融合信號(hào)構(gòu)建融合信號(hào)矩陣，以及基于分離算法對(duì)所述融合信號(hào)矩陣進(jìn)行求解；所述多路信號(hào)包括目標(biāo)信號(hào)和其他分離信號(hào)；

6、s300：從所述多路信號(hào)中識(shí)別出目標(biāo)信號(hào)。

7、優(yōu)選地，所述步驟s100包括：

8、基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)將多顆低軌衛(wèi)星進(jìn)行時(shí)頻同步。

9、優(yōu)選地，所述步驟s100包括：

10、每個(gè)低軌衛(wèi)星將其接收到的信號(hào)通過激光或無線方式發(fā)送給其相鄰低軌衛(wèi)星或地面站，所述相鄰低軌衛(wèi)星或地面站將接收到的信號(hào)進(jìn)行融合，獲得融合信號(hào)。

11、優(yōu)選地，所述融合信號(hào)矩陣通過以下公式表示：

12、r?＝?as?+?n?????????????????????????(2)

13、當(dāng)源信號(hào)為兩個(gè)且接收衛(wèi)星為兩顆時(shí)：式中，r＝[r1,r2]t為融合信號(hào)集合；s＝[s1,s2]t為源信號(hào)集合；n＝[n1,n2]t為噪聲信號(hào)集合；a＝[a11，a12；a21，a22]為混合系數(shù)矩陣，[·]t表示矩陣轉(zhuǎn)置。

14、優(yōu)選地，所述分離算法包括以下方法中的一種：快速獨(dú)立分離分析、特征值矩陣群聯(lián)合對(duì)角化、二階盲辨識(shí)、四階盲辨識(shí)、基于獨(dú)立性實(shí)現(xiàn)等變自適應(yīng)源分離、信息級(jí)大化、極大似然算法、基于信號(hào)時(shí)域或變換域稀疏特性的欠定分離方法。

15、優(yōu)選地，所述s300包括：

16、基于目標(biāo)信號(hào)的先驗(yàn)信息從所述多路信號(hào)中識(shí)別出目標(biāo)信號(hào)，所述先驗(yàn)信息包括目標(biāo)信號(hào)的載頻、符號(hào)速率、帶寬、調(diào)制方式中的一種或多種。

17、優(yōu)選地，所述s300還包括：對(duì)所述目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行同步、解調(diào)、譯碼以恢復(fù)信息序列的操作。

18、優(yōu)選地，所述s300還包括：對(duì)所述其他分離信號(hào)進(jìn)行特征提取。

19、本發(fā)明所采用的第二個(gè)技術(shù)方案是：一種低軌衛(wèi)星時(shí)頻混疊信號(hào)盲源分離系統(tǒng)，包括融合模塊、分離模塊和識(shí)別模塊；

20、所述融合模塊用于將多顆低軌衛(wèi)星進(jìn)行時(shí)頻同步，并將多顆低軌衛(wèi)星的接收信號(hào)進(jìn)行融合，獲得融合信號(hào)；

21、所述分離模塊用于將所述融合信號(hào)進(jìn)行盲源分離，以獲得多路信號(hào)；其中，所述盲源分離包括：基于所述融合信號(hào)構(gòu)建融合信號(hào)矩陣，以及基于分離算法對(duì)所述融合信號(hào)矩陣進(jìn)行求解；所述多路信號(hào)包括目標(biāo)信號(hào)和其他分離信號(hào)；

22、所述識(shí)別模塊用于：從所述多路信號(hào)中識(shí)別出目標(biāo)信號(hào)。

23、優(yōu)選地，所述識(shí)別模塊用于執(zhí)行以下操作：

24、基于目標(biāo)信號(hào)的先驗(yàn)信息從所述多路信號(hào)中識(shí)別出目標(biāo)信號(hào)，所述先驗(yàn)信息包括目標(biāo)信號(hào)的載頻、符號(hào)速率、帶寬、調(diào)制方式中的一種或多種。

25、上述技術(shù)方案的有益效果：

26、(1)本發(fā)明公開的一種低軌衛(wèi)星時(shí)頻混疊信號(hào)盲源分離方法，低軌衛(wèi)星接收信號(hào)時(shí)頻混疊情況下，有效分離出目標(biāo)通信信號(hào)和其他信號(hào)，從而提高目標(biāo)信號(hào)通信質(zhì)量，也可為其他分離信號(hào)的特征提取創(chuàng)造有利條件。

27、(2)本發(fā)明采用盲源分離(bss，blind?source?separation)來解決多顆低軌衛(wèi)星分布式接收得到多個(gè)時(shí)頻混疊信號(hào)的情況，以期在未知或少量先驗(yàn)信息情況下，僅利用信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性，從觀測(cè)混合信號(hào)中分離出多個(gè)源信號(hào)；本發(fā)明利用盲源分離等技術(shù)從時(shí)頻混疊信號(hào)中分離出微弱目標(biāo)信號(hào)，對(duì)低軌衛(wèi)星抗干擾通信和通信偵察均具有非常重要的意義。

28、(3)本發(fā)明通過多顆低軌衛(wèi)星將信號(hào)進(jìn)行融合，進(jìn)而利用盲源分離將時(shí)頻混疊的目標(biāo)信號(hào)和干擾信號(hào)(即其他分離信號(hào))分離開來，從而提高無線通信抗干擾能力并增強(qiáng)對(duì)目標(biāo)信號(hào)特征提取能力。

技術(shù)特征：

1.一種低軌衛(wèi)星時(shí)頻混疊信號(hào)盲源分離方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低軌衛(wèi)星時(shí)頻混疊信號(hào)盲源分離方法，其特征在于，所述步驟s100包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低軌衛(wèi)星時(shí)頻混疊信號(hào)盲源分離方法，其特征在于，所述步驟s100包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低軌衛(wèi)星時(shí)頻混疊信號(hào)盲源分離方法，其特征在于，所述融合信號(hào)矩陣通過以下公式表示：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低軌衛(wèi)星時(shí)頻混疊信號(hào)盲源分離方法，其特征在于，所述分離算法包括以下方法中的一種：快速獨(dú)立分離分析、特征值矩陣群聯(lián)合對(duì)角化、二階盲辨識(shí)、四階盲辨識(shí)、基于獨(dú)立性實(shí)現(xiàn)等變自適應(yīng)源分離、信息極大化、極大似然算法、基于信號(hào)時(shí)域或變換域稀疏特性的欠定分離方法。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低軌衛(wèi)星時(shí)頻混疊信號(hào)盲源分離方法，其特征在于，所述s300包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低軌衛(wèi)星時(shí)頻混疊信號(hào)盲源分離方法，其特征在于，所述s300還包括：對(duì)所述目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行同步、解調(diào)、譯碼以恢復(fù)信息序列的操作。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低軌衛(wèi)星時(shí)頻混疊信號(hào)盲源分離方法，其特征在于，所述s300還包括：對(duì)所述其他分離信號(hào)進(jìn)行特征提取。

9.一種低軌衛(wèi)星時(shí)頻混疊信號(hào)盲源分離系統(tǒng)，其特征在于，包括融合模塊、分離模塊和識(shí)別模塊；

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的低軌衛(wèi)星時(shí)頻混疊信號(hào)盲源分離系統(tǒng)，其特征在于，所述識(shí)別模塊用于執(zhí)行以下操作：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及無線通信和通信偵察技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種低軌衛(wèi)星時(shí)頻混疊信號(hào)盲源分離方法和系統(tǒng)，包括將多顆低軌衛(wèi)星進(jìn)行時(shí)頻同步；以及將多顆低軌衛(wèi)星的接收信號(hào)進(jìn)行融合，獲得融合信號(hào)；將融合信號(hào)進(jìn)行盲源分離，獲得多路信號(hào)；多路信號(hào)中包括目標(biāo)信號(hào)和其他分離信號(hào)；從所述多路信號(hào)中識(shí)別出目標(biāo)信號(hào)。該方法在信號(hào)時(shí)頻混疊情況下，分離出目標(biāo)通信信號(hào)以提高通信質(zhì)量或?yàn)樾盘?hào)特征提取創(chuàng)造有利條件。

技術(shù)研發(fā)人員：于淼,李程,楊旭,陳如翰,許拔,郭鵬程,顧淼淼
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國人民解放軍國防科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10