專利名稱：直擴通信系統(tǒng)中快速線性調頻干擾檢測和抑制方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無線數(shù)據(jù)傳輸、通信抗干擾技術領域，涉及的是直接序列擴頻通信 (簡稱直擴通信)中對線性調頻干擾的檢測和抑制方法。
背景技術：
在通信領域中，干擾抑制一直都是研究人員關注的熱點?，F(xiàn)階段在窄帶干擾抑制 上已取得大量較為成熟的理論與成果。自適應濾波、變換域技術、碼輔助技術等多種研究工 具的引入更為窄帶干擾的抑制提供更多可靠而有效的手段。但隨著研究的不斷深入以及實 際應用需求的提高，寬帶干擾抑制又成為該方向上新的研究焦點。在這一情況下，現(xiàn)有的處 理技術在寬帶干擾抑制上普遍存在的缺陷使得人們開始尋找新的處理工具來實現(xiàn)抑制寬 帶干擾的目的。擴頻通信技術具有大容量、抗干擾、低截獲率以及可實現(xiàn)碼分多址(CDMA)等優(yōu) 點，被廣泛應用，并成為下一代移動通信的技術基礎。擴頻通信系統(tǒng)中，直接序列擴頻 (Directsequence spread spectrum, DSSS)技術的應用最為普遍。DSSS系統(tǒng)有著很強的抗 干擾能力，但是，當外部干擾的強度超過了系統(tǒng)的干擾容限時，系統(tǒng)的性能將會急劇下降， 這時，必須引入相應的抗干擾措施，通常是在解擴前對信號進行預處理。目前，這一領域的 研究成果大都集中在窄帶干擾的抑制上，而近年來，寬帶的非平穩(wěn)干擾對擴頻系統(tǒng)的影響 越來越引起人們的重視，其常見的形式為線性調頻(LFM =Iine frequency modulate)干擾。 相對于單頻正弦波，線性調頻干擾對DSSS系統(tǒng)的影響更為明顯。針對線性調頻干擾，已經提出了很多抑制干擾的方法?，F(xiàn)有技術，存在明顯缺點。 Fourier變換對寬帶尤其快速時變的線性調頻干擾無能為力。時頻分布技術由于存在交叉 項，因此無法識別多個干擾。分數(shù)階變換是近年來引起人們關注的一種新的時頻分析工具，是分數(shù)階化思想 在各種傳統(tǒng)變換中推廣得到的新的變換形式。分數(shù)階Fourier變換(FRFT fractional Fouriertransform)則是一種特殊的分數(shù)階變換，分數(shù)階化思想也是從它對傳統(tǒng)Fourier 變換的推廣中得到的。在分數(shù)階Fourier域抑制特殊的寬帶干擾_線性調頻干擾已有相應 的算法提出。其基本思路是以旋轉角α為變量，對觀測信號連續(xù)進行分數(shù)階Fourier變換， 形成信號能量在分數(shù)階或旋轉角度α與調頻斜率μ構成的二維參數(shù)(α，μ)平面上的二 維分布，在此平面上按閾值進行峰值點的二維搜索來實現(xiàn)信號的檢測和參數(shù)估計。這些算 法最明顯的缺點就是搜索范圍大，計算負擔過大。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠克服現(xiàn)有基于分數(shù)階Fourier變換的線性調頻 干擾抑制方法搜索空間大、計算負擔重等問題的直擴通信系統(tǒng)中快速線性調頻干擾檢測和 抑制方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
(1)分幀，將從接收機獲得的數(shù)據(jù)f(x)截斷成較短的、有一定重疊的數(shù)據(jù)幀f1;
f*2，· · ·，f*K-1，f*K ‘(2)對每一幀fi(x)，假設線性調頻干擾存在，利用短時Fourier變換(STFT Shorttime Fourier Transform)構造二維時頻圖，在時頻平面上選取3個時間點對應的能 量譜峰值點即可檢測一條直線，檢測這3點在時頻能量圖上是否在一條直線上，就可以得 出峰值線參數(shù)即可粗略估計出線性調頻斜率和分數(shù)階Fourier變換的旋轉角度α ；(3)驗證假設與參數(shù)尋優(yōu)，根據(jù)參數(shù)α進行分數(shù)階Fourier變換，若存在顯著峰值 則檢測成功，并且對參數(shù)進行迭代尋優(yōu)，利用一個迭代過程進行準確搜索得到線性調頻干 擾斜率與分數(shù)階Fourier變換的旋轉角度α ‘的準確值；(4)去噪，在分數(shù)階Fourier變換域進行消波處理，去除干擾；(5)判斷是否處理了所有數(shù)據(jù)幀；(6)信號去重疊與重組，若已經處理了所有的數(shù)據(jù)fi(x)，則對處理結果數(shù)據(jù)進行 去重疊和重組處理，得到去干擾的信號。本發(fā)明還可以包括1、所述分幀進一步包括1)確定含有線性調頻干擾的待處理信號f(x)的長度，用L表示；2)確定分析幀即數(shù)據(jù)幀長fr ；3)確定前后兩幀重疊參數(shù)2*p(% )，則重疊量2* Δ ρ = fr*2*p %，且4*ρ % < 1， ρ%= 10% ；4)前后兩幀之間的滑動步長為d = fr-2* Δ ρ ；5)在信號f(x)前后各補長度為Δρ的數(shù)據(jù)0，生成新的數(shù)據(jù)f(x)，長度為 2* Δp+L ；6)若 2*Ap+(K-l)*d < 2 Δ p+L < 2*Ap+K*d，則在新生成的 f(x)后再補 (2* Δ p+K*d) - (2* Δ p+L) = K*d-L 個數(shù)據(jù) 0，構成新的 f (χ)，長度為 2* Δ p+K*d ；7)將 f (χ)分成 K 幀 f2，...，fK_1 fK,fi (χ) :f ((i-1) *d+l) , ... ,f (2* A p+i*d)。2、對每一幀& (χ)，進行線性調頻參數(shù)預估計進一步包括1)對 & (χ)作短時 fourier 變換
權利要求
一種直擴通信系統(tǒng)中快速線性調頻干擾檢測和抑制方法，其特征是(1)分幀，將從接收機獲得的數(shù)據(jù)f(x)截斷成較短的、有一定重疊的數(shù)據(jù)幀f1，f2，...，fK 1，fK；(2)對每一幀fi(x)，假設線性調頻干擾存在，利用短時Fourier變換構造二維時頻圖，選3個時間點對應的能量譜峰值點，檢測這3點在時頻能量圖上是否在一條直線上，得出峰值線參數(shù)即可粗略估計出線性調頻斜率和分數(shù)階Fourier變換的旋轉角度α；(3)驗證假設與參數(shù)尋優(yōu)，根據(jù)參數(shù)α進行分數(shù)階Fourier變換，若存在顯著峰值則檢測成功，并且對參數(shù)進行迭代尋優(yōu)，利用一個迭代過程進行準確搜索得到線性調頻干擾斜率與分數(shù)階Fourier變換的旋轉角度α′的準確值；(4)去噪，在分數(shù)階Fourier變換域進行消波處理，去除干擾；(5)判斷是否處理了所有數(shù)據(jù)幀；(6)信號去重疊與重組，若已經處理了所有的數(shù)據(jù)fi(x)，則對處理結果數(shù)據(jù)進行去重疊和重組處理，得到去干擾的信號，供接收端進行解擴、解調后續(xù)處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的直擴通信系統(tǒng)中快速線性調頻干擾檢測和抑制方法，其特征 是所述分幀進一步包括1)確定含有線性調頻干擾的待處理信號f(x)的長度，用L表示；2)確定分析幀即數(shù)據(jù)幀長fr；3)確定前后兩幀重疊參數(shù)2*p(% )，則重疊量2* Δ ρ = fr*2*p %，且4*p % < 1，ρ % = 10% ；4)前后兩幀之間的滑動步長為d= fr-2*Ap ；5)在信號f(x)前后各補長度為Δρ的數(shù)據(jù)0，生成新的數(shù)據(jù)f(x)，長度為2*Ap+L;6)若2*Ap+(K-l)*d < 2Ap+L < 2*Ap+K*d，則在新生成的 f(x)后再補 (2* Δ p+K*d) - (2* Δ p+L) = K*d-L 個數(shù)據(jù) 0，構成新的 f (χ)，長度為 2* Δ p+K*d ；7)將f(x)分成 K 幀 f2，. . .，fK_1 fK,fi (χ) :f ((i-1) *d+l)，· · ·，f (2* Δ p+i*d)。
3.根據(jù)權利要求2所述的直擴通信系統(tǒng)中快速線性調頻干擾檢測和抑制方法，其特征 是對每一幀Α (χ)，進行線性調頻參數(shù)預估計進一步包括1)對&(χ)作短時fourier變換
4.根據(jù)權利要求3所述的直擴通信系統(tǒng)中快速線性調頻干擾檢測和抑制方法，其特征 是所述假設驗證與參數(shù)尋優(yōu)是基于快速爬山算法，具體方法為1)利用上一個階段得到的《，對fi(x)進行相應的分數(shù)階Fourier變換^(/(》)，得到
5.根據(jù)權利要求4所述的直擴通信系統(tǒng)中快速線性調頻干擾檢測和抑制方法，其特征 是所述去噪進一步包括1)對fi(X)作P階分數(shù)階Fourier變換，得到Fp (f, (χ))；2)得到極值點位置
6.根據(jù)權利要求5所述的直擴通信系統(tǒng)中快速線性調頻干擾檢測和抑制方法，其特征 是判斷是否已經處理了所有數(shù)據(jù)幀，且對每一幀循環(huán)判定是否還存在線性調頻干擾包括1)判斷數(shù)據(jù)幀是否已經越界，超出處理范圍，若i> K，則轉到信號去重疊與重組；2)將數(shù)據(jù)幀A(X)重新轉到對每一幀fi(x)，進行線性調頻參數(shù)預估計。
7.根據(jù)權利要求5所述的直擴通信系統(tǒng)中快速線性調頻干擾檢測和抑制方法，其特征 是所述信號去重疊與重組進一步包括1)將義⑷，Λ⑴，…，⑷’Λ㈨按規(guī)律去重疊，構成去干擾后的信號/⑷； 步驟1、去掉/辦)的最后Δ ρ個數(shù)據(jù)；步驟2、去掉7;.(χ)的首尾各Δρ個數(shù)據(jù)，1 < i <Κ； 步驟3、去掉Λ(χ)的前Δρ個數(shù)據(jù)；步驟4、將去掉冗余的義(X)，f2(x),…，Λ_,(χ). Λ⑶首尾連接，構成/(χ)；2)去掉/(X)首尾補充的0，去掉前部Δρ個0，去掉尾部
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種直接序列擴頻通信系統(tǒng)中快速線性調頻干擾檢測和抑制方法。充分利用直擴通信系統(tǒng)中在信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)頻譜類似白噪聲的特點，若受線性調頻信號干擾必定在瞬時能量頻譜上有很強的峰值，也必定在時-頻能量分布平面上存在明顯的峰值線。在直擴通信系統(tǒng)接收端，在時頻平面上選取幾個不同時刻能量頻譜峰值點，按照線性規(guī)律粗略估計出線調頻斜率和分數(shù)階Fourier變換的旋轉角度α，然后根據(jù)參數(shù)進行p＝2α/π階分數(shù)階Fourier變換，若存在顯著峰值則檢測成功，然后利用一個迭代過程進行準確搜索，在分數(shù)階Fourier變換域進行消波處理來抑制線性調頻干擾。最后將去噪后信號輸出給后續(xù)的處理過程。
文檔編號H04B1/707GK101958729SQ201010297778
公開日2011年1月26日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權日2010年9月30日
發(fā)明者劉玉梅, 國強, 孫志國, 尹清波, 申麗然, 郭黎利 申請人:哈爾濱工程大學