一种接收机带宽测量方法技术

本发明专利技术公开了一种接收机带宽测量方法，其包括设置有效信号大于噪声基底的门限值delta和窗长度为WinLen，对于输入的IQ加窗，进行FFT运算，再对信号FFT运算后的结果进行fftshift运算，求fftshift运算后信号的功率谱密度值PSD，得出初略的噪声基底值noisetmp，再求得信号真实的噪声基底值noise，得到有效信号的阈值Threshold，以功率谱密度值PSD中大于阈值Threshold的部分作为有效信号的范围，并求出该范围内信号的总功率Power；总功率Power的99％部分为所测信号的带宽范围。通过测量信号的带宽信息，可以提示使用者最佳的参数设定，不仅有利于提升工作效率，而且便于进一步实现接收机自适应工作。

A receiver bandwidth measurement method

The invention discloses a receiver bandwidth measurement method, which includes setting the threshold value delta of the effective signal greater than the noise base and the window length as WinLen, performing FFT operation on the input IQ windowed, and then performing fftshift operation on the result of the signal FFT operation, calculating the PSD value of the signal after the fftshift operation, and obtaining the input IQ windowed. The threshold Threshold of the valid signal is obtained. The range of the valid signal is the part of PSD which is larger than the threshold Threshold, and the total power of the signal in this range is calculated. 99% of the total power of the power of the power of the power is the measured signal. The bandwidth range. By measuring the bandwidth information of the signal, the user can be prompted to set the optimal parameters, which is not only conducive to improving work efficiency, but also facilitate the further realization of adaptive receiver operation.

【技术实现步骤摘要】
一种接收机带宽测量方法
本专利技术涉及数字接收机领域，具体涉及一种接收机带宽测量方法。
技术介绍
在数字接收机领域，尤其是非协作通信领域，接收机对于当前所接收信号的具体参数未知。以数字超外差接收机为例，信号经过射频模块被搬移至中频，中频信号通过高速ADC采样转化数字信号，便于后续的数字信号处理。数字下变频模块DDC将一路实信号进行正交混频，通过混频将信号搬移至零中频，混频之后的信号成为IQ两路，二者同相位且相互正交。后续的频谱测量模块、解调模块等通过输入的IQ信号进行相应的处理。在数字信号处理过程中，需要多次进行数字滤波，因此滤波器带宽的选择直接影响后续解调的效果；如果滤波器选择过宽，则引入更多的噪声；如果滤波器选择过窄，则会丢失有用信号；因此在接收机工作时需要根据当前的频谱情况不断地手动进行修正参数设置，常见的接收机只提供电平测量和频偏测量，而实际上还可以通过运算从信号中进一步提取带宽信息，通过提取到的信息，可以在界面上提示使用者当前最合适的工作带宽等。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种针对常用模拟调制及数字调制信号的数字接收机中信号带宽测量方法。为达到上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：提供一种接收机带宽测量方法，其包括以下步骤：S1：设置有效信号大于噪声基底的门限值delta，设置窗长度为WinLen；S2：对于输入的IQ信号加窗，并将每个窗中的数据看做1包；S3：对当前1包数据进行FFT运算得到FFT信号，再对FFT信号进行fftshift运算得到fftshift信号；S4：计算fftshift信号的功率谱密度值PSD；S5：对功率谱密度值PSD计算平均，得到噪声基底估计值noisetmp，并采用多次迭代去强信号留弱信号的方式，计算信号的噪声基底值noise，以该值作为信号的实际噪声基底值；S6：将噪声基底值noise加上门限值delta，得到有效信号的阈值Threshold，并以功率谱密度值PSD中大于阈值Threshold的部分作为有效信号的范围，计算有效信号范围内信号的总功率Power；S7：计算总功率Power的99％部分为所测信号的带宽范围。进一步地，FFT运算的计算公式为：其中，X为x的频域幅度值，j为虚数单位；e为自然常数；i为每包时域信号x的下标；N为傅里叶变换的点数，并且N等于WinLen。进一步地，噪声基底值noisetmp的计算公式为：其中，P(k)表示功率谱密度值PSD；采用多次迭代去强信号留弱信号的方式，计算信号真实的噪声基底值noise的计算公式为：进一步地，步骤S6中计算有效信号的范围内信号的总功率Power包括：S61：在0～WinLen-1的范围内遍历功率谱密度值PSD，得到PSD最大值的位置posmax；S62：从位置posmax往WinLen进行递加，且每次递加1，直到求得点per，per满足在范围[per，per+m]内，至少有90％×m个点的值低于阈值Threshold，其中m＝WinLen/10；S63：从位置posmax往0进行递减，且每次递减1，直到求得某个点pel，满足在范围[pel-m，pel]内，至少有90％×m个点的值低于阈值Threshold，其中m＝WinLen/10；S64：计算有效信号的总功率Power：其中，p(i)为功率谱密度值PSD。进一步地，步骤S7进一步包括：S71：在[pel，per]的范围内，计算位置pbl：S72：在[pel，per]的范围内，计算位置pbr：S73：信号的带宽部分BW为：其中，fs为信号采样率。进一步地，门限值delta表示在信号的功率谱中，信号功率大于噪声基底值noise与门限值delta之和的信号视为有效信号。本专利技术的有益效果为：本专利技术提出的接收机带宽测量方法，可通过设置不同的有效信号门限值确定有效信号的界定条件，通过设置不同的窗长度来控制信号测量的精度。在整个算法过程中的时间复杂度为O(NlogN)，其运行效率有利于在实际设备中进行使用。通过测量信号的带宽信息，可以提示使用者最佳的参数设定，不仅有利于提升工作效率，而且便于进一步实现接收机自适应工作。附图说明图1为接收机带宽测量方法的流程图。图2为采样率为1.6×106hz的带宽测量范围的仿真图。图3为采样率为3.2×106hz的带宽测量范围的仿真图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。如图1所示，接收机带宽测量方法包括以下步骤：S1：设置有效信号大于噪声基底的门限值delta，单位为DB；该值表示在信号的功率谱中，信号功率大于噪声基底与门限值delta之和的信号视为有效信号；并设置窗长度为WinLen；S2：选用适当的窗，并使用对应的窗函数，将每个窗中的数据看做1包。本方案优选使用矩形窗：x(i)＝r(i)×w(i)i＝0,1......WinLen-1x为加窗后的IQ值，r为IQ时域数据，w为窗函数值；S3：进行FFT运算：其中，X为x的频域幅度值，N为FFT的步长，即为傅里叶变换的点数，N＝WinLen。因为信号FFT运算后的范围为[0，fS]，而在后续的运算中，需要对应FFT运算在范围内，因此要将信号进行fftshift运算。将FFT运算的结果中前半部分重新对应在的范围内，后半部分重新对应在范围内，即将右半部分的值移到左半部分：S4：将每个样点值X′(k)进行对数运算，并乘以10，得到信号功率谱密度值PSD：P(k)＝10×log10(X'(k))S5：采用多次迭代去强信号留弱信号的方式，估算信号的噪声基底。本方案进行二次迭代。步骤如下：S51：对功率谱密度值PSD数据求和，再计算平均，得到一个粗略的估计值noisetmp：S52：对于P(k)中大于noisetmp的值用当前的noisetmp值替代进行累加，然后求平均，得到均值noise，将其作为噪声基底值：S6：令Threshold＝noise+delta，将其作为有效信号的阈值，大于该值的部分视为有效信号部分。计算有效信号的总功率，具体流程如下：S61：从0～WinLen-1遍历PSD值，得到PSD取得最大值时的位置posmax；S62：从位置posmax往WinLen进行递加，每次递加1，直到求得某个点per，使得在范围[per，per+m]内，至少有90％×m个点的值低于阈值Threshold，其中S63：从位置posmax往0进行递减，每次递减1，直到求得某个点pel，满足在范围[pel-m，pel]内，至少有90％×m个点的值低于阈值Threshold，其中S64：pel和per的中间部分就是有效信号范围。累加从pel到per的范围内阈值Threshold以上的功率，即累加时要减去有效信号的阈值Threshold，得到有效信号的总功率Power。S7：求在[pel,per]范围内，99％×Power的部分，将该部分所占带宽作为所需测量的信号带宽；步骤如下：S71：从pel开始累加PSD值，累加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接收机带宽测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：设置有效信号大于噪声基底的门限值delta，设置窗长度为WinLen；S2：对于输入的IQ信号加窗，并将每个窗中的数据看做1包；S3：对当前1包数据进行FFT运算得到FFT信号，再对FFT信号进行fftshift运算得到fftshift信号；S4：计算fftshift信号的功率谱密度值PSD；S5：对功率谱密度值PSD计算平均，得到噪声基底估计值noisetmp，并采用多次迭代去强信号留弱信号的方式，计算信号的噪声基底值noise，以该值作为信号的实际噪声基底值；S6：将噪声基底值noise加上门限值delta，得到有效信号的阈值Threshold，并以功率谱密度值PSD中大于阈值Threshold的部分作为有效信号的范围，计算有效信号范围内信号的总功率Power；S7：计算总功率Power的99％部分为所测信号的带宽范围。

【技术特征摘要】
1.一种接收机带宽测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：设置有效信号大于噪声基底的门限值delta，设置窗长度为WinLen；S2：对于输入的IQ信号加窗，并将每个窗中的数据看做1包；S3：对当前1包数据进行FFT运算得到FFT信号，再对FFT信号进行fftshift运算得到fftshift信号；S4：计算fftshift信号的功率谱密度值PSD；S5：对功率谱密度值PSD计算平均，得到噪声基底估计值noisetmp，并采用多次迭代去强信号留弱信号的方式，计算信号的噪声基底值noise，以该值作为信号的实际噪声基底值；S6：将噪声基底值noise加上门限值delta，得到有效信号的阈值Threshold，并以功率谱密度值PSD中大于阈值Threshold的部分作为有效信号的范围，计算有效信号范围内信号的总功率Power；S7：计算总功率Power的99％部分为所测信号的带宽范围。2.根据权利要求1所述的接收机带宽测量方法，其特征在于，所述FFT运算的计算公式为：其中，X为x的频域幅度值，j为虚数单位；e为自然常数；i为每包时域信号x的下标；N为傅里叶变换的点数，并且N等于WinLen。3.根据权利要求1所述的接收机带宽测量方法，其特征在于，所述噪声基底值noisetmp的计算公式为：其中，P(k)表示功率谱密度值PSD；所述采用多次迭代去强信号留...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫军杰，阎波，庄琼，陈昳霏，周亮，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51