基于补偿算法的单比特接收机信号处理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于补偿算法的单比特接收机信号处理方法，涉及信号处理方法技术领域。所述方法包括如下步骤：首先用滤波器将信号频谱分为B

【技术实现步骤摘要】
基于补偿算法的单比特接收机信号处理方法
本专利技术涉及信号处理方法
，尤其涉及一种基于补偿算法的单比特接收机信号处理方法。
技术介绍
单比特接收机的原理是运用1位的ADC对模拟量数据进行采集得到只有1、0的输入信号数据，再对信号进行单比特DFT分析，运用降低采样位数的方法来提高ADC采集的速率，降低系统实现难度，得到更大的瞬时频率覆盖范围，实时处理能力，非线性的FFT可以使ADC采集模块与射频通道模块有结合在一起的可能，使得一个芯片既能达到效果便于集成，在尺寸要求较高的仪器设备中应用广泛，对单比特宽带接收机而言多目标检测能力尤其是多目标测频、性能也是衡量单比特宽带接收机可应用性的一个重要内容，本专利技术只针对于两信号判别方法进行了改进，但拥有扩展可能。由于在单比特接收机中使用的ADC只有很少的1位，因此系统基本上是非线性的。提高单比特接收的双信号判别能力使其达到如下效果：在没有信号输入时，无信号输出。在有一个信号输入时，只输出一个信号，否则误检。在有两个信号同时输入时，有两个信号准确输出，否则漏检。针对双信号判别方法目前主要方式有以下几种：第一、高低门限算法：高低门限是常用的单比特接收机算法，为了更直观的对比，控制了两信号相差3dB，其实现过程如下：设置大小两个门限，当信号到来时，对DFT后的频谱进行查找，是否有超过大门限的频点，若超过大门限的频点数大于等于2个时直接输出最大的两个为有效信号，且不再对小门限检测，若超过大门限的频点数为1时，则输出这个频点为一个有效信号，再对小门限进行检测，若有超过小门限的频点则输出最大频点为第二个有效信号，若无则判定为只有一个信号输入，若无超过大门限的频点则判定为无信号输入。经过大量实验得到高低两个门限，大门限需要做到实验中的所有单信号双信号输入DFT后都有且仅有一个峰值超过，小门限需要做到，没有信号输入时无频点超过小门限，单信号到来时只有一个频点超过小门限，双信号到来时幅值较小的信号的频点也能超过小门限。特点是易于实现，但是门限选取是经验值，效果浮动较大。第二、比例门限算法：其是在高低门限算法的基础上进行的改进，首先对量化后的信号进行第一次搜峰，找到最大峰值与第一门限比较，超过时再根据信号一设置第二门限，找出过门限的信号，取最大的为第二个信号输出。特点是误检率相比于第一门限降低，但当第二门限选取较小时依然会有很高的虚警率。第三、补偿矩阵算法：当输入信号幅值相差较大时会出现大信号由于单比特量化后出现的谐波分量会高于输入信号中的小信号，这种情况下高低门限算法和比例门限算法将不能检测出较小信号，此时提出方案用补偿矩阵的方法来减小大信号带来的谐波分量，方法为将N点DFT中的所有频点单信号输入时的归一化情况先记录到一个矩阵中，当使用门限算法检测出有最大频率峰值时，再对信号进行归一化处理，从补偿矩阵中调出相应向量，进行做差，再根据第二门限选取小信号，如下图所示可以看出补偿算法后图像能够剥离出小信号。特点是虚警率降低，但是误检率升高。上述三种方法都使得系统具有了检测双信号的能力，但对于幅度相差较大的信号检测效果不好，经过仿真发现造成这一现象的原因是，单比特系统的带宽大，当两信号幅度差较大时，强信号的谐波会高于弱信号的振幅，使得前两种方法无法检测，补偿算法虽然能检测但其计算量又相对较大，则提出将测量的带宽分为两段进行检测，即使用滤波器将其分为两段，使得检测时计算量减小准确性提高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种计算量小、误检率低、易于实现且准确率高的单比特接收机信号处理方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种基于补偿算法的单比特接收机信号处理方法，其特征在于包括如下步骤：在FPGA中选取合适的第一门限值M1，选择原则是保证当有信号到来时峰值幅度大于第一门限值M1，无信号时没有峰值大于第一门限值M1，将输入信号N点单比特DFT后的频谱归一化幅度值记录为矩阵K1，K1的维度为N/2×N/2，对应频点的归一化幅度总合R记录到数列V1中，其数列长度为N/2；R的算法为所有大于最大峰值0.1倍的信号峰值全部加起来再除以最大峰值得到的系数；首先用滤波器将信号频谱分为B1、B2两段，两段频谱同时处理，以B1段频谱为例，对输入信号进行第一次搜峰，得到最大的峰值与第一门限值M1比较，大于第一门限值M1则输出为信号f1，在数列V1中查找f1对应的R值，并判断输入信号是一个信号还是两个信号，若判断为一个信号则直接与B2频带结果组合，输出信号，B2段频谱的处理方法与B1段频谱的处理方法相同。进一步的技术方案在于：计算信号DFT后的Ro值并根据式1)运算得到差值K：其中，Ro为测得最大频点f1对应的归一化幅度总合，Eo为噪声的影响；K小于1时判定为一个信号直接输出f1，大于1时判定输入为两个信号，再对其用简化补偿算法。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：当B1或B2中有信号f1超过第一门限值时，相比于不做带宽分割的情况补偿算法计算量减小一倍；当B1与B2中均有信号f1超过第一门限时，则直接取两区域超过第一门限值的最大峰值即可，相比于不做带宽分割的情况，大大降低了误检率；硬件方面由于分成两路对各路的芯片要求比合成一路时要求低，易于实现。当B1与B2中均有信号f1超过第一门限，且两信号幅度差较大时本方法依然可以检测且准确率较高；拥有拓展可能，使用更多的滤波器组，可以将带宽继续划分，检测率和检测同时到来信号的数量都会变大。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术实施例所述方法的流程框图；图2是本专利技术实施例中分割带宽方式图；图3是本专利技术实施例中所述方法的流程图；图4是本专利技术实施例中2GHz采样率1024单比特DFT后图形信号图；图5是本专利技术实施例中5DB幅度差输入图；图6是本专利技术实施例中5DB幅度差输入补偿算法后的信号图；图7是本专利技术实施例中6dB幅度差输入未滤波的信号图；图8是本专利技术实施例中对图6信号使用高通滤波器500MHz-1GHz滤波后的波形图；图9是本专利技术实施例中对图6信号使用高通滤波器0MHz-500MHz滤波后的波形图；图10是本专利技术实施例中输入信号为200MHz和400MHz信号的处理结果图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。经过仿真单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于补偿算法的单比特接收机信号处理方法，其特征在于包括如下步骤：/n在FPGA中选取合适的第一门限值M

【技术特征摘要】
1.一种基于补偿算法的单比特接收机信号处理方法，其特征在于包括如下步骤：
在FPGA中选取合适的第一门限值M1，选择原则是保证当有信号到来时峰值幅度大于第一门限值M1，无信号时没有峰值大于第一门限值M1，将输入信号N点单比特DFT后的频谱归一化幅度值记录为矩阵K1，K1的维度为N/2×N/2，对应频点的归一化幅度总合R记录到数列V1中，其数列长度为N/2；R的算法为所有大于最大峰值0.1倍的信号峰值全部加起来再除以最大峰值得到的系数；
首先用滤波器将信号频谱分为B1、B2两段，两段频谱同时处理，以B1段频谱为例，对输入信号进行第一次搜峰，得到最大的峰值与第一门限值...

【专利技术属性】
技术研发人员：马月红，张伟涛，惠蕙，朱唐永君，王硕，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，河北装发信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13