直扩通信系统中高斯拟合线性调频干扰检测和抑制方法技术方案

本发明专利技术提供的是一种直扩通信系统中高斯拟合线性调频干扰检测和抑制方法。利用直扩通信系统中在信道上传输的数据频谱类似白噪声的特点，若受线性调频信号干扰必定在瞬时能量频谱上有很强的峰值，也必定在时－频能量分布平面上存在明显的峰值线。在直扩通信系统接收端，通过对时－频能量分布平面中各个时间点上极值点的追踪，得到峰值线轨迹，利用线性回归技术得出峰值线参数粗略估计出线调频斜率和分数阶Ｆｏｕｒｉｅｒ变换的旋转角度α。根据参数α对信号进分数阶Ｆｏｕｒｉｅｒ变换，然后利用一个迭代高斯拟合过程进行准确搜索得到最优的α，在最优分数阶Ｆｏｕｒｉｅｒ变换域进行消波处理来抑制线性调频干扰。将去噪后信号输出给后续的处理过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线数据传输、通信抗干扰
，涉及的是直接序列扩频通信 (简称直扩通信)中对线性调频干扰的检测和抑制方法。
技术介绍
在通信领域中，干扰抑制一直都是研究人员关注的热点。现阶段在窄带干扰抑制 上已取得大量较为成熟的理论与成果。自适应滤波、变换域技术、码辅助技术等多种研究工 具的引入更为窄带干扰的抑制提供更多可靠而有效的手段。但随着研究的不断深入以及实 际应用需求的提高，宽带干扰抑制又成为该方向上新的研究焦点。在这一情况下，现有的处 理技术在宽带干扰抑制上普遍存在的缺陷使得人们开始寻找新的处理工具来实现抑制宽 带干扰的目的。扩频通信技术具有大容量、抗干扰、低截获率以及可实现码分多址(CDMA)等优 点，被广泛应用，并成为下一代移动通信的技术基础。扩频通信系统中，直接序列扩频 (Directsequence spread spectrum, DSSS)技术的应用最为普遍。DSSS系统有着很强的抗 干扰能力，但是，当外部干扰的强度超过了系统的干扰容限时，系统的性能将会急剧下降， 这时，必须引入相应的抗干扰措施，通常是在解扩前对信号进行预处理。目前，这一领域的 研究成果大都集中在窄带干扰的抑制上，而近年来，宽带的非平稳干扰对扩频系统的影响 越来越引起人们的重视，其常见的形式为线性调频(LFM =Iine frequency modulate)干扰。 相对于单频正弦波，线性调频干扰对DSSS系统的影响更为明显。针对线性调频干扰，已经提出了很多抑制干扰的方法。现有技术，存在明显缺点。 Fourier变换对宽带尤其快速时变的线性调频干扰无能为力。时频分布技术由于存在交叉 项，因此无法识别多个干扰。分数阶变换是近年来引起人们关注的一种新的时频分析工具，是分数阶化思想 在各种传统变换中推广得到的新的变换形式。分数阶Fourier变换(FRFT fractional Fouriertransform)则是一种特殊的分数阶变换，分数阶化思想也是从它对传统Fourier 变换的推广中得到的。在分数阶Fourier域抑制特殊的宽带干扰_线性调频干扰已有相应 的算法提出。其基本思路是以旋转角α为变量，对观测信号连续进行分数阶Fourier变换， 形成信号能量在分数阶或旋转角度α与调频斜率μ构成的二维参数(α，μ)平面上的二 维分布，在此平面上按阈值进行峰值点的二维搜索来实现信号的检测和参数估计。这些算 法最明显的缺点就是搜索范围大，计算负担过大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够克服现有基于分数阶Fourier变换的线性调频 干扰抑制方法搜索空间大、计算负担重等问题的直扩通信系统中快速线性调频干扰检测和 抑制方法。本专利技术的目的是这样实现的(1)分帧，将从接收机获得的数据f(x)截断成较短的、有一定重叠的数据帧f1;f*2，· · ·，f*K-1，f*K ‘(2)对每一帧& (χ)，假设线性调频干扰存在，利用短时Fourier变换构造二维时 频图，通过对峰值线轨迹的追踪，利用线性回归技术得出峰值线方程参数即粗略估计出线 性调频斜率和分数阶Fourier变换的旋转角度α ；(3)验证假设与参数寻优，根据参数α进行分数阶Fourier变换，若存在显著峰值 则检测成功，并且对参数进行迭代寻优，利用一个迭代高斯拟合过程进行有限搜索和准确 估计得到线性调频干扰斜率与分数阶Fourier变换的旋转角度α ‘的准确值；(4)去噪，在分数阶Fourier变换域进行消波处理，去除干扰；(5)判断是否处理了所有数据帧；(6)信号去重叠与重组，若已经处理了所有的数据fi(x)，则对处理结果数据进行 去重叠和重组处理，得到去干扰的信号。本专利技术还可以包括1、所述分帧进一步包括1)确定含有线性调频干扰的待处理信号f(x)的长度，用L表示；2)确定分析帧即数据帧长fr ；3)确定前后两帧重叠参数2*p(% )，则重叠量2* Δ ρ = fr*2*p %，且4*ρ % < 1， ρ%= 10% ；4)前后两帧之间的滑动步长为d = fr-2* Δ ρ ；5)在信号f(x)前后各补长度为Δρ的数据0，生成新的数据f(x)，长度为 2* Δp+L ；6)若 2*Ap+(K-l)*d < 2 Δ p+L < 2*Ap+K*d，则在新生成的 f(x)后再补 (2* Δ p+K*d) - (2* Δ p+L) = K*d-L 个数据 0，构成新的 f (χ)，长度为 2* Δ p+K*d ；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直扩通信系统中高斯拟合线性调频干扰检测和抑制方法，其特征是：（１）分帧，将从接收机获得的数据ｆ（ｘ）截断成较短的、有一定重叠的数据帧ｆ↓［１］，ｆ↓［２］，．．．，ｆ↓［Ｋ－１］，ｆ↓［Ｋ］；（２）对每一帧ｆ↓［ｉ］（ｘ），假设线性调频干扰存在，利用短时Ｆｏｕｒｉｅｒ变换构造二维时频图，通过对峰值线轨迹的追踪，利用线性回归技术得出峰值线方程参数即粗略估计出线性调频斜率和分数阶Ｆｏｕｒｉｅｒ变换的旋转角度α；（３）验证假设与参数寻优，根据参数α进行分数阶Ｆｏｕｒｉｅｒ变换，若存在显著峰值则检测成功，并且对参数进行迭代寻优，利用一个迭代高斯拟合过程进行有限搜索和准确估计得到线性调频干扰斜率与分数阶Ｆｏｕｒｉｅｒ变换的旋转角度α′的准确值；（４）去噪，在分数阶Ｆｏｕｒｉｅｒ变换域进行消波处理，去除干扰；（５）判断是否处理了所有数据帧；（６）信号去重叠与重组，若已经处理了所有的数据ｆ↓［ｉ］（ｘ），则对处理结果数据进行去重叠和重组处理，得到去干扰的信号。

【技术特征摘要】
一种直扩通信系统中高斯拟合线性调频干扰检测和抑制方法，其特征是(1)分帧，将从接收机获得的数据f(x)截断成较短的、有一定重叠的数据帧f1，f2，...，fK 1，fK；(2)对每一帧fi(x)，假设线性调频干扰存在，利用短时Fourier变换构造二维时频图，通过对峰值线轨迹的追踪，利用线性回归技术得出峰值线方程参数即粗略估计出线性调频斜率和分数阶Fourier变换的旋转角度α；(3)验证假设与参数寻优，根据参数α进行分数阶Fourier变换，若存在显著峰值则检测成功，并且对参数进行迭代寻优，利用一个迭代高斯拟合过程进行有限搜索和准确估计得到线性调频干扰斜率与分数阶Fourier变换的旋转角度α′的准确值；(4)去噪，在分数阶Fourier变换域进行消波处理，去除干扰；(5)判断是否处理了所有数据帧；(6)信号去重叠与重组，若已经处理了所有的数据fi(x)，则对处理结果数据进行去重叠和重组处理，得到去干扰的信号。2.根据权利要求1所述的直扩通信系统中高斯拟合线性调频干扰检测和抑制方法，其 特征是所述分帧进一步包括1)确定含有线性调频干扰的待处理信号f(x)的长度，用L表示；2)确定分析帧即数据帧长fr；3)确定前后两帧重叠参数2*p(% )，则重叠量2* Δ ρ = fr*2*p %，且4*p % < 1，ρ % = 10% ；4)前后两帧之间的滑动步长为d= fr-2*Ap ；5)在信号f(x)前后各补长度为Δρ的数据0，生成新的数据f(x)，长度为2*Ap+L;6)若2*Ap+(K-l)*d < 2Ap+L < 2*Ap+K*d，则在新生成的 f(x)后再补 (2* Δ p+K*d) - (2* Δ p+L) = K*d-L 个数据 0，构成新的 f (χ)，长度为 2* Δ p+K*d ；7)将f(x)分成 K 帧 f2，. . .，fK_1 fK,fi (χ) :f ((i-1) *d+l)，· · ·，f (2* Δ p+i*d)。3.根据权利要求2所述的直扩通信系统中高斯拟合线性调频干扰检测和抑制方法，其 特征是对每一帧Α (χ)，进行线性调频参数预估计进一步包括1)对&(χ)作短时fourier变换2*&p+dSTFTifi(X))= F(m,ω) = γ^^{η)\ν{η-ιη)β']ωη , 1 < m < M5I < ω < cr其中W (η)是窗函数，为矩形窗、Gaussian窗、Hanning或Hamming窗中的一种；2)得到相应的能量谱图spectrogram(m, ω) = F(m, ω) |2 ；3)在spectrogram...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹清波，申丽然，郭黎利，张晓林，任立群，齐琳，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]