基于稀疏傅里葉變換的深度擴(kuò)頻捕獲與干擾抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于稀疏傅里葉變換的深度擴(kuò)頻捕獲與干擾抑制方法，屬于擴(kuò)頻通信信號(hào)處理【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明通過采用深度擴(kuò)頻技術(shù)提高用戶端的隱蔽性和抗截獲性能；采用干擾抑制算法進(jìn)一步提高系統(tǒng)的干擾容限，保證通信可靠性；將捕獲技術(shù)與干擾抑制算法聯(lián)合處理，降低星載信號(hào)處理的復(fù)雜度；直擴(kuò)接收機(jī)的帶內(nèi)干擾在頻域具有稀疏性，運(yùn)用稀疏傅里葉變換，降低運(yùn)算復(fù)雜度。
【專利說明】基于稀疏傅里葉變換的深度擴(kuò)頻捕獲與干擾抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于稀疏傅里葉變換的深度擴(kuò)頻捕獲與干擾抑制方法，屬于擴(kuò)頻通信信號(hào)處理【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在特種通信終端發(fā)射功率受限的情況下，需降低符號(hào)速率來保證通信的可靠性。同時(shí)為了提高用戶端的隱蔽性和抗截獲性能，上行鏈路將采用深度擴(kuò)頻技術(shù)。但是由星地間徑向速度引起的多普勒頻偏會(huì)給深度擴(kuò)頻快速捕獲帶來較大困難，嚴(yán)重消耗珍貴的星上信號(hào)處理資源。另一方面，在信道環(huán)境比較惡劣的情況下，為保障可靠通信，衛(wèi)星載荷需采用變換域干擾抑制算法進(jìn)一步提高系統(tǒng)的干擾容限，變換域干擾抑制算法同樣存在計(jì)算復(fù)雜度高的問題。捕獲和抗干擾處理將會(huì)消耗70%的星上信號(hào)處理資源，尤其低軌衛(wèi)星星上處理資源受限條件下難以實(shí)現(xiàn)。在頻域并行捕獲算法和變換域干擾抑制算法具有相同的FFT處理內(nèi)核，同時(shí)干擾信號(hào)在頻域具有稀疏特性，解擴(kuò)相關(guān)峰在時(shí)域具有稀疏性。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中深度擴(kuò)頻技術(shù)和干擾抑制技術(shù)在運(yùn)算處理方面，運(yùn)算量巨大，浪費(fèi)資源，性能不夠理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了降低信號(hào)處理的運(yùn)算量，減少星上處理信號(hào)資源的消耗，提出基于稀疏傅里葉變換的深度擴(kuò)頻捕獲與干擾抑制方法，該方法用以降低星載信號(hào)處理復(fù)雜度，直擴(kuò)接收機(jī)的帶內(nèi)干擾在頻域具有稀疏性，而解擴(kuò)后的相關(guān)峰在時(shí)域具有稀疏性，將稀疏傅立葉變換應(yīng)用其中，進(jìn)一步降低運(yùn)算復(fù)雜度。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0006]本發(fā)明的基于稀疏傅里葉變換的深度擴(kuò)頻捕獲與干擾抑制方法，步驟為:
[0007]I)對(duì)接收到的擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行加窗處理，之后對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行頻域預(yù)處理；
[0008]所述的加窗處理，是指將擴(kuò)頻信號(hào)與窗函數(shù)相乘，得到有限長(zhǎng)序列，其長(zhǎng)度為N ；N為自然數(shù)；
[0009]所述的預(yù)處理是指將得到的有限長(zhǎng)序列等間隔分成N/P行、P列，并將每行數(shù)據(jù)進(jìn)行置加得到N/P點(diǎn)序列；
[0010]2)對(duì)步驟I)得到的N/P點(diǎn)序列進(jìn)行FFT運(yùn)算，得到的序列相當(dāng)于長(zhǎng)度為N的有限長(zhǎng)序列；FFT運(yùn)算后頻域的等間隔抽樣，使頻譜分辨率降低；
[0011]3)對(duì)步驟2)得到的序列進(jìn)行包絡(luò)檢測(cè)及陷波處理，得到去除噪聲的頻譜；
[0012]所述的包絡(luò)檢測(cè)，是指對(duì)步驟2)得到的序列與設(shè)定的門限進(jìn)行比較，得到幅值過門限時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率；
[0013]所述的陷波處理是指根據(jù)包絡(luò)檢測(cè)后得到的頻率對(duì)步驟2)得到的序列進(jìn)行陷波處理；
[0014]4)對(duì)本地PN碼序列預(yù)處理；所述的預(yù)處理是指將PN碼序列等間隔分成N/P行、P列，并將每行數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加得到N/P點(diǎn)序列，并對(duì)N/P點(diǎn)序列進(jìn)行FFT運(yùn)算，將得到的FFT運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)于衛(wèi)星載荷中；
[0015]5)將步驟3)陷波處理后的序列與步驟4)得到的FFT運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行共軛相乘運(yùn)算；
[0016]6)將步驟5)得到的共軛相乘結(jié)果進(jìn)行N/P點(diǎn)IFFT運(yùn)算，自此完成并行碼相位相關(guān)運(yùn)算;
[0017]7)對(duì)步驟6)得到的并行碼相位相關(guān)運(yùn)算進(jìn)行捕獲判決與驗(yàn)證。
[0018]有益效果
[0019]本發(fā)明通過采用深度擴(kuò)頻技術(shù)提高用戶端的隱蔽性和抗截獲性能；采用干擾抑制算法進(jìn)一步提高系統(tǒng)的干擾容限，保證通信可靠性；將捕獲技術(shù)與干擾抑制算法聯(lián)合處理，降低星載信號(hào)處理的復(fù)雜度；直擴(kuò)接收機(jī)的帶內(nèi)干擾在頻域具有稀疏性，運(yùn)用稀疏傅里葉變換，降低運(yùn)算復(fù)雜度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明基于“基于稀疏傅里葉變換的深度擴(kuò)頻捕獲與干擾抑制方法”的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖；
[0021]圖2是步驟3)中選擇門限時(shí)的頻譜與門限值；
[0022]圖3是步驟3)中經(jīng)陷波處理后濾除掉幅值超過門限的頻率值的頻譜；
[0023]圖4是本發(fā)明基于“基于稀疏傅里葉變換的深度擴(kuò)頻捕獲與干擾抑制方法”的實(shí)現(xiàn)頻譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0025]實(shí)施例
[0026]如圖1、圖2、圖3和圖4所示:
[0027]I)對(duì)接收到的擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行加窗處理，之后對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)的時(shí)域進(jìn)行預(yù)處理；
[0028]所述的加窗處理，是指將擴(kuò)頻信號(hào)與窗函數(shù)相乘，得到有限長(zhǎng)序列，其長(zhǎng)度為N ；N為自然數(shù)；N的長(zhǎng)度與捕獲的擴(kuò)頻信號(hào)的精度和采樣時(shí)鐘相關(guān)，因此在實(shí)際情況中根據(jù)所要達(dá)到的效果取值，在這里設(shè)定N值1024，采用的矩形窗作為窗函數(shù)。
[0029]所述的預(yù)處理是指將得到的有限長(zhǎng)序列等間隔分成N/P行、P列，并將每行數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加得到N/P點(diǎn)序列；在這里取P值為8，通過對(duì)每一行序列疊加得到128點(diǎn)序列。
[0030]2)對(duì)步驟I)得到的128點(diǎn)序列進(jìn)行FFT運(yùn)算，得到擴(kuò)頻序列頻域信號(hào)，序列長(zhǎng)度為 128 ；
[0031]3)對(duì)步驟2)得到的序列進(jìn)行包絡(luò)檢測(cè)及陷波處理，得到去除噪聲的頻譜；如圖2所示；
[0032]設(shè)定門限的值的大小與所在環(huán)境的噪聲有關(guān)，在這里設(shè)定門限為30，此時(shí)對(duì)步驟
2)得到的128點(diǎn)序列與設(shè)定的門限進(jìn)行比較，得到幅值過門限時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率，之后根據(jù)包絡(luò)檢測(cè)后得到的頻率對(duì)步驟2)得到的128點(diǎn)序列進(jìn)行陷波處理，濾除掉有噪聲的部分；如圖3所示；[0033]4)對(duì)本地PN碼序列預(yù)處理；在這里取一種形式的偽碼，C/A碼，將其等間隔分成128行、8列，并將每行數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加得到128點(diǎn)序列，并對(duì)128點(diǎn)序列進(jìn)行FFT運(yùn)算，將得到的FFT運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)于衛(wèi)星載荷中；
[0034]5)將步驟3)經(jīng)多次陷波處理后得到的128點(diǎn)序列與步驟4)得到的FFT運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行共軛相乘運(yùn)算；
[0035]6)將步驟5)得到的共軛相乘結(jié)果進(jìn)行128點(diǎn)IFFT運(yùn)算，取其最大值，自此完成一次并行碼相位相關(guān)運(yùn)算；
[0036]7)之后將步驟3)得到的128點(diǎn)序列進(jìn)行以4點(diǎn)為步進(jìn)的平移，重復(fù)步驟4)?步驟6)，當(dāng)平移一周時(shí)，得到32個(gè)最大值，取這32個(gè)最大值中的極大值作為捕獲到的譜線，這個(gè)極大值在最大值序列所在的位置決定了捕獲的頻率值；
[0037]8)通過步驟7)得到極大值所在的相關(guān)序列的位置，記錄這個(gè)位置，可設(shè)定得到的這個(gè)位置為34，則取步驟I)中與處理時(shí)，相加之前的8X128的序列，取其第34行的數(shù)據(jù)，做8點(diǎn)FFT，同樣取C/A碼的8 X 128的序列，取其第34行的數(shù)據(jù)，做8點(diǎn)FFT，將二者共軛相乘，在相關(guān)序列里找到最大值，可設(shè)定得到的最大值的位置為3，自此得到擴(kuò)頻序列的8X128序列里的第34行，第3列數(shù)據(jù)在原始序列里的位置，即第290 (128X (3-1)+34)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置，通過這個(gè)位置可以得到捕獲的并行碼相位值，自此完成并行碼相位相關(guān)運(yùn)算的捕獲判決與驗(yàn)證。
【權(quán)利要求】
1.基于稀疏傅里葉變換的深度擴(kuò)頻捕獲與干擾抑制方法，其特征在于步驟為: 1)對(duì)接收到的空中的擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行加窗處理，之后對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)的時(shí)域進(jìn)行預(yù)處理； 所述的加窗處理，是指將擴(kuò)頻信號(hào)與窗函數(shù)相乘，得到有限長(zhǎng)序列，其長(zhǎng)度為N ;N為自然數(shù)； 所述的預(yù)處理是指將得到的有限長(zhǎng)序列等間隔分成N/P行、P列，并將每行數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加得到N/P點(diǎn)序列； 2)對(duì)步驟I)得到的N/P點(diǎn)序列進(jìn)行FFT運(yùn)算，得到序列； 3)對(duì)步驟2)得到的序列進(jìn)行包絡(luò)檢測(cè)及陷波處理； 所述的包絡(luò)檢測(cè)，是指對(duì)步驟2)得到的序列與設(shè)定的門限進(jìn)行比較，得到幅值過門限時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率； 所述的陷波處理是指根據(jù)包絡(luò)檢測(cè)后得到的頻率對(duì)步驟2)得到的序列進(jìn)行陷波處理； 4)對(duì)本地PN碼序列預(yù)處理；所述的預(yù)處理是指將PN碼序列等間隔分成N/P行、P列，并將每行數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加得到N/P點(diǎn)序列，并對(duì)N/P點(diǎn)序列進(jìn)行FFT運(yùn)算，將得到的FFT運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)于衛(wèi)星載荷中； 5)將步驟3)陷波處理后的序列與步驟4)得到的FFT運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行共軛相乘運(yùn)算； 6)將步驟5)得到的共軛相乘結(jié)果進(jìn)行N/P點(diǎn)IFFT運(yùn)算，自此完成并行碼相位相關(guān)運(yùn)算； 7)對(duì)步驟6)得到的并行碼相位相關(guān)運(yùn)算進(jìn)行捕獲判決與驗(yàn)證。
【文檔編號(hào)】H04B1/7075GK103427870SQ201310358815
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】杜昌澔, 韓航程, 馬瑛, 宋左喬 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)