本發(fā)明屬于通信技術領域，尤其涉及一種多級數(shù)字信道化子信道輸出判決方法。

背景技術：

隨著電子技術的迅猛發(fā)展，雷達技術的一個重要發(fā)展趨勢是采用寬帶或超寬帶發(fā)射信號，這使得傳統(tǒng)常規(guī)模擬電子偵察接收機由于受到模擬器件的限制而不能滿足實際的應用要求。數(shù)字信道化偵察接收機因其瞬時頻帶寬、靈敏度高，動態(tài)范圍大且能處理多路同時到達信號的能力，在現(xiàn)代電子戰(zhàn)中得到廣泛應用，成為了最具有發(fā)展?jié)摿Φ膫刹旖邮諜C之一。數(shù)字信道化接收機對接收到的信號進行頻域信道劃分，能同時處理多路時域重疊信號，具有很高的頻率分辨率，且能針對目標子信道上的信號進行詳細精準的信號分析。隨著數(shù)字信道化偵察接收機的廣泛應用和研究的不斷深入，為了獲得更高的頻率分辨率，人們通常采用多級數(shù)字信道化對目標信號進行處理，因此多級數(shù)字信道化子信道輸出的判決方法，成為了數(shù)字信道化接收機設計的重要環(huán)節(jié)，它直接關系到我們感興趣的目標信號能否被正確截獲。

目前，多級數(shù)字信道化子信道輸出的判決方法是一種基于能量積累和比較選大的傳統(tǒng)方法。首先，分別對第一級數(shù)字信道化待判決子信道輸出的數(shù)據(jù)進行n點能量積累，然后將積累的能量值與判決門限值進行比較，能量積累值超過判決門限值的子信道被視為有信號輸出，能量積累值不超過門限值的子信道被視為無信號輸出，將有信號輸出的子信道的輸出數(shù)據(jù)輸入到第二級數(shù)字信道化；當相鄰的兩個第一級數(shù)字信道化子信道均有信號輸出時，通過相鄰兩個子信道的積累能量比較，認為能量積累值較大的子信道為第一級數(shù)字信道化真實信號存在的子信道，將真實子信道的輸出數(shù)據(jù)輸入到第二級數(shù)字信道化。再用同樣的方式分別對第二級數(shù)字信道化的子信道進行輸出判決。

傳統(tǒng)多級數(shù)字信道化子信道輸出判決步驟如下所示：

(一)計算第一級數(shù)字信道化待判決子信道輸出數(shù)據(jù)的能量：

假設第一級數(shù)字信道化子信道輸出的數(shù)據(jù)為：

ykr(n),yki(n),n＝0,1,2,...,d-1；k＝0,1,2,...,k-1

其中，k為子信道標號，k為第一級數(shù)字信道化所劃分的子信道總數(shù)，抽取倍數(shù)d為第一級數(shù)字信道化各子信道輸出的數(shù)據(jù)點數(shù)。ykr(n)為第一級數(shù)字信道化第k個子信道輸出數(shù)據(jù)的實部，yki(n)為第一級數(shù)字信道化第k個子信道輸出數(shù)據(jù)的虛部，由于數(shù)字信道化接收機的瞬時監(jiān)視帶寬b為采樣率fs的一半，即正好對應第一級數(shù)字信道化的前個子信道，也就是說目標信號只可能存在于第一級數(shù)字信道化的前個子信道中，所以只需要對第一級數(shù)字信道化的前個子信道進行判決即可。假設k1為待判決第一級數(shù)字信道化的子信道標號，則

令為第一級數(shù)字信道化第k1個待判決子信道輸出數(shù)據(jù)的能量：

其中，為第一級數(shù)字信道化待判決第k1個子信道輸出數(shù)據(jù)的實部，為第一級數(shù)字信道化待判決第k1個子信道輸出數(shù)據(jù)的虛部。

(二)對第一級數(shù)字信道化待判決子信道的輸出數(shù)據(jù)進行n點能量積累：

其中，為第一級數(shù)字信道化第k1個子信道輸出數(shù)據(jù)的n點能量積累值。

(三)利用判決門限值對第一級數(shù)字信道化待判決子信道進行輸出判決：

假設判決門限值為hold，如果則將標號為k1的第一級數(shù)字信道化子信道判決為有信號輸出子信道，如果則將標號為k1的第一級數(shù)字信道化子信道判決為無信號輸出子信道。

將第一級數(shù)字信道化有信號輸出的子信道輸出數(shù)據(jù)輸入到第二級數(shù)字信道化：

將判決為有信號輸出的第一級數(shù)字信道化子信道的輸出數(shù)據(jù)輸入到第二級數(shù)字信道化，如果第一級數(shù)字信道化相鄰子信道kx和kx+1均判決為有信號輸出子信道，則對它們的能量積累值和進行比較，認為能量積累值較大的子信道為真實信號存在的子信道，并將真實信號存在的子信道的輸出數(shù)據(jù)輸入到第二級數(shù)字信道化。

用同樣的判決方法分別對第二級數(shù)字信道化的子信道進行輸出判決：

用同樣的判決方法分別對第二級數(shù)字信道化的子信道進行輸出判決，得到目標信號位于第二級數(shù)字信道化中的子信道標號。

傳統(tǒng)多級數(shù)字信道化子信道輸出判決方法的流程，如圖1所示。

這種傳統(tǒng)的多級數(shù)字信道化子信道輸出判決方法的優(yōu)點是，邏輯和結構非常簡單，便于實現(xiàn)。但是缺點是，在目標信號的頻率值靠近第一級數(shù)字信道化子信道交界處時，相鄰子信道輸出的能量積累值會很相近，虛假子信道的能量積累值有時甚至會超過真實子信道的能量積累值，單純的依靠比較能量積累值大小的方法往往會造成第一級數(shù)字信道化子信道輸出判決的不準確，進而造成第一級數(shù)字信道化錯誤子信道的輸出數(shù)據(jù)輸入到第二級數(shù)字信道化，導致第二級數(shù)字信道化的子信道輸出判決錯誤。當目標信號的頻率值很靠近第一級數(shù)字信道化子信道交界處時，這種傳統(tǒng)的多級數(shù)字信道化子信道輸出判決方法就會產(chǎn)生很大的誤差，因此傳統(tǒng)的多級數(shù)字信道化子信道輸出判決方法不具有很好的穩(wěn)定性和實際應用性。

目標信號的頻率值靠近第一級數(shù)字信道化子信道交界處示意圖，如圖2所示，其中第一級數(shù)字信道化子信道采用偶排列和50％交疊方式，fs為采樣率，k為第一級數(shù)字信道化所劃分的子信道總數(shù)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術問題，提出一種在目標信號頻率值靠近第一級數(shù)字信道化子信道交界處時，依然可以高準確性的對多級數(shù)字信道化的子信道輸出進行判決的方法，并且非常適合在軟件和硬件平臺中實現(xiàn)。本發(fā)明方法當目標信號的頻率值靠近第一級數(shù)字信道化子信道交界處時，依然可以保證多級數(shù)字信道化子信道輸出判決的準確性，實現(xiàn)流程包括以下步驟：

s1、設第一級數(shù)字信道化子信道輸出的數(shù)據(jù)為：ykr(n),yki(n)，設k1為待判決第一級數(shù)字信道化的子信道標號，其中，n＝0,1,2,...,d-1，ykr(n)為第一級數(shù)字信道化第k個子信道輸出數(shù)據(jù)的實部，yki(n)為第一級數(shù)字信道化第k個子信道輸出數(shù)據(jù)的虛部，k為第一級數(shù)字信道化子信道標號，k為第一級數(shù)字信道化所劃分的子信道總數(shù)，k＝0,1,2,...,k-1，d為第一級數(shù)字信道化各子信道輸出的數(shù)據(jù)點數(shù)，抽取倍數(shù)由于數(shù)字信道化接收機的瞬時監(jiān)視帶寬b為采樣率fs的一半，即正好對應第一級數(shù)字信道化輸出的前個子信道，也就是說目標信號只可能存在于第一級數(shù)字信道化的前個子信道中，所以我們只需要對第一級數(shù)字信道化的前個子信道進行判決即可；

s2、對第一級數(shù)字信道化待判決子信道的輸出數(shù)據(jù)進行n點能量積累，具體為：

s21、計算第一級數(shù)字信道化待判決子信道輸出數(shù)據(jù)的能量其中，為第一級數(shù)字信道化第k1個待判決子信道輸出數(shù)據(jù)的能量，為第一級數(shù)字信道化第k1個待判決子信道輸出數(shù)據(jù)的實部，為第一級數(shù)字信道化第k1個待判決子信道輸出數(shù)據(jù)的虛部；

s22、對第一級數(shù)字信道化待判決子信道輸出數(shù)據(jù)的能量進行n點能量積累其中，為第一級數(shù)字信道化第k1個待判決子信道輸出數(shù)據(jù)的n點能量積累值，

s3、利用判決門限值對第一級數(shù)字信道化待判決子信道的輸出進行判決：設判決門限值為hold，如果則將第一級數(shù)字信道化標號為k1的待判決子信道判決為有信號輸出子信道，如果則將第一級數(shù)字信道化標號為k1的待判決子信道判決為無信號輸出子信道，其中，所述判決們限值hold為經(jīng)驗值；

s4、將有信號輸出的第一級數(shù)字信道化子信道的輸出數(shù)據(jù)輸入到第二級數(shù)字信道化，如果第一級數(shù)字信道化相鄰待判決子信道kx和kx+1均判決為有信號輸出子信道，則將標號為kx和kx+1的子信道對應的輸出數(shù)據(jù)分別輸入到第二級數(shù)字信道化；

s5、利用判決門限值對第二級數(shù)字信道化待判決子信道的輸出進行判決：設判決門限值為hold，如果則將第二級數(shù)字信道化標號為k1的待判決子信道判決為有信號輸出子信道，如果則將第二級數(shù)字信道化標號為k1的待判決子信道判決為無信號輸出子信道；

s6、結合第一級和第二級數(shù)字信道化子信道的輸出判決結果得到目標信號位于第一級和第二級數(shù)字信道化的真實子信道標號：

設第二級數(shù)字信道化所劃分的子信道數(shù)為k1，如果第一級數(shù)字信道化標號為kx的子信道的輸出數(shù)據(jù)，在第二級數(shù)字信道化過渡帶所對應的子信道，即標號為的子信道中判決出有信號輸出，則說明第一級數(shù)字信道化標號為kx的子信道為虛假子信道，在第二級數(shù)字信道化中所判決出的子信道標號為目標信號在第二級數(shù)字信道化中的虛假子信道；

若在第二級數(shù)字信道化通帶所對應的子信道，即標號為和的子信道中判決出有信號輸出，則說明第一級數(shù)字信道化標號為kx的子信道為真實子信道，在第二級數(shù)字信道化中所判決出的子信道標號為目標信號在第二級數(shù)字信道化中的真實子信道；

設第二級數(shù)字信道化所劃分的子信道數(shù)為k1，如果第一級數(shù)字信道化標號為kx+1的子信道的輸出數(shù)據(jù)，在第二級數(shù)字信道化過渡帶所對應的子信道，即標號為的子信道中判決出有信號輸出，則說明第一級數(shù)字信道化標號為kx+1的子信道為虛假子信道，在第二級數(shù)字信道化中所判決出的子信道標號為目標信號在第二級數(shù)字信道化中的虛假子信道；

若在第二級數(shù)字信道化通帶所對應的子信道，即標號為和的子信道中判決出有信號輸出，則說明第一級數(shù)字信道化標號為kx+1的子信道為真實子信道，在第二級數(shù)字信道化中所判決出的子信道標號為目標信號在第二級數(shù)字信道化中的真實子信道。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明方法在目標信號的頻率值很靠近第一級數(shù)字信道化子信道的交界處時，依然可以保證多級數(shù)字信道化子信道輸出判決的高準確性，在實際應用中具有很好的穩(wěn)定性，很適合在軟件平臺和fpga、dsp等硬件平臺中應用，實現(xiàn)多級數(shù)字信道化子信道的輸出判決。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)多級數(shù)字信道化子信道輸出判決流程圖。

圖2為目標信號頻率值靠近第一級數(shù)字信道化子信道交界處示意圖。

圖3為本發(fā)明方法流程圖。

圖4為實施例1中第一級數(shù)字信道化結構圖。

圖5為實施例1中第二級數(shù)字信道化結構圖。

圖6為實施例1中第一級數(shù)字信道化真實子信道的頻譜搬移和第二級數(shù)字信道化子信道對應示意圖。

圖7為實施例1中第一級數(shù)字信道化虛假子信道的頻譜搬移和第二級數(shù)字信道化子信道對應示意圖。

圖8為實施例2中本發(fā)明和傳統(tǒng)方法在目標信號不同頻率時的檢測成功概率圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明進行說明。

實施例1、

如圖3所示：

考慮1個頻率為f＝9mhz的單頻信號作為目標信號，假定采樣率fs＝500mhz，采樣周期ts＝2ns，采樣點數(shù)為u＝16384，信號噪聲為高斯白噪聲，信噪比snr＝15db。

第一級數(shù)字信道化采用子信道偶排列和50％交疊方式劃分為32個子信道，即k＝32，抽取倍數(shù)第一級數(shù)字信道化各子信道的輸出數(shù)據(jù)點數(shù)第二級數(shù)字信道化采用子信道偶排列和50％交疊方式劃分為16個子信道，即k1＝16，抽取倍數(shù)為

第一級數(shù)字信道化結構如圖4所示，其中，x(n),n＝0,1,2,...,16383為第一級數(shù)字信道化的輸入數(shù)據(jù)，h(n),n＝0,1,2,...,255為256階低通原型濾波器系數(shù)，ykr(n)為第一級數(shù)字信道化標號為k的子信道輸出數(shù)據(jù)的實部，yki(n)為第一級數(shù)字信道化標號為k的子信道輸出數(shù)據(jù)的虛部，k＝0,1,2,...,31；n＝0,1,2,...,1023，z^-16表示延時16個數(shù)據(jù)單元，32↓表示抽取32倍。

第二級數(shù)字信道化結構如圖5所示，其中，為第二級數(shù)字信道化輸入數(shù)據(jù)的實部，為第二級數(shù)字信道化輸入數(shù)據(jù)的虛部，為第二級數(shù)字信道化標號為k2的子信道輸出數(shù)據(jù)的實部，為第二級數(shù)字信道化標號為k2的子信道輸出數(shù)據(jù)的虛部，其中：其中，h1(n),n＝0,1,2,...,127為128階低通原型濾波器系數(shù)，z^-8表示延時8個數(shù)據(jù)單元，16↓表示抽取16倍。

由于目標信號的頻率值真實處于第一級數(shù)字信道化子信道1的通帶內，若第一級數(shù)字信道化子信道1的輸出數(shù)據(jù)輸入到第二級數(shù)字信道化，則由第一級數(shù)字信道化子信道和第二級數(shù)字信道化子信道的對應關系可知，這個真實信號會出現(xiàn)在第二級數(shù)字信道化對應的通帶子信道(即標號為0,1,2,3和12,13,14,15的子信道)中，在本實施例中真實信號會出現(xiàn)在第二級數(shù)字信道化的標號為13的子信道中。

本實施例中第一級數(shù)字信道化真實子信道，即子信道1的頻譜搬移和第二級數(shù)字信道化的子信道對應方式，如圖6所示。

由于目標信號的頻率值同時也處于第一級數(shù)字信道化子信道0的過渡帶內，所以第一級數(shù)字信道化的子信道0會輸出一個虛假信號，若第一級數(shù)字信道化子信道0的輸出數(shù)據(jù)輸入到第二級數(shù)字信道化，則由第一級數(shù)字信道化子信道和第二級數(shù)字信道化子信道的對應關系可知，這個虛假信號會出現(xiàn)在第二級數(shù)字信道化對應的過渡帶子信道(即標號為4,5,6,7和8,9,10,11的子信道)中，在本實施例中虛假信號會出現(xiàn)在第二級數(shù)字信道化的標號為5的子信道中。

本實施例中第一級數(shù)字信道化虛假子信道，即子信道0的頻譜搬移和第二級數(shù)字信道化的子信道對應方式，如圖7所示。

若最終的判決結果為：第一級數(shù)字信道化真實子信道為標號1的子信道，第二級數(shù)字信道化有信號輸出的子信道為標號13的子信道，則判決成功，否則判決失敗。

獨立重復試驗100次，計算本發(fā)明的判決成功概率其中ts為試驗成功次數(shù)，t為獨立重復試驗總次數(shù)。

實施例1中本發(fā)明的子信道輸出判決性能用試驗成功概率pd來衡量。

實施例1中本發(fā)明的實現(xiàn)方法包括以下步驟：

(一)產(chǎn)生輸入信號模型：由下式產(chǎn)生輸入信號x(n)＝[x(0)x(1)…x(u-1)]，其中，n(n)為高斯白噪聲。

(二)對第一級數(shù)字信道化待判決子信道的輸出數(shù)據(jù)進行n＝8點能量積累：

假設第一級數(shù)字信道化子信道的輸出數(shù)據(jù)為：ykr(n),yki(n),n＝0,1,2,...,1023；k＝0,1,2,...,31，其中，k為第一級數(shù)字信道化子信道標號，ykr(n)為第一級數(shù)字信道化第k個子信道輸出數(shù)據(jù)的實部，yki(n)為第一級數(shù)字信道化第k個子信道輸出數(shù)據(jù)的虛部。

由于數(shù)字信道化接收機的瞬時監(jiān)視帶寬b為采樣率fs＝500mhz的一半，即b∈[0,250mhz]，正好對應第一級數(shù)字信道化的前個子信道，也就是說目標信號只可能存在于第一級數(shù)字信道化的前16個子信道中，所以我們只需要對第一級數(shù)字信道化的前16個子信道進行輸出判決即可。假設k1為第一級數(shù)字信道化待判決的子信道標號，則

令為第一級數(shù)字信道化第k1個待判決子信道輸出數(shù)據(jù)的能量：

其中，為第一級數(shù)字信道化待判決第k1個子信道輸出數(shù)據(jù)的實部，為第一級數(shù)字信道化待判決第k1個子信道輸出數(shù)據(jù)的虛部。

對第一級數(shù)字信道化待判決子信道的輸出數(shù)據(jù)進行n＝8點能量積累：

其中，為第一級數(shù)字信道化第k1個待判決子信道輸出數(shù)據(jù)的8點能量積累值。

(三)利用判決門限值對第一級數(shù)字信道化待判決子信道的輸出進行判決：

假設判決門限值為hold，如果則將第一級數(shù)字信道化標號為k1的待判決子信道判決為有信號輸出子信道，如果則將第一級數(shù)字信道化標號為k1的待判決子信道判決為無信號輸出子信道。

將第一級數(shù)字信道化有信號輸出的子信道數(shù)據(jù)分別輸入到第二級數(shù)字信道化：

將第一級數(shù)字信道化有信號輸出的子信道數(shù)據(jù)分別輸入到第二級數(shù)字信道化。本實施例中，第一級數(shù)字信道化相鄰子信道0和子信道1均判決為有信號輸出子信道，則將標號為0和1的子信道對應的輸出數(shù)據(jù)分別輸入到第二級數(shù)字信道化。

用同樣的方法分別對第二級數(shù)字信道化的子信道進行輸出判決：

用同樣的方法分別對第二級數(shù)字信道化子信道的輸出進行判決，得到第二級數(shù)字信道化子信道的輸出判決結果。

(六)結合第一級和第二級數(shù)字信道化的子信道輸出判決結果得到目標信號位于第一級和第二級數(shù)字信道化的真實子信道標號。

(七)重復試驗100次，記錄下試驗成功次數(shù)ts，并計算檢測成功概率

仿真結果為：pd＝100％，即本發(fā)明在目標信號的頻率值很靠近第一級數(shù)字信道化子信道交界處時，判決性能良好。

實施例2、

本發(fā)明和傳統(tǒng)方法在目標信號不同頻率情況下的判決性能仿真。

在實施例2中，令目標信號的頻率取值分別為：f＝[1mhz,2mhz,3mhz,...,15mhz]，其余仿真條件均與實施例1相同，重新執(zhí)行實施例1的步驟，并分別記錄下本發(fā)明方法在每個目標信號頻率下的判決成功概率。在相同的仿真條件下，執(zhí)行傳統(tǒng)方法的判決步驟，同樣記錄下傳統(tǒng)方法在每個目標信號頻率下的判決成功概率。

在不同目標信號頻率的情況下，本發(fā)明和傳統(tǒng)方法的判決成功概率如圖8所示。

從圖8中，我們可以看到，本發(fā)明在所有目標信號頻率下，判決成功概率均為100％，而傳統(tǒng)方法在目標信號逐漸靠近第一級數(shù)字信道化兩個子信道交界處(即7.8mhz)的過程中判決成功概率會逐漸降低，所以本發(fā)明所提出的多級數(shù)字信道化子信道輸出判決方法是一種高效的多級數(shù)字信道化子信道輸出判決方法，在目標信號的頻率值很靠近第一級數(shù)字信道化子信道的交界處時，依然可以保證多級數(shù)字信道化子信道輸出判決的高準確性，在實際應用中具有很好的穩(wěn)定性，很適合在軟件平臺和fpga、dsp等硬件平臺中應用，實現(xiàn)多級數(shù)字信道化子信道的輸出判決。