基於稀疏傅立葉變換的深度擴頻捕獲與幹擾抑制方法
2023-08-04 03:31:31 2
基於稀疏傅立葉變換的深度擴頻捕獲與幹擾抑制方法
【專利摘要】本發明涉及基於稀疏傅立葉變換的深度擴頻捕獲與幹擾抑制方法，屬於擴頻通信信號處理【技術領域】。本發明通過採用深度擴頻技術提高用戶端的隱蔽性和抗截獲性能；採用幹擾抑制算法進一步提高系統的幹擾容限，保證通信可靠性；將捕獲技術與幹擾抑制算法聯合處理，降低星載信號處理的複雜度；直擴接收機的帶內幹擾在頻域具有稀疏性，運用稀疏傅立葉變換，降低運算複雜度。
【專利說明】基於稀疏傅立葉變換的深度擴頻捕獲與幹擾抑制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及基於稀疏傅立葉變換的深度擴頻捕獲與幹擾抑制方法，屬於擴頻通信信號處理【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在特種通信終端發射功率受限的情況下，需降低符號速率來保證通信的可靠性。同時為了提高用戶端的隱蔽性和抗截獲性能，上行鏈路將採用深度擴頻技術。但是由星地間徑向速度引起的都卜勒頻偏會給深度擴頻快速捕獲帶來較大困難，嚴重消耗珍貴的星上信號處理資源。另一方面，在信道環境比較惡劣的情況下，為保障可靠通信，衛星載荷需採用變換域幹擾抑制算法進一步提高系統的幹擾容限，變換域幹擾抑制算法同樣存在計算複雜度高的問題。捕獲和抗幹擾處理將會消耗70%的星上信號處理資源，尤其低軌衛星星上處理資源受限條件下難以實現。在頻域並行捕獲算法和變換域幹擾抑制算法具有相同的FFT處理內核，同時幹擾信號在頻域具有稀疏特性，解擴相關峰在時域具有稀疏性。
[0003]現有技術中深度擴頻技術和幹擾抑制技術在運算處理方面，運算量巨大，浪費資源，性能不夠理想。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了降低信號處理的運算量，減少星上處理信號資源的消耗，提出基於稀疏傅立葉變換的深度擴頻捕獲與幹擾抑制方法，該方法用以降低星載信號處理複雜度，直擴接收機的帶內幹擾在頻域具有稀疏性，而解擴後的相關峰在時域具有稀疏性，將稀疏傅立葉變換應用其中，進一步降低運算複雜度。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
[0006]本發明的基於稀疏傅立葉變換的深度擴頻捕獲與幹擾抑制方法，步驟為:
[0007]I)對接收到的擴頻信號進行加窗處理，之後對擴頻信號進行頻域預處理；
[0008]所述的加窗處理，是指將擴頻信號與窗函數相乘，得到有限長序列，其長度為N ；N為自然數；
[0009]所述的預處理是指將得到的有限長序列等間隔分成N/P行、P列，並將每行數據進行置加得到N/P點序列；
[0010]2)對步驟I)得到的N/P點序列進行FFT運算，得到的序列相當於長度為N的有限長序列；FFT運算後頻域的等間隔抽樣，使頻譜解析度降低；
[0011]3)對步驟2)得到的序列進行包絡檢測及陷波處理，得到去除噪聲的頻譜；
[0012]所述的包絡檢測，是指對步驟2)得到的序列與設定的門限進行比較，得到幅值過門限時對應的頻率；
[0013]所述的陷波處理是指根據包絡檢測後得到的頻率對步驟2)得到的序列進行陷波處理；
[0014]4)對本地PN碼序列預處理；所述的預處理是指將PN碼序列等間隔分成N/P行、P列，並將每行數據進行疊加得到N/P點序列，並對N/P點序列進行FFT運算，將得到的FFT運算結果存儲於衛星載荷中；
[0015]5)將步驟3)陷波處理後的序列與步驟4)得到的FFT運算結果進行共軛相乘運算；
[0016]6)將步驟5)得到的共軛相乘結果進行N/P點IFFT運算，自此完成並行碼相位相關運算;
[0017]7)對步驟6)得到的並行碼相位相關運算進行捕獲判決與驗證。
[0018]有益效果
[0019]本發明通過採用深度擴頻技術提高用戶端的隱蔽性和抗截獲性能；採用幹擾抑制算法進一步提高系統的幹擾容限，保證通信可靠性；將捕獲技術與幹擾抑制算法聯合處理，降低星載信號處理的複雜度；直擴接收機的帶內幹擾在頻域具有稀疏性，運用稀疏傅立葉變換，降低運算複雜度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明基於「基於稀疏傅立葉變換的深度擴頻捕獲與幹擾抑制方法」的系統實現框圖；
[0021]圖2是步驟3)中選擇門限時的頻譜與門限值；
[0022]圖3是步驟3)中經陷波處理後濾除掉幅值超過門限的頻率值的頻譜；
[0023]圖4是本發明基於「基於稀疏傅立葉變換的深度擴頻捕獲與幹擾抑制方法」的實現頻譜圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。
[0025]實施例
[0026]如圖1、圖2、圖3和圖4所示:
[0027]I)對接收到的擴頻信號進行加窗處理，之後對擴頻信號的時域進行預處理；
[0028]所述的加窗處理，是指將擴頻信號與窗函數相乘，得到有限長序列，其長度為N ；N為自然數；N的長度與捕獲的擴頻信號的精度和採樣時鐘相關，因此在實際情況中根據所要達到的效果取值，在這裡設定N值1024，採用的矩形窗作為窗函數。
[0029]所述的預處理是指將得到的有限長序列等間隔分成N/P行、P列，並將每行數據進行疊加得到N/P點序列；在這裡取P值為8，通過對每一行序列疊加得到128點序列。
[0030]2)對步驟I)得到的128點序列進行FFT運算，得到擴頻序列頻域信號，序列長度為 128 ；
[0031]3)對步驟2)得到的序列進行包絡檢測及陷波處理，得到去除噪聲的頻譜；如圖2所示；
[0032]設定門限的值的大小與所在環境的噪聲有關，在這裡設定門限為30，此時對步驟
2)得到的128點序列與設定的門限進行比較，得到幅值過門限時對應的頻率，之後根據包絡檢測後得到的頻率對步驟2)得到的128點序列進行陷波處理，濾除掉有噪聲的部分；如圖3所示；[0033]4)對本地PN碼序列預處理；在這裡取一種形式的偽碼，C/A碼，將其等間隔分成128行、8列，並將每行數據進行疊加得到128點序列，並對128點序列進行FFT運算，將得到的FFT運算結果存儲於衛星載荷中；
[0034]5)將步驟3)經多次陷波處理後得到的128點序列與步驟4)得到的FFT運算結果進行共軛相乘運算；
[0035]6)將步驟5)得到的共軛相乘結果進行128點IFFT運算，取其最大值，自此完成一次並行碼相位相關運算；
[0036]7)之後將步驟3)得到的128點序列進行以4點為步進的平移，重複步驟4)?步驟6)，當平移一周時，得到32個最大值，取這32個最大值中的極大值作為捕獲到的譜線，這個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序列的位置，記錄這個位置，可設定得到的這個位置為34，則取步驟I)中與處理時，相加之前的8X128的序列，取其第34行的數據，做8點FFT，同樣取C/A碼的8 X 128的序列，取其第34行的數據，做8點FFT，將二者共軛相乘，在相關序列裡找到最大值，可設定得到的最大值的位置為3，自此得到擴頻序列的8X128序列裡的第34行，第3列數據在原始序列裡的位置，即第290 (128X (3-1)+34)個數據點的位置，通過這個位置可以得到捕獲的並行碼相位值，自此完成並行碼相位相關運算的捕獲判決與驗證。
【權利要求】
1.基於稀疏傅立葉變換的深度擴頻捕獲與幹擾抑制方法，其特徵在於步驟為: 1)對接收到的空中的擴頻信號進行加窗處理，之後對擴頻信號的時域進行預處理； 所述的加窗處理，是指將擴頻信號與窗函數相乘，得到有限長序列，其長度為N ;N為自然數； 所述的預處理是指將得到的有限長序列等間隔分成N/P行、P列，並將每行數據進行疊加得到N/P點序列； 2)對步驟I)得到的N/P點序列進行FFT運算，得到序列； 3)對步驟2)得到的序列進行包絡檢測及陷波處理； 所述的包絡檢測，是指對步驟2)得到的序列與設定的門限進行比較，得到幅值過門限時對應的頻率； 所述的陷波處理是指根據包絡檢測後得到的頻率對步驟2)得到的序列進行陷波處理； 4)對本地PN碼序列預處理；所述的預處理是指將PN碼序列等間隔分成N/P行、P列，並將每行數據進行疊加得到N/P點序列，並對N/P點序列進行FFT運算，將得到的FFT運算結果存儲於衛星載荷中； 5)將步驟3)陷波處理後的序列與步驟4)得到的FFT運算結果進行共軛相乘運算； 6)將步驟5)得到的共軛相乘結果進行N/P點IFFT運算，自此完成並行碼相位相關運算； 7)對步驟6)得到的並行碼相位相關運算進行捕獲判決與驗證。
【文檔編號】H04B1/7075GK103427870SQ201310358815
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年8月16日 優先權日:2013年8月16日
【發明者】杜昌澔, 韓航程, 馬瑛, 宋左喬 申請人:北京理工大學