一种通信信号小波域盲源分离抗干扰方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种通信信号小波域盲源分离抗干扰方法，属于通信【技术领域】。该方法包括至少利用两根天线分别接收通信信号的步骤；将接收的至少两路信号转换至小波域的步骤；对小波系数进行阈值处理降噪以抑制噪声的步骤；对处理的小波系数进行盲源分离的步骤；分别利用分离的小波系数进行重构，得到至少两路时域信号的步骤；以及对得到的时域信号进行识别，选取有用信号的步骤。本发明还涉及一种通信信号接收装置。所述技术可有效增强通信系统在低信噪比下的抗干扰性能，同时减少了盲源分离算法的处理时延，具有实用性。
【专利说明】_种通信信号小波域盲源分离抗干扰方法及装置 一【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种通信信号的接收方法，尤其涉及一种通信信号小波域盲源分离抗 干扰方法及装置，属于通信【技术领域】。 二【背景技术】
[0002] 当前频谱资源日益紧张，各种自然干扰、人为无意干扰以及人为有意干扰落入通 信信号带宽内的概率日渐提高，对通信抗干扰提出了更高的要求。扩谱通信以其被检测概 率低、独特的抗干扰能力和易于实现多址接入等优点，已经成为国内外通信抗干扰的重要 技术手段，在军事和民用通信中均得到了广泛应用。但是，扩谱通信的抗干扰能力以足够的 频谱资源为前提，随着用频需求的不断增加，扩谱通信的抗干扰能力与频谱资源的矛盾日 益凸显。基于盲源分离的通信抗干扰技术通过干扰信号与通信信号的有效分离，可在不增 加频谱资源前提下明显提高通信抗干扰能力，能够为缓解扩谱通信抗干扰能力与频谱资源 之间的矛盾提供解决办法。该技术适用于非扩谱和扩谱通信信号，而且对常见干扰信号具 有较好的适应性。但是，传统盲源分离技术较少考虑噪声的影响，在低信噪比条件下分离性 能不够理想。
[0003] 小波阈值降噪方法对信号进行小波变换得到对应的小波系数，对小波系数阈值降 噪处理后再进行小波重构即可得到降噪后的信号。将小波阈值降噪方法作为盲源分离的预 处理手段，可在一定程度上改善盲源分离算法在低信噪比条件下的分离性能，但其存在着 运行时间长，难以满足通信实时性需求的缺点。
[0004] 此外，盲源信号分离以独立性作为分离准则，将信号转换至小波域后，信号之间的 独立性有所增强。小波阈值降噪预处理盲源分离方法仍然对时域信号进行分离，未充分利 用信号在小波域独立性增强的特性。 三
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种通信信号小波域盲源分离抗干扰方法，充分利用信号 在小波域更加独立的优势，将信号转换至小波域进行阈值降噪和盲源分离后再转换回时 域，改善盲源分离算法受噪声影响较大和小波阈值降噪盲源分离实时性差的问题。
[0006] 本发明具体采用以下技术方案：
[0007] -种通信信号小波域盲源分离抗干扰方法，该方法具体包括以下步骤：
[0008] 步骤1、利用至少两根天线分别接收无线信号；
[0009] 步骤2、对接收到的至少两路信号做小波变换，将其转换到小波域；
[0010] 步骤3、对小波系数进行阈值降噪处理；
[0011] 步骤4、对阈值处理后的至少两路小波系数进行盲源分离，得到两路分离的小波系 数；
[0012] 步骤5、分别利用两路分离的小波系数进行小波重构，得到两路时域信号；
[0013] 步骤6、对信号进行识别，识别出有用信号；
[0014] 步骤7、对有用信号进行解扩-解调得到基带信号；
[0015] 步骤8、对基带信号进行译码以恢复信息序列。
[0016] -种通信信号小波域盲源分离抗干扰装置，其特征在于该装置包括依信号流向顺 次连接的至少两路并联的信号接收通道、小波变换单元、阈值降噪处理单元、盲源分离单 元、小波重构单元、信号识别单元、解扩-解调单元、译码单元；所述信号接收通道包括接收 天线、射频前端，用于接收信号；所述小波变换单元将信号转换到小波域；所述阈值降噪处 理估计阈值、舍弃噪声的小波系数；所述盲源分离单元对处理后的两路小波系数进行分离， 得到两路独立的小波系数；所述小波重构单元利用两路独立的小波系数进行小波重构得 到两路时域信号；所述信号识别单元对两路时域信号进行识别，选取出有用信号；所述解 扩-解调单元对有用信号解调得到基带数字信号；所述译码单元对识别出的有用信号进行 译码，恢复出信息序列。
[0017] 本发明与现有技术相比，其显著优点是：充分利用小波阈值降噪效果较好且小波 域信号独立性增强的优势，在小波域实现通信信号与干扰信号分离，改善了传统盲源分离 技术在低信噪比下鲁棒性较差和小波阈值降噪预处理盲源分离实时性较差的问题。 四【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的系统框图，其中虚线框为通信信号的接收装置。
[0019] 图2为点对点跳频通信受到扫频干扰时，采用本发明的方法的效果示意图，图中 由（a)至（f)依次为跳频信号频谱图，两路混合接收信号的频谱图、用盲源分离抽出的跳频 信号频谱图、用小波降噪预处理再盲源分离分离抽出的跳频信号频谱图以及采用本发明抽 出的跳频信号的频谱图。
[0020] 图3为点对点跳频通信受到扫频干扰时，采用本发明的接收方法和传统接收方法 所得到的误码率随信号与干扰功率比关系曲线。
[0021] 图4为点对点跳频通信受到扫频干扰时，采用本发明的接收方法和传统接收方法 所得到的误码率随信号与噪声功率比关系曲线。
[0022] 五【具体实施方式】
[0023] 为便于理解本发明方案，下面先对盲源分离和小波阈值降噪的基本原理作简单介 绍。
[0024] 盲源分离（BlindSourceSeparation，BSS)是指在对源信号和传输通道完全未知 或仅有少量先验知识情况下，仅利用传感器输出的观测混合信号对源信号及传输通道进行 估计的理论与技术。
[0025] 设p个传感器的观测信号x(t)是来自于q个源信号s(t)的线性混合，本文研宄 瞬时线性混合模型，为简单起见忽略时间t，则有
[0026] X=AS (1)
[0027] 式（1)中，X=(Xpx2，…，xp)T为p维的观测信号，S=(s:，s2，…，s)1为q维 相互独立的源信号，（*)T表示矩阵的转置，A为pXq维的混合矩阵。如果且A是可逆的 方阵时（即P=q)，盲源分离算法可以估计出一个分离矩阵B~A'使得估计信号Y= BX~A-1 ?AS=S接近真实的源信号。
[0028] 对于式（1)所述的混合模型，特征矩阵联合近似对角化（JointApproximative DiagonalizationofEigenmatrix，JADE)、二阶 盲辨识(SecondOrderBlind IdentificationAlgorithm，SOBI)、二阶非平稳源分离（SecondOrderNonstationary SourceSeparation，SONS)以及快速固定点独立分量分析（FastFixedPoint IndependentComponentAnalysis，fastICA)等种盲源分离方法均可实现信号分离。下面， 以基于负熵的fastICA盲源分离方法为例进行说明。
[0029] 为了利用fastICA算进行盲分离处理，通常需要进行如下的中心化和白化预处理 步骤：
[0030] 在中心化预处理过程中，将接收信号减去其均值：
【权利要求】
1. 一种通信信号小波域盲源分离抗干扰方法，其特征在于，具体包括w下步骤；第一， 利用至少两根天线分别接收无线信号；第二，对接收到的至少两路信号做小波变换，将其转 换到小波域；第=，对小波系数进行阔值降噪处理；第四，对阔值处理后的至少两路小波系 数进行盲源分离，得到两路分离的小波系数；第五，分别利用两路分离的小波系数进行小波 重构，得到两路时域信号；第六，对信号进行识别，识别出有用信号；第走，对有用信号进行 解扩-解调得到基带信号；第八，对基带信号进行译码W恢复信息序列。
2. -种通信信号小波域盲源分离抗干扰装置，其特征在于该装置包括依信号流向顺次 连接的至少两路并联的信号接收通道、小波变换单元、阔值降噪处理单元、盲源分离单元、 小波重构单元、信号识别单元、解扩-解调单元、译码单元。
3. 如权利要求2所述的信号接收通道包括接收天线、射频前端，用于接收信号；所述小 波变换单元将信号转换到小波域；所述阔值降噪处理估计阔值、舍弃噪声的小波系数；所 述盲源分离单元对处理后的两路小波系数进行分离，得到两路独立的小波系数；所述小波 重构单元利用两路独立的小波系数进行小波重构得到两路时域信号；所述信号识别单元对 两路时域信号进行识别，选取出有用信号；所述解扩-解调单元对有用信号解调得到基带 数字信号；所述译码单元对识别出的有用信号进行译码，恢复出信息序列。
【文档编号】H04L25/03GK104468436SQ201410545513
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】于淼, 关志强, 齐扬阳, 许凌云 申请人:中国人民解放军总参谋部第六十三研究所