跳频通信单通道盲分离中接收信号频率碰撞检测方法

文档序号:9330262
跳频通信单通道盲分离中接收信号频率碰撞检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于通信领域,涉及单通道盲分离技术和跳频频率碰撞检测技术,特别涉 及跳频通信单通道盲分离中接收信号频率碰撞检测方法。
【背景技术】
[0002] 跳频信号是已经调制的信号在一个很宽的频率范围内随机的跳动,其频率跳动规 律称为跳频图案。由于跳频信号在一个很宽的频率范围内,其传输过程中要保持各离散频 率载波的相位相干比较困难,跳频信号一般采用FSK方式进行调制。
[0003] 单通道盲分离是在一个单通道上接收信号,并在源信号无法精确获知的情况下, 从接收信号中分离出各源信号的过程。单通道盲分离在数学上是一个病态问题,关于单通 道盲信号分离方面的算法主要分为:变换域滤波、利用传统的ICA/BSS方法、基函数法、稀 疏分解与表示、粒子滤波、逐幸存路径处理法等。其中,较好的方法是粒子滤波和逐幸存路 径处理法,但其计算复杂度太高,难以实际运用,并且两种方法都是从编码和比特这一层次 实现单通道盲分离。
[0004] 因此,需要一种可使跳频通信单通道盲分离计算简单、便于实际运用的方法。

【发明内容】

[0005] 为解决上述技术问题,本发明提出了一种跳频通信单通道盲分离中接收信号频率 碰撞检测方法,来改善跳频通信单通道盲分离问题的不足,通过将接收信号中的时频域均 混叠的时间段与时域混叠频域相对分离的时间段分别检测出来分开处理,不仅降低了跳频 通信单通道盲分离问题中的计算复杂度,还大大地降低对接收信号盲分离的难度,从而更 容易实现盲源分离。
[0006] 首先本发明的适用条件为:单通道中的源信号为η个相互独立的跳频信号,其跳 速分别为 Vl,ν2,……,νη;在检测过程中,接收信号x(t)内的分量信号数目不变并且各个分 量信号之间发生频率碰撞的概率小于50%,其中,幅度最大的分量信号和幅度最小的分量 信号幅度比小于10 ;
[0007] 本发明的所述接收信号X (t)频率碰撞的检测方法包括:
[0008] Sl :对所述接收信号x(t)选取汉明窗g(t)后,进行短时傅里叶变换并得到所述接 收信号x(t)的时频分布函数X(t,f),确定所述接收信号x(t)的时频分布函数X(t,f)的单 位处理时间T d;
[0009] S2 :将所述接收信号x(t)的时频分布函数X(t,f)的时域分为若干时间段(i-1) K t ^iTd,并分别计算其中η。个连续所述时间段的时频分布函数X(t,f)的时频域时间 累积函数,相应地记录各个所述时间段的所述时频域时间累积函数波峰个数,并记录所述 时频域时间累积函数波峰个数有效最大值为CR。,其中i为正整数,η。为正整数,CR。为正偶 数;
[0010] S3:根据所述时频域时间累积函数波峰个数有效最大值CR。,判断所述接收信号 X (t)在任一所述时间段内,发生频率碰撞或者未发生频率碰撞。
[0011] 根据一种具体的实施方式,计算时频域时间累积函数波峰个数有效最大值CR。的 方法为:
[0012] S21 :提取所述接收信号x(t)的第i个时间段的时频分布函数XU1, f),其中i的 初始值为1 ;
[0013] S22 :对当前所述时间段的时频分布函数Xai, f)预处理;
[0014] S23 :计算经预处理后的当前所述时间段的时频分布函数Xai, f)的时频域时间累 积函数,并检测所述时频域时间累积函数曲线的波峰个数CR1,保存CR1至集合CR ;
[0015] S24 :比较i与lvi小于η。,令i = i+Ι后,执行S21 ;i大于或等于n。,计算所述集 合CR中的频数最大的偶数元素,并记为CR。。
[0016] 根据一种具体的实施方式,判断所述接收信号x(t)在任一所述时间段内,发生频 率碰撞或者未发生频率碰撞的方法为:
[0017] S31 :提取待检测时间段的时频分布函数Χα,,?·),并对其进行预处理,其中j为正 整数;
[0018] S32 :计算所述待检测时间段的时频分布函数XU,,f)的时频域时间累积函数,并 检测所述时频域时间累积函数曲线的波峰个数CR ];
[0019] S33 :比较CR jP CR jCR /j、于CR。,则在所述待检测时间段内发生频率碰撞,否则, 在所述待检测时间段内未发生频率碰撞。
[0020] 根据一种具体的实施方式,所述预处理的方法为:
[0021] S41 :提取待预处理的时间段上任一频率点fh,其对应的时频点集为 Kt1, fh) I (i_l)Td< t ,其中时频点(t,fh)为所述时频点集的任意元素;
[0022] S42 :若所述时频点(t,fh)满足:
[0023] X(t,fh) ^ a max (Xa^fh) I (i-l)Td^ t ^iTdI
[0024] 则令(t, fh) e Oh;
[0025] S43 :若I O h I〈 β I { U1, fh) I (i-1) Td< t I,则令所述时频点集的时频分布函 数(Xai, fh) I (i-l)K t 为零。其中,I · I表示求集合的元素个数,a,β为系数因 子并且 a,β e [0, 1]。
[0026] 根据一种具体的实施方式,所述单位处理时间Td的表达式为:
[0027]
[0028] 其中(·)表示求最大公约数,fs为采样频率。
[0029] 根据一种具体的实施方式,基于所述时频域时间累积函数波峰个数有效最大值 CR。,估计单通道中的源信号的个数η为CR。的二分之一。
[0030] 枏抿一釉旦优的走偷方忒·所怵时频域时间累积函数的表达式为:
[0031]
[0032] 其中,|X((i_l)Td+t,f) I表示求所述时频分布函数的模值。
[0033] 本发明有益效果在于:在解决跳频通信单通道接收信号内分量信号部分频率碰撞 的盲分离问题过程中,运用本发明的方法可以检测接收信号在哪些时间段存在跳频频率碰 撞,从而很容易地将频率正交和碰撞时间段分开,进而更容易地实现跳频通信单通道盲分 离。
[0034] 由于本发明是基于时间段处理的,相比基于时刻处理,其计算量更小。并且在得出 时频域时间累积函数波峰个数有效最大值CR。的同时,也间接估计出单通道接收信号中分 量信号的个数(即源信号的个数)。
【附图说明】
[0035] 图1是本发明频率碰撞检测方法的示意流程图;
[0036] 图2是本发明估计时频域时间累积函数波峰个数有效最大值CR。的流程图;
[0037] 图3是本发明频率碰撞检测方法中判断频率碰撞或正交的流程图。
【具体实施方式】
[0038] 下面结合附图进行详细说明。
[0039] 首先本发明的适用条件为:在单通道中的源信号为η个相互独立的跳频信号,并 且能够精确地预测其跳速,各个跳频信号分别为 Vl,ν2,……,Vn。在检测过程中,接收信号 X (t)内的分量信号数目不变并且各个分量信号之间发生频率碰撞的概率小于50 %,其中, 幅度最大的分量信号和幅度最小的分量信号幅度比小于10。
[0040] 结合图1所示的本发明频率碰撞检测方法的示意流程图;本发明的接收信号X (t) 频率碰撞的检测方法包括:
[0041] Sl :对接收信号x(t)选取汉明窗g(t)后,进行短时傅里叶变换并得到接收信号 X (t)的时频分布函数X(t,f),确定接收信号X (t)的时频分布函数X(t,f)的单位处理时间 Td。
[0042] 具体的,进行短时傅里叶变换得到接收信号x(t)的时频分布函数X(t,f)的表达 式为:
[0043]
[0044] 当获得了接收信号x(t)的时频分布函数X(t,f)后,需要确定其单位处理时间Td。 单位处理时间T d的表达式为:
[0045]
[0046] 其中,(·)表示求最大公约数,fs为采样频率,由于T d的设置关系到检测的准确 性,因此本发明的适用条件要求能够精确地预测各个跳频信号的跳速。
[0047] S2:将接收信号x(t)的时频分布函数X(t,f)的时域分为若干时间段(i-1) K ^iTd,并分别计算其中的η。个连续的时间段的时频分布函数X(t,f)的时频域时间累 积函数,相应地记录各个时间段的时频域时间累积函数波峰个数,并记录时频域时间累积 函数波峰个数有效最大值为CR。,其中i为正整数,η。为正整数,CR。为正偶数。
[0048] 具体地,η。可以根据实际运用而设置,η。越大,对时频域时间累积函数波峰个数有 效最大值CR。的估计就越精确。但同时η。随着增大,运算量也相应地增大。
[0049] S3 :根据时频域时间累积函数波峰个数有效最大值CR。,判断接收信号x(t)在任 一时间段内,发生频率碰撞或者未发生频率碰撞。
[0050] 结合图2所示的本发明估计时频域时间累积函数波峰个数有效最大值CR。的流程 图。
[0051] 具体地,S21 :提取接收信号x(t)的第i个时间段的时频分布函数X(Uf),其中i 的初始值为1 ;
[0052] S22 :对当前时间段的时频分布函数XU1, f)预处理。
[0053] S23 :计算经预处理后的当前时间段的时频分布函数Xai, f)的时频域时间累积函 数,并检测时频域时间累积函数曲线的波峰个数CR1,保存CR1至集合CR。
[0054] 具体的,时频域时间累积函数的表达式为:
[0055]
[0056] 其中,IX(Q-I)W) I表示求所述时频分布函数的模值。
[0057] S24:比较i与η。;如果i小于n。,则在令i = i+
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