本发明涉及抗干扰技术领域，尤其涉及一种通信技术中抑制窄带干扰的方法及装置。
背景技术：
基于直接序列扩频的通信技术由于能在低功率、低信噪比环境下传输，并且能滤除干扰和噪声，提高信噪比，具有一定强度的防截获能力和抗干扰能力，广泛应用于卫星导航定位系统当中，但是受到较强的窄带干扰时，导航接收性能将会急剧下降。
现在常用的变换域窄带抗干扰技术的主要思路是根据有效信号和窄带干扰信号在变换域中具有不同带宽和功率分布特性，可以利用这种特性将干扰信号与有效信号检测识别出，从而对其中的干扰信号的幅度进行衰减或置零处理，把信号的大部分相位信息保留下来，再通过正交反变换恢复到时域，完成抑制窄带干扰的目的。
由于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)技术发展成熟且实现方便，现在的变换域窄带抗干扰算法研究集中在频域窄带抗干扰算法上。而在不同变换域窄带抗干扰算法中主要的区别是在干扰门限的确定以及干扰抑制方法。常用的干扰门限确定方法分为几种，一种是根据变换后频域的数据的均值和方差，取多次平均值计算干扰门限，另一种是求出变换后频域数据的对数，然后计算均值和方差得到门限，还有一种是基于频域数据满足指数分别假设来计算抑制门限。确定门限后，将大于门限的信号即干扰信号进行抑制处理，干扰抑制方法应用广泛的是次优的干扰谱线置零(Frequency Zero，FZ)的窄带干扰抑制方法，但是随着窄带干扰的带宽增大时，FZ抗干扰损失的能量增大，而干扰谱线钳位(Frequency Clip，FC)则是对干扰频谱的幅度限幅，能保留信号的相位特性和最大程度地保留信号的能量。自适应阈值钳位算法(Simple Frequency Clip，SFC)根据干扰功率与噪声功率比值，实现对干扰谱线进行一个非线性变换，对干扰谱线幅度限幅并保持谱线的相位，实现窄带干扰的抑制。
但这些方法都存在窄带抗干扰效果一般，不能保持信号的相位信息以及硬件实现资源较多的技术缺陷。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种抑制窄带干扰的方法及装置，以解决上述的至少一项技术问题。
(二)技术方案
本发明的一方面，提供了一种抑制窄带干扰的方法，包括：
对中频信号进行延时处理，得到一路未延时的初始信号和至少一路延时信号；
分别对所述初始信号和至少一路延时信号进行干扰抑制处理，确定第一处理信号和至少一路第二处理信号，其中，所述初始信号和延时信号为时域信号，所述第一处理信号和第二处理信号为频域信号；以及
将所述第一处理信号和至少一路第二处理信号转换为第一时域信号和至少一路第二时域信号，并对所述第一时域信号和至少一路第二时域信号进行叠加处理，确定输出信号；或者选择所述第一处理信号和至少一路第二处理信号第M/2采样点的前后各M/4个采样点的信号，确定输出信号。
在本发明的一些实施例中，分别对所述初始信号和至少一路延时信号进行干扰抑制处理，包括步骤：
分别缓存初始信号和至少一路延时信号中的多个采样点数据，将缓存后的多个采样点数据进行加窗处理后再进行傅里叶变换，从而将采样点数据由时域数据变成频域数据；以及
对所述频域数据进行功率估计确定干扰门限，将在频域中大于干扰门限的采样点数据判定为干扰谱线，并对所述干扰谱线进行抑制处理。
在本发明的一些实施例中，所述多个采样点数据为2M个采样点数据，其中，M为正整数，其取值范围为8～12。
在本发明的一些实施例中，所述抑制处理指：对所述干扰谱线进行至少一轮非线性干扰抑制从而进行衰减，直至频域中采样点数据都小于干扰门限，且衰减的系数范围与干扰谱线的功率与噪底功率的比值匹配。
在本发明的一些实施例中，所述噪底功率指：在频域中小于等于干扰门限的采样点数据即非干扰谱线的功率；或者干扰谱线之前的N根谱线的功率的算术平均值；或者干扰谱线前后各N/2根谱线的功率的算术平均值，其中，N的取值范围为3～20。
在本发明的一些实施例中，所述加窗处理指采用预设窗函数对所述采样点数据进行加窗处理，其中，所述预设窗函数的最大旁瓣低于布莱克曼窗的最大旁瓣。
本发明的另一方面，还提供了一种抑制窄带干扰的装置，包括：
延时模块，用于对中频信号进行延时处理，得到一路未延时的初始信号和至少一路延时信号；
干扰抑制模块，用于分别对所述初始信号和至少一路延时信号进行干扰抑制处理，确定第一处理信号和至少一路第二处理信号，其中，所述初始信号和延时信号为时域信号，所述第一处理信号和第二处理信号为频域信号；以及
叠加模块，用于将所述第一处理信号和至少一路第二处理信号转换为第一时域信号和至少一路第二时域信号，并对所述第一时域信号和至少一路第二时域信号进行叠加处理，确定输出信号；或者选择模块，用于选择所述第一处理信号和至少一路第二处理信号第M/2采样点的前后各M/4个采样点的信号，确定输出信号。
在本发明的一些实施例中，所述干扰抑制模块包括：
傅里叶变换单元，用于分别缓存初始信号和至少一路延时信号中的多个采样点数据，将缓存后的多个采样点数据进行加窗处理后再进行傅里叶变换，从而将采样点数据由时域数据变成频域数据；以及
抑制处理单元，用于对所述频域数据进行功率估计确定干扰门限，将在频域中大于干扰门限的采样点数据判定为干扰谱线，并对所述干扰谱线进行抑制处理。
在本发明的一些实施例中，所述抑制处理单元还用于对所述干扰谱线进行至少一轮非线性干扰抑制从而进行衰减，直至频域中采样点数据都小于干扰门限，且衰减的系数范围与干扰谱线的功率与噪底功率的比值匹配。
在本发明的一些实施例中，所述系数范围与干扰谱线的功率与噪底功率的比值匹配，所述噪底功率指：在频域中小于等于干扰门限的采样点数据即非干扰谱线的功率；或者干扰谱线之前的N根谱线的功率的算术平均值；或者干扰谱线前后各N/2根谱线的功率的算术平均值。
(三)有益效果
本发明的抑制窄带干扰的方法及装置，相较于现有技术，至少具有以下优点：
1、通过对中频信号进行不同的延时处理，对不同延时后的信号进行干扰抑制处理(包括对其中的干扰谱线进行衰减)，将时域信号转换为频域信号；再将频域信号转换为时域信号，对不同的时域信号进行叠加或者选择处理，能够得到窄带抗干扰效果较佳、保持中频信号的相位信息的输出信号，同时本发明只需较少的硬件实现资源即可实现以上功能。
2、噪底功率的选取有三种选择方法，可以根据实际情况选择噪底功率的算法，避免误差过大。
3、本发明的自适应的抑制处理，对所述干扰谱线进行至少一轮非线性干扰抑制从而进行衰减，直至频域中采样点数据都小于干扰门限，只需对几根非干扰信号谱线进行功率估计，然后再对干扰谱线衰减处理，这样既保留了干扰谱线的相位信息，又避免后续进行傅里叶逆变换时出错并且设计时减少硬件资源损耗。
附图说明
图1为本发明实施例的抑制窄带干扰的方法的步骤示意图
图2为本发明实施例的步骤S2中的分别对所述初始信号和至少一路延时信号进行干扰抑制处的子步骤示意图。
图3为本发明实施例的抑制窄带干扰的装置的结构示意图。
图4为本发明实施例的干扰抑制模块的结构示意图。
图5为本申请实施例提供的加入强窄带干扰的GPS信号处理前的信号频域图。
图6为本申请实施例提供的加入强窄带干扰的GPS信号处理后的信号频域图。
具体实施方式
基于现有技术的窄带抗干扰效果一般，不能保持信号的相位信息以及硬件实现资源较多的技术缺陷，有鉴于此，为了能够达到较好的窄带抗干扰效果，且能保持信号的相位信息和减少硬件实现资源，本发明提供了一种抑制窄带干扰的方法及装置。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明实施例的一方面，提供了一种抑制窄带干扰的方法，图1为本发明实施例的抑制窄带干扰的方法的步骤示意图，如图1所示，该方法包括步骤：
S1、对中频信号进行延时处理，得到一路未延时的初始信号和至少一路延时信号，该中频信号可以从卫星导航定位系统中获取。
举例来说，延时处理后可以得到两路信号，即一路未延时的初始信号和一路50％时钟延时的延时信号；延时处理后也可以得到三路信号，即一路未延时的初始信号、一路1/3时钟延时的第一延时信号和一路2/3时钟延时的第二延时信号；或者延时处理后得到四路信号，即一路未延时的初始信号、一路25％时钟延时的第一延时信号、一路50％时钟延时的第二延时信号和一路75％时钟延时的第三延时信号。可以理解的是，延时处理后还可以得到四路以上的信号，具体几路信号根据实际需求进行选择。
S2、分别对所述初始信号和至少一路延时信号进行干扰抑制处理，确定第一处理信号和至少一路第二处理信号，其中，所述初始信号和延时信号为时域信号，所述第一处理信号和第二处理信号为频域信号。
图2为本发明实施例的步骤S2中的分别对所述初始信号和至少一路延时信号进行干扰抑制处的子步骤示意图，如图2所示，在本发明的一些实施例中，步骤S2中的分别对所述初始信号和至少一路延时信号进行干扰抑制处理，包括以下子步骤：
S21、分别缓存初始信号和至少一路延时信号中的多个采样点数据，将缓存后的多个采样点数据进行加窗处理后再进行傅里叶变换，从而将采样点数据由时域数据变成频域数据，所述多个采样点数据为2M个采样点数据，其中，M为正整数，其取值范围为8～12。
时域对信号的截断相当于对信号加上一个矩形窗，会造成在频域的频谱泄漏问题。为了减少信号频谱泄漏问题，可以对截断后的信号加窗处理，使得截取的信号边界变得平滑，减少截断处边缘的不连续性，使得变换后信号的频谱更集中于有限长度内。在选择窗函数时，应选择旁瓣抑制能力强的窗函数，在本申请的一个优选实施例中，所述预设窗函数为布莱克曼哈里斯窗函数。亦即，所述加窗处理指采用预设窗函数对所述采样点数据进行加窗处理，其中，所述预设窗函数的最大旁瓣一般低于布莱克曼窗的最大旁瓣。
S22、对所述频域数据进行功率估计确定干扰门限，将在频域中大于干扰门限的采样点数据判定为干扰谱线，并对所述干扰谱线进行抑制处理。
所述抑制处理指：对所述干扰谱线进行至少一轮非线性干扰抑制从而进行衰减，直至频域中采样点数据都小于干扰门限，且衰减的系数范围与干扰谱线的功率与噪底功率的比值匹配。
所述噪底功率指：在频域中小于等于干扰门限的采样点数据即非干扰谱线的功率；或者干扰谱线之前的N根谱线的功率的算术平均值；或者干扰谱线前后各N/2根谱线的功率的算术平均值，其中，N的取值范围为3～20。
S3、将所述第一处理信号和至少一路第二处理信号转换为第一时域信号和至少一路第二时域信号，并对所述第一时域信号和至少一路第二时域信号进行叠加处理，确定输出信号；选择所述第一处理信号和至少一路第二处理信号第M/2采样点的前后各M/4个采样点的信号，确定输出信号。
也就是说，步骤S3中输出信号的确定有两种方法，一般来说，叠加处理得到的输出信号，相较于选择处理得到的输出信号更接近于初始的中频信号频率，因此，叠加处理为优选方案。
本发明的另一方面，还提供了一种抑制窄带干扰的装置，可以应用于卫星导航定位系统，图3为本发明实施例的抑制窄带干扰的装置的结构示意图，如图3所示，该装置包括延时模块1、干扰抑制模块2和叠加/选择模块3。
延时模块1，用于对中频信号进行延时处理，得到一路未延时的初始信号和至少一路延时信号。可以理解的是，延时处理后的信号可以为两路或者更多路，具体的数目根据实际需求进行选择。
干扰抑制模块2，用于分别对所述初始信号和至少一路延时信号进行干扰抑制处理，确定第一处理信号和至少一路第二处理信号，其中，所述初始信号和延时信号为时域信号，所述第一处理信号和第二处理信号为频域信号。
图4为本发明实施例的干扰抑制模块2的结构示意图，如图4所示，在本发明的一些实施例中，所述干扰抑制模块2包括傅里叶变换单元21和抑制处理单元22。
傅里叶变换单元21，用于分别缓存初始信号和至少一路延时信号中的多个采样点数据，将缓存后的多个采样点数据进行加窗处理后再进行傅里叶变换，从而将采样点数据由时域数据变成频域数据。所述多个采样点数据为2M个采样点数据，其中，M为正整数，其取值范围为8～12。
抑制处理单元22，用于对所述频域数据进行功率估计确定干扰门限，将在频域中大于干扰门限的采样点数据判定为干扰谱线，并对所述干扰谱线进行抑制处理。
所述抑制处理单元22还用于对所述干扰谱线进行至少一轮非线性干扰抑制从而进行衰减，直至频域中采样点数据都小于干扰门限，且衰减的系数范围与干扰谱线的功率与噪底功率的比值匹配。
在本申请的一个优选实施例中，抑制处理单元的具体衰减过程可以为：
若干扰谱线的功率少于16倍的噪底功率的估计值，则对干扰谱线的幅值乘以系数1/8进行衰减；
若干扰谱线的功率少于256倍的噪底功率的估计值，则对干扰谱线的幅值乘以系数1/32进行衰减；
若干扰谱线的功率少于4096倍的噪底功率的估计值，则对干扰谱线的幅值乘以系数1/128进行衰减；
若干扰谱线的功率大于4096倍的噪底功率的估计值，则对干扰谱线的幅值乘以系数1/512进行衰减；
需要说明的是，将所述干扰谱线幅值的衰减系数根据干扰谱线的功率与噪底功率的估计值的比值确定，然后再对干扰谱线的幅值进行非线性抑制处理的优点在于，能将干扰谱线衰减至合适的功率水平，减少信噪比损失且其抑制方法简单有效，硬件实现时占用的资源少。只需对几根非干扰信号谱线进行功率估计，而不是对所有信号进行功率估计估计取平均值，避免对所有信号进行取平均造成取值不准的情况，而且限幅以2的倍数衰减幅度实现的，硬件实现的时候可以采用简单的数据移位，无需采用复杂的乘法运算，与此同时，该算法保留了干扰谱线原有的相位信息，避免后续处理发生错误。
所述系数范围与干扰谱线的功率与噪底功率的比值匹配，所述噪底功率指：在频域中小于等于干扰门限的采样点数据即非干扰谱线的功率；或者干扰谱线之前的N根谱线的功率的算术平均值；或者干扰谱线前后各N/2根谱线的功率的算术平均值，其中，N的取值范围为3～20。
叠加/选择模块3，其中，叠加模块用于将所述第一处理信号和至少一路第二处理信号转换为第一时域信号和至少一路第二时域信号，并对所述第一时域信号和至少一路第二时域信号进行叠加处理，确定输出信号；选择模块用于选择所述第一处理信号和至少一路第二处理信号第M/2采样点的前后各M/4个采样点的信号，确定输出信号。
其中，叠加模块中包括有傅里叶逆变换单元，用于对抑制处理后的多个采样点数据进行傅里叶逆变换，将所述第一处理信号和至少一路第二处理信号转换为第一时域信号和至少一路第二时域信号，从而清除干扰。
为了验证本发明的效果，应用本实施例提供的所述方法，对加入强窄带干扰的GPS信号进行测试：测试用GPS信号的干信比为70dB，其信号中心频率为1572.42MHz，数字基带中频为4.092MHz，采样率为16.368MHz。GPS信号测试前的信号频域图如图5所示，经过本实施例提供的抑制窄带干扰方法处理之后的信号频域图如图6所示。附图5和图6的横坐标为采样点，纵坐标为幅值。对比图5和图6可以看出，本实施例提供的所述方法具有较好的窄带干扰抑制效果。
综上，本发明的抑制窄带干扰的方法及装置通过对中频信号进行不同的延时处理，对不同延时后的信号进行干扰抑制处理(包括对其中的干扰谱线进行衰减)，将时域信号转换为频域信号；再将频域信号转换为时域信号，对不同的时域信号进行叠加或者选择处理，能够得到窄带抗干扰效果较佳、保持中频信号的相位信息的输出信号，同时本发明只需较少的硬件实现资源即可实现以上功能。
除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本发明的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
再者，“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。