一种适用于跳频系统的DFT信号检测方法与流程

一种适用于跳频系统的dft信号检测方法
技术领域
1.本发明涉及卫星通信领域，特别是指一种适用于跳频系统的dft信号检测方法。


背景技术：

2.卫星通信中，信号检测是一种用于判断信号有无的重要技术。跳频信号检测技术的研究在国际上开展得很早，主要方法有自相关检测法、能量检测法、最大似然检测法等，这些方法都需要预先知道一个或多个信号参数，无法实现盲检测。
3.国内学者也对这一方向开展了研究。其中，有的算法预处理过程计算量大，还有的需要信号特征参量和通信环境等先验信息。也有算法借助时频分析来实现检测，但门限值的设置不易选择，门限设置的大小直接影响检测的结果。


技术实现要素：

4.针对上述背景技术中的缺点，本发明提供一种适用于跳频系统的dft信号检测方法，该方法能够在跳频同步前工作的信号检测方法。
5.本发明的目的是这样实现的：
6.一种适用于跳频系统的dft信号检测方法，包括以下步骤：
7.(1)接收ad信号，并变频为零中频信号；
8.(2)对零中频信号进行采样，采样率f
s1
为检测带宽b
detec
的2倍，采样后的序列为y(n)；
9.(3)对采样后的序列y(n)，进行n点离散傅里叶变换，得到频谱y(k)；n为每跳的采样点数的整数倍；
10.(4)将离散傅里叶变换后的频谱划分为m个子带，每个子带带宽为(f
s1
/m)hz；
11.(5)计算每个子带功率p1、p2、...pi，
…
pm，并按功率从大到小的顺序进行排序；
12.(6)取功率最大值为信号功率，并存储；
13.(7)去掉最大的一部分功率，再去掉最小的一部分功率，将剩余的中间段信号功率取平均，作为底噪功率，并存储；
14.(8)重复步骤(1)～(7)z次，将存储的z个信号功率从大到小排序，取前10％个功率值的均值作为信号功率最终估计值ps；将存储的z个底噪功率取平均作为底噪最终估计值n0；计算ps/n0；
15.(9)按步骤(1)～(8)的方式，计算输入信号为纯噪声时的ps，记为p
sn
；
16.(10)将p
sn
/n0作为门限，如果ps/n0》p
sn
/n0，则判为有信号，否则判为无信号。
17.进一步的，步骤(1)中，变频为零中频信号，是指选取整个跳频带宽内的任意一段固定频率，以该段频率的中心频点为基准，进行变频；变频后得到的信号即为零中频信号。
18.进一步的，步骤(4)中，子带的带宽为最低符号速率r
min
，即m＝f
s1
/r
min
。
19.进一步的，步骤(8)中的重复次数z根据跳频带宽bh和采样速率f
s1
来决定，z的取值满足z*f
s1
/bh》100。
20.本发明相比背景技术具有如下优点：
21.1.本发明非常适合跳频系统的信号检测，不需要提前进行跳频同步。相对于其他信号检测方法要求工作于固定频点，该方法不受跳频频点的变化的影响。
22.2.本发明能够适应多种速率混合信号的检测，且能够工作于低信噪比的情况。
23.3.本发明采用的dft(离散傅里叶变换)方法和功率统计方法，适合fpga实现，便于工程应用。
附图说明
24.图1是本发明方法的流程图。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
26.一种适用于跳频系统的dft信号检测方法，包括以下步骤：
27.(1)接收ad信号，并变频为零中频信号；变频为零中频信号，是指选取整个跳频带宽内的任意一段固定频率，以该段频率的中心频点为基准，进行变频，变频后得到的信号即为零中频信号。
28.(2)对零中频信号(此处的“信号”也可能只有噪声)采样，采样率f
s1
与检测带宽b
detec
的2倍相等，采样后的序列用y(n)表示；
29.(3)对采样后的序列y(n)，进行n点dft，得到频谱y(k)；n的值可根据每跳的采样点数来确定，n值一般为每跳的采样点数的整数倍；
30.(4)将dft后的频谱划分为m个子带，每个子带带宽为(f
s1
/m)hz；其中，子带的带宽可根据最低符号速率r
min
来选择，二者相等即可。这样，m的值则等于采样率f
s1
与r
min
的比值。
31.(5)计算每个子带功率p1、p2、
…
pi，
…
pm，并按功率从大到小的顺序进行排序；
32.(6)取功率最大值为信号功率，并存储；
33.(7)去掉最大的一部分功率，再去掉最小的一部分功率，将剩余的中间段信号功率，取平均，作为底噪功率，并存储。一般选取排序后功率较为平稳的中间段，即将功率大小居中的若干个子带取均值，作为底噪功率。
34.(8)重复步骤(1)～(7)z次，将存储的z个信号功率从大到小排序，取前k个功率值的均值作为信号功率最终估计值ps；将存储的z个底噪功率取平均作为底噪最终估计值n0；计算ps/n0。
35.其中，重复次数z的值一般需要根据跳频带宽bh和采样速率f
s1
来决定，为了贴合跳频频点分布具有随机性的特点，重复次数z要足够大，一般z*f
s1
/bh的值要大于100。
36.(9)按步骤(1)～(8)的方式，计算输入信号为纯噪声时的ps，记为p
sn
；
37.(10)将p
sn
/n0作为参照值(p
sn
/n0基本为定值，可仿真获得)，p
sn
/n0即为门限，如果ps/n0》p
sn
/n0，判为有信号，否则判为无信号。
38.完成适用于跳频系统的dft信号检测方法。
39.以下为一个更具体的例子：
40.参照图1，一种适用于跳频系统的dft信号检测方法，其步骤如下：
41.(1)变频
42.可选择跳频频点的最低点作为中心频点，进行变频，这时，信号检测工作的频段为跳频带宽内的最低段的。
43.(2)采样
44.对零中频“信号”(也可能不含信号，只有噪声)采样。假如跳频带宽为400mhz，b
detec
＝8mhz，采样率f
s1
为16mhz。选取跳频带宽内最低段，0-8mhz范围内的信号，提取跳频信号功率；对变频到零中频的信号按16mhz进行采样；
45.(3)对采样后的信号进行8192点dft运算；
46.(4)将dft后的频谱划分为128个子带；
47.(5)计算每个子带功率p1、p2、
…
pi，
…
pm，并按功率从大到小的顺序进行排序；
48.(6)取功率最大值为信号功率，并存储；
49.(7)从128个子带中，去掉功率最大的8个子带，再去掉最小的8个子带，剩余子带功率取平均，作为底噪，并存储；
50.(8)重复步骤(1)～(7)4000次，将存储的4000个信号功率从大到小排序，取前10个功率值的均值作为信号功率最终估计值ps；将存储的4000个底噪功率取平均作为底噪最终估计值n0；计算ps/n0；
51.(9)按步骤(1)～(8)计算输入信号为纯噪声时的ps，记为p
sn
；
52.(10)将p
sn
/n0作为参照值(s
m1
/n0基本为定值，可仿真获得)，如果ps/n0》p
sn
/n0，判为有信号，否则判为无信号。
53.完成适用于跳频系统的dft信号检测方法。
54.总之，本发明通过对一定带宽内的跳频信号进行dft运算、子带分割、功率计算及排序等措施找出有信号与无信号的区别，通过计算信噪比的方式，来判断所接收的信号信噪比是否大于固定门限，最终实现了跳频系统的信号检测功能。该方法具有跳频系统的顽存性和鲁棒性，特别适用于跳频通信系统的信号检测。
55.以上所述仅为本发明的一种具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员根据本发明的技术方案及其发明构思作出的等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。