專利名稱：一種抗多普勒低副瓣波形的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字信號(hào)處理方法，特別是涉及一種對(duì)多普勒效應(yīng)不敏感， 同時(shí)又具有很低自相關(guān)的副瓣波形的設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，多普勒效應(yīng)開始變得越來(lái)越明顯，特別是在高 速運(yùn)動(dòng)中的通信，因而在通信中能設(shè)計(jì)出 一種具有良好的抗多普勒效應(yīng)的波形 就變得很重要。同時(shí)由于數(shù)字通信需要進(jìn)行各種同步，包括信道信號(hào)的同步等，而同步技術(shù)則要求同步波形具有很好的自相關(guān)特性；因此，設(shè)計(jì)一種同時(shí)具有 抗多普勒效應(yīng)和具有很好的自相關(guān)特性的波形就具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。線性調(diào)頻信號(hào)具有很好的抗多普勒效應(yīng)，在高達(dá)數(shù)千赫茲的多普勒頻率(多 普勒效應(yīng)的衡量指標(biāo)之一)下，仍然具有良好的自相關(guān)特性，但是由于線性調(diào) 頻信號(hào)的頻語(yǔ)分量是線性的，因此其自相關(guān)波形的第一副瓣只能達(dá)到-33dB，如 圖1所示，如此高的副瓣明顯不適用于高噪聲環(huán)境中，因?yàn)樽韵嚓P(guān)信號(hào)很容易 被淹沒在噪聲背景中。由公知技術(shù)可知線性調(diào)頻函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為式(1)中的/9的數(shù)學(xué)表達(dá)式為/9^A 線性調(diào)頻函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:<formula>formula see original document page 4</formula>其中，式(1)、 (2)和(3)中的To為信號(hào)的時(shí)寬長(zhǎng)度；式(2)中的力為信號(hào) 帶寬的上限，線性調(diào)頻的頻譜如圖2所示。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種既能抗多普勒效應(yīng)，又具有低副瓣的波形設(shè)計(jì) 方法。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了一種抗多普勒低副瓣波形的設(shè)計(jì)方法， 所述方法通過(guò)在線性調(diào)頻信號(hào)^"上疊加一個(gè)干擾信號(hào)+)，通過(guò)數(shù)值處理獲得一個(gè)抗多普勒低副瓣特性的波形，其具體實(shí)現(xiàn)步驟如下 第一步產(chǎn)生干擾信號(hào)+)，初始化"=0;第二步在線性調(diào)頻信號(hào)^上疊加干擾信號(hào)+)，即采用函數(shù)/(^",r(r》將干 擾信號(hào)r(r)施加到線性調(diào)頻信號(hào)^上，根據(jù)線性調(diào)頻信號(hào)表達(dá)式得到改進(jìn)型的時(shí)域波形&(^ = 6 -' , "=0， 1， 2，…；如果是第一次得到S力)，則w=0，如果是第二次得到S,々)，則"=1,依次類推；第三步計(jì)算線性調(diào)頻改進(jìn)型的時(shí)域波形的自相關(guān)波形^(7)二|化 ("刮，"=0, 1, 2,…；第四步通過(guò)數(shù)學(xué)求極值的方法，計(jì)算得到^(r)的最高副瓣值P。 ("=0， 1, 2,…)；第五步重復(fù)第一步到第四步，直到^值小于指定的閾值或者"達(dá)到指定 的次數(shù)；第六步如果/> 值小于指定的閾值，則最后的P"值對(duì)應(yīng)的波形就是最佳波 形S力)；如果尸。值大于等于指定的閾值，則如果w值小于指定的次數(shù)，比較尸 值 的大小，得到最小的^值，依據(jù)最小的^值，獲得對(duì)應(yīng)的最佳波形S力)。第一步中所述的干擾信號(hào)可以是隨機(jī)信號(hào)，可以是固定函數(shù)，可以是幾個(gè) 不同信號(hào)的線性疊加或者非線性疊加。進(jìn)一步地，所述隨機(jī)信號(hào)的分布概率是高斯概率分布或泊松概率分布。 進(jìn)一步地，所述干擾信號(hào)的幅度要遠(yuǎn)小于線性調(diào)頻信號(hào)的幅度，較佳地， 所述干擾信號(hào)的幅度小于等于線性調(diào)頻幅度的1/4。 ' 進(jìn)一步地，所述的干擾信號(hào)是基于原點(diǎn)奇對(duì)稱的。 第二步中所述的干擾信號(hào)的疊加方式為加法運(yùn)算或巻積運(yùn)算。采用本發(fā)明的方法可以在不改變線性調(diào)頻信號(hào)抗多普勒的特點(diǎn)基礎(chǔ)上，進(jìn) 一步降低線性調(diào)頻信號(hào)自相關(guān)波形的副瓣，從而提高了線性調(diào)頻信號(hào)的自相關(guān) 特性，達(dá)到既能抗多普勒效應(yīng)，又具有低副瓣特性的效果。


本發(fā)明的 一種抗多普勒低副瓣波形的設(shè)計(jì)方法的具體步驟由以下的實(shí)施例 及附圖給出。圖1為線性調(diào)頻信號(hào)的自相關(guān)波形圖； 圖2為線性調(diào)頻信號(hào)的頻譜分量圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的波形設(shè)計(jì)方法流程圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例所得到的最佳波形的實(shí)數(shù)部分波形； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例所得到的最佳波形的虛數(shù)部分波形； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例所得到的最佳波形的自相關(guān)效果圖； 圖7為本發(fā)明實(shí)施例所得到的最佳波形在IO千赫茲多普勒頻移影響下的相 關(guān)效果圖。
具體實(shí)施方式
以下對(duì)本發(fā)明的抗多普勒低副瓣波形的設(shè)計(jì)方法作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖3示出了本發(fā)明一種抗多普勒低副瓣波形的設(shè)計(jì)方法的流程，根據(jù)該流 程，本實(shí)施例的具體步驟如下步驟S1:初始化/=0;生成一個(gè)具有高斯分布的隨機(jī)信號(hào)4(r) ( r>=0),取 干擾信號(hào)r,(r—4(r) (r>=0), r,(r) = -4(_r) (r<0),其中/=0， 1， 2，…；步驟S2:將千擾信號(hào)"r)算術(shù)加到線性調(diào)頻信號(hào)的頻率(/ ")上，從而得到 改進(jìn)型的頻譜分量《(r);步驟S3:按照如下公式計(jì)算得到線性調(diào)頻改進(jìn)型的時(shí)域波形s,(,), /=0， 1， 2,…<formula>formula see original document page 6</formula>步驟S4:按照公式(3)計(jì)算線性調(diào)頻改進(jìn)型的時(shí)域波形s,(,)的自相關(guān)波形 并通過(guò)數(shù)學(xué)求極值的方法，計(jì)算得到i ,(r)的最高副瓣值p,， /=0， 1, 2, (如果是第一次得到f值，則/=0,如果是第二次得到f值，則/=1,依次類推。)
步驟S5:判斷P1值是否小于指定的閾值-40dB,若否，則進(jìn)入步驟S6,若 是，則進(jìn)入步驟S8;步驟S6:判斷是否已達(dá)到指定的循環(huán)次數(shù)，若是，則進(jìn)入步驟S7，若否， 則返回步驟S1;步驟S7:比較《的值，得到最小的f值；步驟S8:最小一個(gè)f值對(duì)應(yīng)的波形就是最佳波形。根據(jù)以上設(shè)計(jì)方法獲得的最佳波形，其波形函數(shù)的實(shí)數(shù)部分如圖4所示， 虛數(shù)部分如圖5所示。該最佳波形的自相關(guān)效果圖如圖6所示，圖中自相關(guān)波 形的第一副瓣達(dá)到了-41dB。該最佳波形在10千赫茲多普勒頻移效應(yīng)的影響下 的自相關(guān)效果如圖7所示，圖中顯示自相關(guān)波形的第一副瓣達(dá)到了-39dB。該最 佳波形既對(duì)多普勒效應(yīng)不敏感，同時(shí)又具有很低自相關(guān)副瓣的特性。
權(quán)利要求
1、一種抗多普勒低副瓣波形的設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述方法通過(guò)在線性調(diào)頻信號(hào)的頻率βτ上疊加一個(gè)干擾信號(hào)r(τ)，通過(guò)數(shù)值處理獲得一個(gè)抗多普勒低副瓣特性的波形，其具體實(shí)現(xiàn)步驟如下第一步產(chǎn)生干擾信號(hào)r(τ)，初始化n＝0；第二步在線性調(diào)頻信號(hào)βτ上疊加干擾信號(hào)r(τ)，即采用函數(shù)f(βτ，r(τ))將干擾信號(hào)r(τ)施加到線性調(diào)頻信號(hào)βτ上，根據(jù)線性調(diào)頻信號(hào)表達(dá)式得到改進(jìn)型的時(shí)域波形<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><msub> <mi>S</mi> <mi>n</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msup> <mi>e</mi> <mrow><mi>j</mi><mn>2</mn><mi>&pi;</mi><munderover> <mo>&Integral;</mo> <mrow><mo>-</mo><mi>t</mi> </mrow> <mi>t</mi></munderover><mi>f</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>&beta;&tau;</mi> <mo>,</mo> <mi>r</mi> <mrow><mo>(</mo><mi>&tau;</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow><mi>d&tau;</mi> </mrow></msup><mo>,</mo><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>0,1,2</mn><mo>,</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>;</mo> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0001" file="A2007100452310002C1.gif" wi="347" he="54" img-content="drawing" img-format="tif"/-->如果是第一次得到Sn(t)，則n＝0，如果是第二次得到Sn(t)，則n＝1，依次類推；第三步計(jì)算線性調(diào)頻改進(jìn)型的時(shí)域波形的自相關(guān)波形
2、 如權(quán)利要求1所述的一種抗多普勒低副瓣波形的設(shè)計(jì)方法，其特征在于 所迷干擾信號(hào)可以是隨機(jī)信號(hào)，可以是固定函數(shù)，可以是幾個(gè)不同信號(hào)的線性 疊加或者非線性疊加。
3、 如權(quán)利要求2所述的一種抗多普勒低副瓣波形的設(shè)計(jì)方法，其特征在于 所述隨機(jī)信號(hào)的分布概率是高斯概率分布或泊松概率分布。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種抗多普勒低副瓣波形的設(shè)計(jì)方法，其特征在于 所述干擾信號(hào)的幅度要遠(yuǎn)小于線性調(diào)頻信號(hào)的幅度。
5、 如權(quán)利要求4所述的一種抗多普勒低副瓣波形的設(shè)計(jì)方法，其特征在于 所述干擾信號(hào)的幅度小于等于線性調(diào)頻幅度的1/4。
6、 如權(quán)利要求1所述的一種抗多普勒低副瓣波形的設(shè)計(jì)方法，其特征在于: 所述的干擾信號(hào)是基于原點(diǎn)奇對(duì)稱的。
7、 如權(quán)利要求1所述的一種抗多普勒低副瓣波形的設(shè)計(jì)方法，其特征在于: 所述的干擾信號(hào)的疊加方式為加法運(yùn)算。
8、 如權(quán)利要求1所述的一種抗多普勒低副瓣波形的設(shè)計(jì)方法，其特征在于: 所述的干擾信號(hào)的疊加方式為巻積運(yùn)算。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種抗多普勒低副瓣波形的設(shè)計(jì)方法，所述波形的設(shè)計(jì)方法通過(guò)在線性調(diào)頻信號(hào)的頻譜分量βτ上疊加一個(gè)干擾信號(hào)r(τ)，通過(guò)數(shù)值處理獲得一個(gè)抗多普勒低副瓣特性的波形。該方法可以在不改變線性調(diào)頻信號(hào)抗多普勒的特點(diǎn)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低線性調(diào)頻信號(hào)自相關(guān)波形的副瓣，從而提高了線性調(diào)頻信號(hào)的自相關(guān)特性。
文檔編號(hào)H04B1/707GK101159443SQ20071004523
公開日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月24日
發(fā)明者劉才勇 申請(qǐng)人:上海廣電(集團(tuán))有限公司中央研究院