專利名稱：：抑制窄帶干擾和高斯噪聲的循環(huán)邊帶相關置換方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及通訊技術，具體地說是一種抑制窄帶干擾和高斯噪聲的方法。(二)
背景技術：
：窄帶干擾和高斯噪聲是實際通信中經(jīng)常面對的問題，如果能夠將二者抑制掉將會改善寬帶通信系統(tǒng)的性能。目前針對這兩種噪聲的抑制技術多為分別獨立進行，還沒有發(fā)現(xiàn)同時抑制的技術出現(xiàn)。己有的窄帶干擾抑制技術主要可以分為三類:時域技術;變換域技術和碼輔助技術。時域NBI抑制技術利用窄帶信號的強相關性(即可精確預測性)和擴頻信號的非相關性(難以精確預測性)進行抑制處理，其抗干擾性能能夠達到最佳而被人們所重視，并得到廣泛研究。時域抵消技術實現(xiàn)簡單，通過自適應方法產(chǎn)生最優(yōu)權值，可有效抑制平穩(wěn)窄帶干擾，但多數(shù)方法需要長時間的迭代才能達到穩(wěn)定，無法跟蹤上快變的干擾，抗干擾性能仍有待改進。變換域抗干擾方法由于具有許多優(yōu)點，被認為是一種極具潛力的抗干擾策略，在時域很復雜的濾波過程可以在頻域通過簡單的相乘來完成，而且時域無法實現(xiàn)的理想的濾波器傳遞函數(shù)，如矩形濾波器等，也可以很方便地在頻域實現(xiàn)?；谧儞Q域的干擾抵消包括頻域抵消、重疊變換域抵消及子帶變換等多種方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種可以有效地消除高斯噪聲和窄帶干擾的抑制窄帶干擾和高斯噪聲的循環(huán)邊帶相關置換方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的接收機接收包含窄帶干擾和高斯噪聲的通信信號，首先送入循環(huán)譜處理模塊，得到接收信號的譜相關密度函數(shù)《00;求/=0時的譜相關密度《(/=0》'估計載波與窄帶干擾對應的循環(huán)頻率；根據(jù)公式S(^.)-S(4/。-)，應用邊帶相關置換方法，將窄帶干擾對應的循環(huán)頻率幅度值)替換為S(4/。-a」；窄帶干擾消除后，進行后續(xù)處理。循環(huán)邊帶相關置換(CSCR)方法的最終目標是實現(xiàn)高斯噪聲和窄帶干擾的同時抑制。CSCR方法首先對包含窄帶干擾和高斯噪聲的接收信號進行循環(huán)譜分析，求其譜相關密度函數(shù)，目的是將不具有循環(huán)平穩(wěn)性的高斯噪聲分離出來，然后在循環(huán)頻率上進行邊帶相關置換，進一步抑制窄帶干擾，從而達到高斯噪聲和窄帶干擾聯(lián)合抑制的目的。本發(fā)明提出了一種新的窄帶干擾和高斯噪聲抑制方法，利用循環(huán)譜對高斯噪聲良好的抑制性能，以及信號循環(huán)譜的邊帶對稱性，采用循環(huán)邊帶相關置換方法，用循環(huán)頻譜邊帶對稱值代替窄帶干擾值，從而消除高斯噪聲和窄帶干擾。為了表明該方法的可行性，進行了原理性仿真，在仿真中直擴信號的載頻/0=20/^，窄帶調(diào)幅干擾的載頻取/;=18/^。為了驗證，對兩種情況進行了仿真，一種情況是直擴信號背景中不存在高斯噪聲，只存在窄帶干擾；另一種情況是直擴信號背景中高斯噪聲和窄帶干擾都存在。下面是兩種情況的仿真結果。為了更加直觀的表示直擴信號與窄帶干擾的譜相關密度關系，最直接的方法就是仿真出他們的三維圖形。但是計算譜相關密度的三維圖形運算量較大，為了提高運算速度，實驗中降低了信號參數(shù)。圖2就是接收信號的譜相關密度三維仿真示意圖，其中直擴信號載頻取4Hz，干擾載頻取3Hz。由于由圖可以看出，經(jīng)過循環(huán)譜變換以后，窄帶干擾信號和直擴信號在非零循環(huán)頻率處都存在功率分量。一般來講，在期望信號被檢測出來后，接下來的工作就是參數(shù)估計，在后面會看到，對參數(shù)的估計只考慮譜相關密度的兩種情況，一種是《(/=0)時的情況，另一種是《(/=/。)時的情況。因此下面取第一種情況進行分析。圖3是/=0時接收信號的譜相關密度函數(shù)圖，在直f信號的譜相關密度中存在窄帶干擾，中心位于《=2/;處。圖4是采用CSCR方法抑制掉窄帶干擾后的直擴信號的譜相關密度函數(shù)。為了評價CSCR算法的窄帶干擾抑制效果，對直擴信號在無噪聲時的譜相關密度和干擾抑制后的譜相關密度做了比較，計算了二者的相關系數(shù)，結果如圖5所示，橫坐標代表邊帶置換帶寬,縱坐標代表相關系數(shù)。由圖可見，總體上看抑制效果比較理想。隨著邊帶置換帶寬的增加，相關系數(shù)也在增加。需要注意的是，邊帶置換帶寬并不能無限制增加，增加范圍應限制在窄帶干擾所處的期望信號譜相關密度的邊帶之內(nèi)。圖6是接收信號r(r)的譜相關密度的三維仿真圖，經(jīng)過循環(huán)譜變換之后，由于不具有循環(huán)平穩(wěn)性高斯噪聲能量主要存在于循環(huán)頻率《=0處，而窄帶干擾和直擴信號在非零循環(huán)頻率處凸顯出來。圖7是譜頻率/=0處的譜相關密度仿真圖，由圖可見高斯噪聲對直擴信號的影響己經(jīng)很小，但是窄帶干擾卻沒有被抑制掉。因此接下來的工作仍是抑制窄帶干擾。圖8是采用CSCR算法抑制窄帶干擾后的直擴信號的譜相關密度函數(shù)。為了評價CSCR算法的效果，計算了干擾抑制后的相關系數(shù)，結果如表l所示。表中分析了四種信噪比條件下的相關系數(shù)?？梢钥闯霎斝旁氡葹?^=-6必時，相關系數(shù)仍然能夠接受。表1相關系數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>圖l是本發(fā)明的框圖2是包含窄帶干擾的直擴信號譜相關密度圖3是直擴信號包含窄帶干擾的《(/=0)圖(S/i=—6必)；圖4是CSCR方法抑制窄帶干擾后的直擴信號《(/=0)圖；圖5是直擴信號中干擾抑制的相關系數(shù)；圖6是包含窄帶干擾和高斯噪聲的直擴信號譜相關密度5仰=-6必，訓=-6^);圖7是直擴信號包含窄帶干擾和高斯噪聲的《(/=0)圖(SV7=-6必,577=-6必)；圖8是CSCR方法抑制窄帶干擾和高斯噪聲后的直擴信號(/=0)圖。具體實施方式下面結合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述結合圖l，循環(huán)邊帶相關置換方法可以描述如下(1)包含窄帶干擾和高斯噪聲的通信信號到達接收機，首先求接收信號的譜相關密度函數(shù)，得到《(/);(2)求/=0時的譜相關密度《(/=0)，由于通信信號具有循環(huán)平穩(wěn)性，而高斯噪聲沒有循環(huán)平穩(wěn)性，因此在非零的循環(huán)頻率軸上不存在高斯噪聲，即高斯噪聲被直接抑制掉；(3)估計載波與窄帶干擾對應的循環(huán)頻率；(4)根據(jù)公式5(^)=5(4/。-)，應用邊帶相關置換方法，將窄帶干擾對應的循環(huán)頻率幅度值S()替換為S(4/。-a)，消除窄帶干擾；(5)窄帶干擾消除后，可以進行后續(xù)處理，如參數(shù)估計。由圖1可以看出循環(huán)邊帶相關置換方法總體上分為兩個步驟第一步是循環(huán)譜分析。實際上就是通過循環(huán)譜處理模塊計算接收信號的譜相關密度函數(shù)。由于高斯噪聲不具有循環(huán)平穩(wěn)性，其譜相關密度函數(shù)在循環(huán)頻率軸上只當a-O存在。而直擴信號和窄帶干擾具有循環(huán)平穩(wěn)性，因此可以在"^o時從高斯噪聲中凸顯出來，為下一步的檢測提供了條件。事實上，在下面的分析中可以看到，檢測直擴信號、估計其參數(shù)時只關心譜頻率/=0和/=/。時的譜相關密度函數(shù)。第二步是循環(huán)邊帶相關置換。CSCR方法和SCR方法在思路上是一致的，不同之處是在SCR方法中利用了信號功率譜的邊帶對稱性，而CSCR算法利用的是信號循環(huán)譜邊帶的對稱性。因此循環(huán)譜是否對稱成為CSCR算法能否應用的前提。權利要求1、一種抑制窄帶干擾和高斯噪聲的循環(huán)邊帶相關置換方法，其特征是接收機接收包含窄帶干擾和高斯噪聲的通信信號，首先送入循環(huán)譜處理模塊，得到接收信號的譜相關密度函數(shù)Srα(f)；求f＝0時的譜相關密度<math-cwu><![CDATA[<math><mrow><msubsup><mi>S</mi><mi>r</mi><mi>α</mi></msubsup><mrow><mo>(</mo><mi>f</mi><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>)</mo></mrow><mo>;</mo></mrow></math>]]></math-cwu><!--imgid="icf0001"file="S2007101446791C00011.gif"wi="19"he="4"top="5"left="5"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="no"/-->估計載波與窄帶干擾對應的循環(huán)頻率；根據(jù)公式S(αj)＝S(4f0-αj)，應用邊帶相關置換方法，將窄帶干擾對應的循環(huán)頻率幅度值S(αj)替換為S(4f0-αj)；窄帶干擾消除后，進行后續(xù)處理。全文摘要本發(fā)明提供的是一種抑制窄帶干擾和高斯噪聲的循環(huán)邊帶相關置換方法。接收機接收包含窄帶干擾和高斯噪聲的通信信號，首先送入循環(huán)譜處理模塊，得到接收信號的譜相關密度函數(shù)S<sub>r</sub><sup>α</sup>(f)；根據(jù)得到的S<sub>r</sub><sup>α</sup>(f)，計算f＝0時的譜相關密度S<sub>r</sub><sup>α</sup>(f＝0)；估計載波與窄帶干擾對應的循環(huán)頻率；根據(jù)公式S(α<sub>j</sub>)＝S(4f<sub>o</sub>-α<sub>j</sub>)，應用邊帶相關置換方法，將窄帶干擾對應的循環(huán)頻率幅度值S(α<sub>j</sub>)替換為S(4f<sub>o</sub>-α<sub>j</sub>)；窄帶干擾消除后，進行后續(xù)處理。本發(fā)明提出了一種新的窄帶干擾和高斯噪聲抑制方法，利用循環(huán)譜對高斯噪聲良好的抑制性能，以及信號循環(huán)譜的邊帶對稱性，采用循環(huán)邊帶相關置換方法，用循環(huán)頻譜邊帶對稱值代替窄帶干擾值，從而消除高斯噪聲和窄帶干擾。文檔編號H04B1/10GK101179284SQ200710144679公開日2008年5月14日申請日期2007年11月27日優(yōu)先權日2007年11月27日發(fā)明者張曉林,郭黎利申請人:哈爾濱工程大學