CN107395300A - 一种基于cme的改进型干扰检测方法 - Google Patents

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朱付强
陈亚丁
刘宝城
王军
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Abstract

本发明属于抗干扰领域，尤其涉及一种干扰检测方法。一种基于CME的改进型干扰检测方法，用分块的思想保证算法对干扰因子的鲁棒性，同时用选择最小的思想代替排序算法达到降低算法复杂度、快速检测的目的。本发明的方法不要求对干扰的先验知识，适用于普遍的应用场景，使得检测复杂度更低，同时保留算法的自适应特性。

Description

一种基于CME的改进型干扰检测方法
技术领域
本发明属于抗干扰领域，尤其涉及一种干扰检测方法。
背景技术
无线通信抗干扰技术通过干扰检测获得在当前时间未受干扰的频谱位置，利用这些可用频谱进行数据的传输，达到抗干扰通信的目的。
干扰检测的二元假设模型为：其中，r(k)代表接收信号，n(k)表示高斯白噪声，j(k)代表干扰。干扰检测就是根据接收信号判断是否有干扰j(k)。
能量检测由于原理简明、实现方便等特点在硬件实现中得到广泛应用，而能量检测的门限受噪声功率影响。为适应不同的电磁环境，文献1“Consecutive Mean ExcisionAlgorithm”(Henttu P,Aromaa S.IEEE Seventh International Symposium on SpreadSpe,2,2002:450-454)提出了频域的基于能量检测的CME算法。CME算法能够通过多次迭代运算去除有干扰的频点数据，留下未受干扰的频点数据，最终估计出自适应门限，达到干扰检测的目的。Pertti Henttu和Sami Aromaa在文献1中推导了瑞利信道下的门限公式：其中，rk(l)表示l时刻未受干扰频点k处的接收信号，γ为门限因子，Pf为虚警概率，η为检测门限；从该公式可以看出门限主要由接收信号的未受干扰频点集合的均值确定。CME算法在迭代初始化过程中假设接收信号的所有频点都是未受干扰的，计算得出初始门限，进入迭代过程后，每次通过比较门限与接收信号，去除干扰信号获得新的未受干扰频点集合，直到集合稳定不变。最终获得干扰频点和未受干扰频点，实现干扰检测。
但是，CME检测算法在干扰因子(干扰所占带宽与观测带宽比值)大于0.6时，性能急剧下降，最终失效。
针对上述问题，文献2“Impulse detection and rejection methods for radiosystems”(Saarnisaari H,Henttu P.IEEE Military Communications Conference,2003.MIL,2,2003:1126-1131)提出了FCME算法，算法初始化时用幅值最小的一部分数据作为未受干扰频点集合；文献3“Block-flow noise power estimation algorithm forpulsed interference detection of GNSS receivers”(Huo S,Nie J,WangF.Electronics Letters,2015,51(19):1522-1524)对FCME算法做了进一步的改进，选用记忆的门限作为算法的初始门限，简化了算法的同时也限制了其自适应特性。
本发明针对文献2和文献3中修改初始门限的思路做了进一步的改进，使得检测复杂度更低，同时保留算法的自适应特性。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，从修改算法初始门限的角度出发，改进初始未受干扰频点集合的选取方法，用分块的思想保证算法对干扰因子的鲁棒性，同时用选择最小的思想代替排序算法达到降低算法复杂度、快速检测的目的。本发明的方法不要求对干扰的先验知识，适用于普遍的应用场景，使得检测复杂度更低，同时保留算法的自适应特性。
一种基于CME的改进型干扰检测方法，具体步骤如下：
S1、初始化，具体为：
S11、设置干扰检测系统的FFT点数为N，其中，N为不为零的自然数；
S12、设置块的大小为M，其中，M取能被N整除的整数，且2≤M≤N*10％；
S13、设置虚警概率Pf，计算门限因子其中，所述Pf为经验值；
S2、对接收信号r(n)做FFT，并求幅值获得r(k)，其中，k＝1,2,3,...,N；
S3、对S2所述r(k)进行连续分块，共得到N/M个大小为M的块B1,B2…BN/M，选择均值最小的块Bmin，令Bun＝Bmin；
S4、对频点进行检测，具体为：
S41、计算门限η＝γ×E(Bun)；
S42、全部频点r(k)与门限η进行比较：小于门限的认为是未受干扰频点，大于门限的认为是受干扰频点，获得新的未受干扰频点集合B′un；
S43、比较更新后的未受干扰频点集合B′un与原集合Bun是否相同：
若两集合不同，则令Bun＝B′un，则返回步骤S41，
若两集合相同，则跳出步骤S4，并输出门限η，以及各频点的判定结果。
本发明的有益效果是：
本发明方法克服了CME算法受干扰因子影响较大的缺点，能够在无干扰先验知识、低于FCME算法复杂度的情况下，快速的进行干扰检测。
附图说明
图1为本发明方法流程图。
图2为改进算法的性能仿真结果。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行说明。
采用Matlab2014b仿真平台进行运行实验，其中，仿真参数为：通信信道为高斯信道，干扰信号为部分带干扰，设置多个干扰因子[0.6,0.7,0.8]，此处设置多个干扰因子方便对比算法在多种情况下的性能。
如图1所示，一种基于CME的改进型干扰检测算法，具体步骤如下：
步骤1：初始化
1.1设置干扰检测系统的FFT点数为1024。
1.2设置算法中块的大小为M＝8。
1.3设置虚警概率Pf＝0.005，计算门限因子γ＝2.5973。
步骤2：对接收信号r(n)做FFT，并求幅值获得r(k)，k＝1,2,3,...,N；
步骤3：对r(k)进行连续分块，共得到128个大小为8的块B1,B2…B128，选择均值最小的块Bmin，令Bun＝Bmin；
步骤4：对频点进行检测，具体为：
4.1计算门限η＝γ×E(Bun)：
4.2全部频点r(k)与门限η进行比较：小于门限的认为是未受干扰频点，大于门限的认为是受干扰频点。获得新的未受干扰频点集合B′un；
4.3比较更新后的未受干扰频点集合B′un与原集合Bun是否相同：
若两集合不同，则令Bun＝B′un，返回步骤4.1，
若两集合相同，则跳出步骤4，并输出门限η，以及各频点的判定结果；
按照所述参数仿真1e5次，在相同条件下，得到本发明与CME干扰检测算法对比如图2所示，对比指标为检测概率。

Claims (1)

1.一种基于CME的改进型干扰检测方法，其特征在于，具体步骤如下：
S1、初始化，具体为：
S11、设置干扰检测系统的FFT点数为N，其中，N为不为零的自然数；
S12、设置块的大小为M，其中，M取能被N整除的整数，且2≤M≤N*10％；
S13、设置虚警概率Pf，计算门限因子其中，所述Pf为经验值；
S2、对接收信号r(n)做FFT，并求幅值获得r(k)，其中，k＝1,2,3,...,N；
S3、对S2所述r(k)进行连续分块，共得到N/M个大小为M的块B1,B2…BN/M，选择均值最小的块Bmin，令Bun＝Bmin；
S4、对频点进行检测，具体为：
S41、计算门限η＝γ×E(Bun)；
S42、全部频点r(k)与门限η进行比较：小于门限的认为是未受干扰频点，大于门限的认为是受干扰频点，获得新的未受干扰频点集合B′un；
S43、比较更新后的未受干扰频点集合B′un与原集合Bun是否相同：
若两集合不同，则令Bun＝B′un，则返回步骤S41，
若两集合相同，则跳出步骤S4，并输出门限η，以及各频点的判定结果。
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