CN108390678A - 一种基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法及装置 - Google Patents

一种基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法及装置，所述方法包括以下步骤：接收并将有用信号和干扰信号处理成零中频信号，然后分成两路进行加窗；将两路加窗数据流均进行FFT变换，并获取有用信号的频带部分；进行有用信号功率的迭代运算，将迭代滤波的功率信号分成多个功率块，计算功率块峰均比，并根据功率块峰均比设置判决门限调节因子；计算干扰检测门限，以计算所有超过门限的位置索引并进行去干扰，以得到干扰抑制后的数据；对干扰抑制后的数据依次进行IFFT变换、反加窗处理和截去数据的两端，以获得时域中间信号；对两路时域中间信号进行交叠和输出。本发明的方法和系统能够更准确地解决窄带和中带干扰对信号质量影响。

Description

一种基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法及装置
技术领域
本发明涉及卫星导航抗干扰领域，尤其涉及一种基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法及装置。
背景技术
现代卫星导航系统一般采用直接序列扩频通信体制。利用较宽的工作频带传送低速率电文信息，可以有效提高系统的去干扰能力，降低信号被敌方截获的概率。但是导航卫星距离地面遥远，由于星上发射功率受限，导航信号到达地面时已十分微弱。在强干扰环境下，有限的扩频处理增益难以保证导航接收机的正常工作。随着卫星导航在很多领域应用得越来越广泛，所需应对的电磁环境也越来越复杂，去干扰技术已成为导航领域一个十分重要的研究热点。目前卫星导航领域常用的干扰抑制技术可分为时域滤波、频域滤波和空域滤波，以及由此衍生出的空时联合、空频联合滤波处理算法。其中频域滤波由于硬件实现简单、不存在收敛性问题，得到了广泛关注。
频域干扰抑制方法需要准确地估计信号与干扰的频谱，从而可以在去除干扰信号同时最大限度的保留有用信号。频谱最常用的估计方法是对输入信号进行FFT变换，基于FFT变换的频域干扰抑制原理图如图1所示。另外，在对数据进行FFT变换时，需要采取措施减小频谱泄露对算法性能的影响。
如果忽略前端三阶交调失真以及A/D量化过程引起的信噪比损耗，则去干扰处理过程引入的损耗主要为窄带干扰抑制过程引起的信号失真损耗。在扩频系统中，对部分频带干扰，信号失真损耗如下式所示：
其中B为噪声带宽，BI为干扰带宽，Δf为干扰中心频率与信号载波之间的偏移量。
从上式可以看出，由于信号的能量在中心频率处最大，因此在干扰带宽一定的条件下，干扰中心频率与信号载波之间的偏移量Δf为0时，干扰抑制损耗最大。在Δf等于0时，不同干扰带宽占噪声带宽的比例(BI/2Rc)下的信号失真损耗如图2所示。
由图2可以看出，当干扰相对(信号)带宽为24％时，干扰抑制损耗约3dB。这是干扰谱线被完全抑制的情况，考虑到实际环境下功率谱估计的误差、干扰抑制的策略、FFT处理时的频谱泄漏等因素，实际的损耗略大于该值。因此，通过上面的分析可知，在信噪比损耗3dB的约束下，上述窄带干扰抑制算法可抑制的最大干扰带宽为24％左右。
另外，单频干扰可以认为是一种特殊的窄带干扰，其抑制方法与窄带干扰抑制方法相同。扫频干扰是瞬时窄带的，因此也可以当作窄带干扰来处理。以Lte下行B3信号接收去干扰为例，信号带宽(1dB)为42MHz，则10％的信号带宽对应为4MHz左右，假设频率去干扰的权值1ms更新一次，则当干扰的扫频速率小于4MHz/ms时，由干扰抑制引起的信号失真损耗不超过3dB。研制技术要求中给出的扫频干扰的扫频速率小于400kHz/s，可认为是慢扫频干扰，因此，完全可按照上述窄带干扰抑制方法来处理。
因此，需要一种能够解决窄带和中带干扰对信号质量影响的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法及装置。
发明内容
根据本发明的一个方面，本发明提供的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法，包括以下步骤：
S1，接收有用信号和干扰信号，将该有用信号和干扰信号处理成零中频信号，并将零中频信号分成两路进行加窗，两个窗函数之间相差N/2点相移，形成两路加窗之后的数据流，其中，N为窗函数点数；
S2，将两路加窗之后的数据流分别进行N点FFT变换，使用FFT之后的数据，获取有用信号的频带部分；
S3，采用IIR环路滤波器进行有用信号频率点的信号功率的迭代运算，将迭代滤波的功率信号分成多个功率块，并计算每一功率块采样点内的功率和，得到该功率块的功率数值；
S4，对每一个功率块按照功率数值大小表进行降采样排序，以得到最大功率块数值和中间功率块数值，以计算最大功率块数值和中间功率块数值的比值，该比值为功率块峰均比，并根据功率块峰均比设置判决门限调节因子；
S5，根据判决门限调节因子与中间功率块数值相乘，得到干扰检测门限，根据该干扰检测门限计算所有超过门限的位置索引，根据每个超过门限的位置索引功率与干扰检测门限的比值大小对该位置索引的频带部分进行钳位去干扰或设置零值，以得到干扰抑制后的数据；
S6，对干扰抑制后的数据进行N点IFFT变换，对IFFT变换之后的数据进行反加窗处理，并截去反加窗后数据的两端，以获得时域中间信号；
S7，对两路时域中间信号进行交叠和输出。
优选地，在步骤S1中，
将该有用信号和干扰信号处理成零中频信号包括以下步骤：S11，该有用信号和干扰信号经过下变频后得到中频模拟信号；S12，对中频模拟信号进行A/D采样，得到一路数字实信号；S13，通过本地数字控制振荡器将该数字实信号变频到零中频信号，
并且，加窗时的加窗函数为kaiser(FFTsize，5.5)，其中，FFTsize为FFT数据量。
优选地，在步骤S2中，
通过以下公式获取有用信号的频带部分：
SigFFTm(k)＝fftdatam(ka)，
其中，SigFFTm(k)为有用信号的频带部分，fftdatam(ka)为FFT之后的数据，N/2-sig_num/2≤ka≤N/2+1+sig_num/2，，0≤k≤sin_num，sig_num为有用的窗函数点数，N为窗函数点数，m为第m次FFT转换。
优选地，在步骤S3中，
通过以下公式进行有用信号频率点的信号功率的迭代运算：
Powm(k)＝|SigFFTm(k)|2+Powm-1(k)，
其中，Powm(k)为有用信号频率点的信号功率，SigFFTm(k)为有用信号的频带部分，0≤k≤sig_num，sig_num为有用的窗函数点数，m为第m次FFT转换；
通过以下公式计算每一功率块采样点内的功率和，得到该功率块的功率数值：
SubPow(sub1)＝sum((Powm((sub1-1).*subSize+1：sub1.*subSize))/subSize，
其中，SubPow(sub1)为功率块的功率数值，Sub1＝1，2，……，subBlcok，subBlcok为迭代滤波的功率信号所分总功率块数，subSize为每一功率块点数，每一功率块点数为有用的窗函数点数与总功率块数的比值。
优选地，在步骤S4中，根据功率块峰均比设置判决门限调节因子的公式如下：
其中，SCL为判决门限调节因子，peak_vard为功率块峰均比。
优选地，在步骤S5中，根据每个超过门限的位置索引功率与干扰检测门限的比值大小对该位置索引的频带部分进行钳位去干扰或设置零值的公式如下：
其中，indexTH为位置索引，SigFFTm’为去干扰后的位置索引的频带部分，var2pow(subBlcok/2-1)为中间功率块数值，Thrvalue为干扰检测门限，TH1为干扰强度门限，该干扰强度门限为2～4；
通过以下公式得到干扰抑制后的数据：
其中，SigFFTm’为去干扰后的位置索引的频带部分，sig_num为有用的窗函数点数，N为窗函数点数。
优选地，在步骤S6中，
对IFFT变换之后的数据进行反加窗处理的公式如下：
Tswin_out＝TSdata.·win_neg，
其中，Tswin_out为反加窗后数据，TSdata.为IFFT变换之后的数据，win_neg为反加窗函数，该反加窗函数为1./win，win为步骤S1中的加窗函数；
截去反加窗后数据的两端以获得时域中间信号的公式如下：
Tswin_cut＝Tswin_out(N/4+1：N-N/4)，
Tswin_cut为时域中间信号，N为窗函数点数。
根据本发明的另一个方面，本发明提供的一种基于两级自适应门限判决的频域去干扰装置，包括：
单阵元天线，接收有用信号和干扰信号；
信号转换模块，用于将该有用信号和干扰信号处理成零中频信号；
信号分路模块，用于将零中频信号分成两路零中频信号；
加窗模块，用于对两路零中频信号分别进行加窗，两个窗函数之间相差N/2点相移，形成两路加窗之后的数据流，其中，N为窗函数点数；
FFT变换模块，用于将两路加窗之后的数据流分别进行N点FFT变换；
有用信号获取模块，用于使用FFT之后的数据，获取有用信号的频带部分；
IIR环路滤波器，用于进行有用信号频率点的信号功率的迭代运算；
功率块划分模块，用于将迭代滤波的功率信号分成多个功率块；
功率块功率计算模块，用于计算每一功率块采样点内的功率和，得到该功率块的功率数值；
功率排序模块，用于对每一个功率块按照功率数值大小表进行降采样排序，以得到最大功率块数值和中间功率块数值；
功率块峰均比计算模块，用于计算最大功率块数值和中间功率块数值的比值，该比值为功率块峰均比；
判决门限调节因子计算模块，用于根据功率块峰均比设置判决门限调节因子；
干扰检测门限计算模块，用于根据判决门限调节因子与中间功率块数值相乘，得到干扰检测门限；
超限位置索引模块，用于根据该干扰检测门限计算所有超过门限的位置索引；
干扰抑制模块，用于根据每个超过门限的位置索引功率与干扰检测门限的比值大小对该位置索引的频带部分进行钳位去干扰或设置零值，以得到干扰抑制后的数据；
IFFT变换模块，用于对干扰抑制后的数据进行N点IFFT变换；
反加窗模块，用于对IFFT变换之后的数据进行反加窗处理；
边缘信号去除模块，用于截去反加窗后数据的两端，以获得时域中间信号；
信号交叠模块，用于对两路时域中间信号进行交叠和输出。
进一步地，信号转换模块包括：
变频单元，用于有用信号和干扰信号的下变频，以得到中频模拟信号；
A/D单元，用于对中频模拟信号进行A/D采样，得到一路数字实信号；
本地数字控制振荡器，用于将该数字实信号变频到零中频信号。
优选地，在判决门限调节因子计算模块中，根据功率块峰均比设置判决门限调节因子的公式如下：
其中，SCL为判决门限调节因子，peak_vard为功率块峰均比。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1.本发明的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法及装置首先通过干扰检测门限检测功率块的功率大小，然后通过每个超过门限的索引功率与干扰检测门限的比值和干扰强度门限的比较结果判断功率块的强弱，并根据功率块的强弱对功率块进行不同的去干扰处理方法，这种基于两级自适应门限的方式，不仅可以索引出将超过干扰检测门限的功率块，而且能够根据功率块的强弱进行不同的去干扰处理方法，从而更准确地对频域去干扰。
2.本发明的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法及装置根据功率块峰均比设定检测门限调节因子，根据检测门限调节因子得到干扰检测门限，此算法一方面考虑了未受干扰频谱统计特性，即中间功率块统计，同时兼具干扰谱线统计特性，即峰值功率块统计，使得干扰检测门限值始终随着干扰强度的变化而变化。
3.本发明的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法及装置提出了对频域数据分段，然后一趟扫描功率估计算法，完成每段功率谱排序后，通过功率块峰均比的大小得到门限检测调节因子，从而最终获取检测门限，采用此算法装置一方面可以准确检测各种干扰功率，不会造成漏检，也不是造成多检，在性能上接近或者超过理想峰值检测。
4.本发明的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法及装置实现简单，具有很大的实用性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的设置。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为现有技术中基于FFT变换的频域干扰抑制原理图；
图2为干扰损耗与干扰带宽的关系；
图3为本发明实施例的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法步骤图；
图4为本发明实施例的一路输入数据两路处理流程图；
图5为本发明实施例的方法对频偏3210Hz、信噪比为13且噪声系数为1dB的DS扩频系统的AWGN信道进行去干扰的结果与空白对照、理想情况和现有技术情况下对比图；
图6为使用本发明实施例的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法对原始信号的处理结果与原始信号对比图；
图7为使用本发明实施例的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法对原始信号的处理结果与原始信号对比图的另一种实施方式；
图8为真实卫星信号一邻道被强干扰信号干扰后，通过本发明实施例的方法将干扰去除后，带外干扰完全被抑制，带内干扰有效被抑制的示意图；
图9(a)和图9(b)分别为接收机接收的同一组信号去除干扰前和去除干扰后的星座图对比；
图10为本发明实施例的基于两级自适应门限判决的频域去干扰装置连接框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所设置。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
图3为本发明实施例的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法步骤图，如图3所示，本发明提供的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法，包括以下步骤：
S1，接收有用信号和干扰信号，将该有用信号和干扰信号处理成零中频信号，并将零中频信号分成两路进行加窗，两个窗函数之间相差N/2点相移，形成两路加窗之后的数据流，该数据流中寄存的是N点的频域数据信息，其中，N为窗函数点数，N例如可以为1024。
在实施例中，将该有用信号和干扰信号处理成零中频信号包括以下步骤：S11，该有用信号和干扰信号经过下变频后得到中频模拟信号；S12，对中频模拟信号进行A/D采样，得到一路数字实信号；S13，通过本地数字控制振荡器将该数字实信号变频到零中频信号，具体地，该数字实信号与本地数字控制振荡器产生的I、Q两路正交载波信号相乘，便可将中频信号下变频到零中频，转变成基带信号。另外，加窗时的加窗函数为kaiser(FFTsize，5.5)，其中，FFTsize为FFT数据量，一般为N。
S2，将两路加窗之后的数据流分别进行N点FFT变换，使用FFT之后的数据，获取有用信号的频带部分。
在实施例中，通过以下公式获取有用信号的频带部分：
SigFFTm(k)＝fftdatam(ka)，
其中，SigFFTm(k)为有用信号的频带部分，fftdatam(ka)为FFT之后的数据，N/2-sig_num/2≤ka≤N/2+1+sig_num/2，，0≤k≤sig_num，sig_num为有用的窗函数点数，N为窗函数点数，m为第m次FFT转换。有用信号频率点的信号功率为|fftdatam(ka)|2。
在这里，获取有用信号的频带部分，使得并不是所有频带信号都要参与计算，不仅减少计算任务量，使得计算过程高效，而且计算结果更精确。
S3，采用IIR环路滤波器进行有用信号频率点的信号功率的迭代运算，将迭代滤波的功率信号分成多个功率块，并计算每一功率块采样点内的功率和，得到该功率块的功率数值。
在实施例中，通过以下公式进行有用信号频率点的信号功率的迭代运算：
Powm(k)＝|SigFFTm(k)|2+Powm-1(k)，
其中，Powm(k)为有用信号频率点的信号功率，SigFFTm(k)为有用信号的频带部分，0≤k≤sin_num，sig_num为有用的窗函数点数，m为第m次FFT转换，在这里，可以通过带宽与数据传输速率的比值来计算sig_num，例如，带宽为20M，数据传输速率为100M，此时，计算带宽与数据传输速率的比值为0.2，该比值0.2与窗函数点数N的乘积为sig_num；
通过以下公式计算每一功率块采样点内的功率和，得到该功率块的功率数值：
SubPow(sub1)＝sum((Powm((sub1-1).*subSize+1：sub1.*subSize))/subSize，
其中，SubPow(sub1)为功率块的功率数值，Sub1＝1，2，……，subBlcok，subBlcok为迭代滤波的功率信号所分总功率块数，subSize为每一功率块点数，每一功率块点数为有用的窗函数点数与总功率块数的比值。在这里，可以将subBlock设置为16。
S4，对每一个功率块按照功率数值大小表进行降采样排序，以得到最大功率块数值和中间功率块数值，以计算最大功率块数值和中间功率块数值的比值，该比值为功率块峰均比，并根据功率块峰均比设置判决门限调节因子。
在实施例中，根据功率块峰均比设置判决门限调节因子的公式如下：
其中，SCL为判决门限调节因子，peak_vard为功率块峰均比。在这里，由于功率块峰均比数值的动态范围比较大，如果直接用来作为门限调节因子，容易带来门限的动态范围大，导致窄带干扰的误判和漏判，所以通过功率块峰均比计算得到范围较小的干扰门限调节因子，不仅起到调节门限的作用，还使得门限范围不大。
S5，根据判决门限调节因子与中间功率块数值相乘，得到干扰检测门限，根据该干扰检测门限计算所有超过门限的位置索引，根据每个超过门限的位置索引功率与干扰检测门限的比值大小对该位置索引的频带部分进行钳位去干扰或设置零值，以得到干扰抑制后的数据。
在实施例中，根据每个超过门限的位置索引功率与干扰检测门限的比值大小对该位置索引的频带部分进行钳位去干扰或设置零值的公式如下：
其中，indexTH为位置索引，indexTH＝find(Powm(k)＞Thrvalue)，0≤k≤sig_num，SigFFTm’为去干扰后的位置索引的频带部分，var 2pow(subBlcok/2-1)为中间功率块数值，Thrvalue为干扰检测门限，TH1为干扰强度门限，该干扰强度门限为2～4；
通过以下公式得到干扰抑制后的数据：
其中，SigFFTm’为去干扰后的位置索引的频带部分，sig_num为有用的窗函数点数，N为窗函数点数。
S6，对干扰抑制后的数据进行N点IFFT变换，对IFFT变换之后的数据进行反加窗处理，并截去反加窗后数据的两端，以获得时域中间信号。
在实施例中，对IFFT变换之后的数据进行反加窗处理的公式如下：
Tswin_out＝TSdata.·win_neg，
其中，Tswin_out为反加窗后数据，TSdata.为IFFT变换之后的数据，win_neg为反加窗函数，该反加窗函数为1./win，win为步骤S1中的加窗函数；
截去反加窗后数据的两端以获得时域中间信号的公式如下：
Tswin_cut＝Tswin_out(N/4+1：N-N/4)，
Tswin_cut为时域中间信号，N为窗函数点数。
S7，对两路时域中间信号进行交叠和输出。
在实施例中，由于窄带干扰能量较大且频谱较为集中，具有较明显的频域特征，通过在频域中估计出其对应位置后，再将其对应频段陷波予以消除；最后将处理后的两组频域信号通过傅里叶反变换(简称为IFFT)恢复为时域信号；此时最终完成窄带干扰削除算法。
对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
图4为本发明实施例的一路输入数据两路处理流程图，如图4所示，两路并行数据输入，第一行数据正常输入，加窗，其中，第一个数据块需要填充1/4FFTsize的零值，然后加窗后处理，第二行数据延迟1/2FFTsize数据长度后加窗，每一行数据都需要掐头去尾留中间的方式，每一行数据仅仅保存中间部分数据，由于时间上错开了1/2FFTsize长度，所以最终一行完整的数据输出。
图5为本发明实施例的方法对频偏3210Hz、信噪比为13且噪声系数为1dB的DS扩频系统的AWGN信道进行去干扰的结果与空白对照、理想情况和现有技术情况下对比图，如图5所示，横坐标为干扰信号功率，即窄带干扰NBI相比信号均值功率的差值，在这里，信号均值功率为信号中间功率块的功率，纵坐标为误码率。
在以上同等条件下，空白对照组，即无窄带干扰去除算法进行去干扰时，误码率最高；现有技术情况下，即使用现有技术去除算法进行去干扰时，误码率略低；本发明实施例的新算法干扰去除算法与理想干扰去除算法进行去干扰时结果几乎相同，因此，本发明实施例的新算法干扰去除算法已经十分接近理想干扰去除算法了。
图6为使用本发明实施例的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法对原始信号的处理结果与原始信号对比图，如图6所示，对原始信号进行去干扰处理，得到原始信号中边缘信号以及幅度为59～82的信号为0的有用信号。
图7为使用本发明实施例的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法对原始信号的处理结果与原始信号对比图的另一种实施方式，如图7所示，对原始信号进行去干扰处理，得到原始信号中边缘信号为0以及幅度为52～61的信号处理成幅度为52～61的有用信号。
图8为真实卫星信号一邻道被强干扰信号干扰后，通过本发明实施例的方法将干扰去除后，带外干扰完全被抑制，带内干扰有效被抑制的示意图，在图8中，功率谱密度采样频率为100MHz。如图8所示，对真实卫星信号一邻道被强干扰信号干扰之后的信号进行去干扰处理，得到原始信号中边缘信号为0以及幅度为80～96的信号处理成幅度为76～83的有用信号。
图9(a)和图9(b)分别为接收机接收的同一组信号去除干扰前和去除干扰后的星座图对比，参考图9(a)和图9(b)，发现去除干扰后信号质量明显改善。将本发明的算法应用到卫星系统，信号质量有5～6dBc的改善，远比一般去干扰算法模块改善量要大。
图10为本发明实施例的基于两级自适应门限判决的频域去干扰装置连接框图，如图10所示，本发明提供的基于两级自适应门限判决的频域去干扰装置，包括：
单阵元天线，接收有用信号和干扰信号；
信号转换模块，用于将该有用信号和干扰信号处理成零中频信号；
信号分路模块，用于将零中频信号分成两路零中频信号；
加窗模块，用于对两路零中频信号分别进行加窗，两个窗函数之间相差N/2点相移，形成两路加窗之后的数据流，其中，N为窗函数点数；
FFT变换模块，用于将两路加窗之后的数据流分别进行N点FFT变换；
有用信号获取模块，用于使用FFT之后的数据，获取有用信号的频带部分；
IIR环路滤波器，用于进行有用信号频率点的信号功率的迭代运算；
功率块划分模块，用于将迭代滤波的功率信号分成多个功率块；
功率块功率计算模块，用于计算每一功率块采样点内的功率和，得到该功率块的功率数值；
功率排序模块，用于对每一个功率块按照功率数值大小表进行降采样排序，以得到最大功率块数值和中间功率块数值；
功率块峰均比计算模块，用于计算最大功率块数值和中间功率块数值的比值，该比值为功率块峰均比；
判决门限调节因子计算模块，用于根据功率块峰均比设置判决门限调节因子；
干扰检测门限计算模块，用于根据判决门限调节因子与中间功率块数值相乘，得到干扰检测门限；
超限位置索引模块，用于根据该干扰检测门限计算所有超过门限的位置索引；
干扰抑制模块，用于根据每个超过门限的位置索引功率与干扰检测门限的比值大小对该位置索引的频带部分进行钳位去干扰或设置零值，以得到干扰抑制后的数据；
IFFT变换模块，用于对干扰抑制后的数据进行N点IFFT变换；
反加窗模块，用于对IFFT变换之后的数据进行反加窗处理；
边缘信号去除模块，用于截去反加窗后数据的两端，以获得时域中间信号；
信号交叠模块，用于对两路时域中间信号进行交叠和输出。
进一步地，信号转换模块包括：
变频单元，用于有用信号和干扰信号的下变频，以得到中频模拟信号；
A/D单元，用于对中频模拟信号进行A/D采样，得到一路数字实信号；
本地数字控制振荡器，用于将该数字实信号变频到零中频信号。
优选地，在判决门限调节因子计算模块中，根据功率块峰均比设置判决门限调节因子的公式如下：
其中，SCL为判决门限调节因子，peak_vard为功率块峰均比。
对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本发明的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法及装置首先通过干扰检测门限检测功率块的功率大小，然后通过每个超过门限的索引功率与干扰检测门限的比值和干扰强度门限的比较结果判断功率块的强弱，并根据功率块的强弱对功率块进行不同的去干扰处理方法，这种基于两级自适应门限的方式，不仅可以索引出将超过干扰检测门限的功率块，而且能够根据功率块的强弱进行不同的去干扰处理方法，从而更准确地对频域去干扰。
本发明的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法及装置根据功率块峰均比设定检测门限调节因子，根据检测门限调节因子得到干扰检测门限，此算法一方面考虑了未受干扰频谱统计特性，即中间功率块统计，同时兼具干扰谱线统计特性，即峰值功率块统计，使得干扰检测门限值始终随着干扰强度的变化而变化。
本发明的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法及装置提出了对频域数据分段，然后一趟扫描功率估计算法，完成每段功率谱排序后，通过功率块峰均比的大小得到门限检测调节因子，从而最终获取检测门限，采用此算法装置一方面可以准确检测各种干扰功率，不会造成漏检，也不是造成多检，在性能上接近或者超过理想峰值检测。
本发明的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法及装置实现简单，具有很大的实用性。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，接收有用信号和干扰信号，将该有用信号和干扰信号处理成零中频信号，并将零中频信号分成两路进行加窗，两个窗函数之间相差N/2点相移，形成两路加窗之后的数据流，其中，N为窗函数点数；
S2，将两路加窗之后的数据流分别进行N点FFT变换，使用FFT之后的数据，获取有用信号的频带部分；
S3，采用IIR环路滤波器进行有用信号频率点的信号功率的迭代运算，将迭代滤波的功率信号分成多个功率块，并计算每一功率块采样点内的功率和，得到该功率块的功率数值；
S4，对每一个功率块按照功率数值大小表进行降采样排序，以得到最大功率块数值和中间功率块数值，以计算最大功率块数值和中间功率块数值的比值，该比值为功率块峰均比，并根据功率块峰均比设置判决门限调节因子；
S5，根据判决门限调节因子与中间功率块数值相乘，得到干扰检测门限，根据该干扰检测门限计算所有超过门限的位置索引，根据每个超过门限的位置索引功率与干扰检测门限的比值大小对该位置索引的频带部分进行钳位去干扰或设置零值，以得到干扰抑制后的数据；
S6，对干扰抑制后的数据进行N点IFFT变换，对IFFT变换之后的数据进行反加窗处理，并截去反加窗后数据的两端，以获得时域中间信号；
S7，对两路时域中间信号进行交叠和输出。
2.根据权利要求1所述的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法，其特征在于，在步骤S1中，
将该有用信号和干扰信号处理成零中频信号包括以下步骤：
S11，该有用信号和干扰信号经过下变频后得到中频模拟信号；
S12，对中频模拟信号进行A/D采样，得到一路数字实信号；
S13，通过本地数字控制振荡器将该数字实信号变频到零中频信号，
并且，加窗时的加窗函数为kaiser(FFTsize，5.5)，其中，FFTsize为FFT数据量。
3.根据权利要求2所述的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法，其特征在于，在步骤S2中，
通过以下公式获取有用信号的频带部分：
SigFFTm(k)＝fftdatam(ka)，
其中，SigFFTm(k)为有用信号的频带部分，fftdatam(ka)为FFT之后的数据，N/2-sig_num/2≤ka≤N/2+1+sig_num/2，0≤k≤sig_num，sig_num为有用的窗函数点数，N为窗函数点数，m为第m次FFT转换。
4.根据权利要求3所述的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法，其特征在于，在步骤S3中，
通过以下公式进行有用信号频率点的信号功率的迭代运算：
Powm(k)＝|SigFFTm(k)|2+Powm-1(k)，
其中，Powm(k)为有用信号频率点的信号功率，SigFFTm(k)为有用信号的频带部分，0≤k≤sig_num，sig_num为有用的窗函数点数，m为第m次FFT转换；
通过以下公式计算每一功率块采样点内的功率和，得到该功率块的功率数值：
SubPow(sub1)＝sum((Powm((sub1-1).*subSize+1:sub1.*subSize))/subSize，其中，SubPow(sub1)为功率块的功率数值，Sub1＝1，2，……，subBlcok，subBlcok为迭代滤波的功率信号所分总功率块数，subSize为每一功率块点数，每一功率块点数为有用的窗函数点数与总功率块数的比值。
5.根据权利要求4所述的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法，其特征在于，在步骤S4中，根据功率块峰均比设置判决门限调节因子的公式如下：
其中，SCL为判决门限调节因子，peak_vard为功率块峰均比。
6.根据权利要求5所述的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法，其特征在于，在步骤S5中，根据每个超过门限的位置索引功率与干扰检测门限的比值大小对该位置索引的频带部分进行钳位去干扰或设置零值的公式如下：
其中，indexTH为位置索引，SigFFTm’为去干扰后的位置索引的频带部分，var 2pow(subBlock/2-1)为中间功率块数值，Thrvalue为干扰检测门限，TH1为干扰强度门限，该干扰强度门限为2～4；
通过以下公式得到干扰抑制后的数据：
其中，SigFFTm’为去干扰后的位置索引的频带部分，sig_num为有用的窗函数点数，N为窗函数点数。
7.根据权利要求6所述的基于两级自适应门限判决的频域去干扰方法，其特征在于，在步骤S6中，
对IFFT变换之后的数据进行反加窗处理的公式如下：
Tswin_out＝TSdatd.·win_neg，
其中，Tswin_out为反加窗后数据，TSdata.为IFFT变换之后的数据，win_neg为反加窗函数，该反加窗函数为1./win，win为步骤S1中的加窗函数；
截去反加窗后数据的两端以获得时域中间信号的公式如下：
Tswin_cut＝Tswin_out(N/4+1：N-N/4)，
Tswin_cut为时域中间信号，N为窗函数点数。
8.一种基于两级自适应门限判决的频域去干扰装置，其特征在于，包括：
单阵元天线，接收有用信号和干扰信号；
信号转换模块，用于将该有用信号和干扰信号处理成零中频信号；
信号分路模块，用于将零中频信号分成两路零中频信号；
加窗模块，用于对两路零中频信号分别进行加窗，两个窗函数之间相差N/2点相移，形成两路加窗之后的数据流，其中，N为窗函数点数；
FFT变换模块，用于将两路加窗之后的数据流分别进行N点FFT变换；
有用信号获取模块，用于使用FFT之后的数据，获取有用信号的频带部分；
IIR环路滤波器，用于进行有用信号频率点的信号功率的迭代运算；
功率块划分模块，用于将迭代滤波的功率信号分成多个功率块；
功率块功率计算模块，用于计算每一功率块采样点内的功率和，得到该功率块的功率数值；
功率排序模块，用于对每一个功率块按照功率数值大小表进行降采样排序，以得到最大功率块数值和中间功率块数值；
功率块峰均比计算模块，用于计算最大功率块数值和中间功率块数值的比值，该比值为功率块峰均比；
判决门限调节因子计算模块，用于根据功率块峰均比设置判决门限调节因子；
干扰检测门限计算模块，用于根据判决门限调节因子与中间功率块数值相乘，得到干扰检测门限；
超限位置索引模块，用于根据该干扰检测门限计算所有超过门限的位置索引；
干扰抑制模块，用于根据每个超过门限的位置索引功率与干扰检测门限的比值大小对该位置索引的频带部分进行钳位去干扰或设置零值，以得到干扰抑制后的数据；
IFFT变换模块，用于对干扰抑制后的数据进行N点IFFT变换；
反加窗模块，用于对IFFT变换之后的数据进行反加窗处理；
边缘信号去除模块，用于截去反加窗后数据的两端，以获得时域中间信号；
信号交叠模块，用于对两路时域中间信号进行交叠和输出。
9.根据权利要求7所述的基于两级自适应门限判决的频域去干扰装置，其特征在于，信号转换模块包括：
变频单元，用于有用信号和干扰信号的下变频，以得到中频模拟信号；
A/D单元，用于对中频模拟信号进行A/D采样，得到一路数字实信号；
本地数字控制振荡器，用于将该数字实信号变频到零中频信号。
10.根据权利要求9所述的基于两级自适应门限判决的频域去干扰装置，其特征在于，在判决门限调节因子计算模块中，根据功率块峰均比设置判决门限调节因子的公式如下：
其中，SCL为判决门限调节因子，peak_vard为功率块峰均比。
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