CN109728847A - 一种多维并行处理的信号自相关检测方法 - Google Patents

Abstract

一种多维并行处理的信号自相关检测方法，首先控制接收机接收卫星信号，对得到的信号经过多个不同长度的窗口进行截取，对截取得到信号进行延时自相关，取模并保存，然后对多个不同的延时自相关结果进行混合交叉判决，进而判断得到接收到的信号是否存在有用信号，完成信号自相关检测。本发明通过多维并行的信号检测方式，根据接收机采样率制定相应的窗口参数，对于多个窗口的检测结果利用混合交叉判决方法判断信号的有无，提高卫星移动衰落信道条件下接收端分辨信号和噪声的能力，有利于信号的检测和接收。

Description

一种多维并行处理的信号自相关检测方法

技术领域

本发明涉及卫星移动信号接收领域，特别是一种多维并行处理的信号自相关检测方法。

背景技术

自相关(Autocorrelation)，也叫序列相关，是一个信号于其自身在不同时间点的互相关。非正式地来说，它就是两次观察之间的相似度对它们之间的时间差的函数。它是找出重复模式(如被噪声掩盖的周期信号)，或识别隐含在信号谐波频率中消失的基频的数学工具。它常用于信号处理中，用来分析函数或一系列值，如时域信号。自相关检测技术广泛应用于各种通信系统中，例如WIFI无线通信系统。在WIFI无线通信系统中，接收机将接收到的信号做延时自相关处理后与检测门限比较进而判决信道中是否正在传输信号。

卫星移动衰落信道的主要特征之一为大尺度衰落。卫星信号在经过大尺度衰落后信噪比将大幅度降低。该特征导致了卫星信号尤其是持续时间较短的信号很容易淹没在噪声中。

该方法主要存在的问题是：针对低信噪比的信号，现有的信号自相关检测方法难以准确地分辨噪声和信号，导致接收机无法准确检测和接收信号。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种多维并行处理的信号自相关检测方法，解决如何在卫星移动通信系统中提高信号检测的准确度的问题。

本发明的技术解决方案是：一种多维并行处理的信号自相关检测方法，包括如下步骤：

(1)控制接收机接收卫星信号，对得到的信号经过多个不同长度的窗口进行截取，对截取得到信号进行延时自相关，然后取模并保存；

(2)对多个不同的延时自相关结果进行混合交叉判决，进而判断得到接收到的信号是否存在有用信号，完成信号自相关检测。

所述的步骤(1)中对于长度为N的窗口，延时自相关的方法为：

式中，x(i)为接收到的采样点，|y(k)|为延时自相关结果的模值，i和k均表示采样点的序号，x^*(i)为x(i)的共轭，k为正整数。

所述的步骤(2)中混合交叉判决的方法为：

(1)设定初始检测门限，将延时自相关结果分别与设定的初始检测门限对比，若延时自相关结果存在大于检测门限的脉冲，则认为在脉冲所在位置存在信号，信号的起始时刻为超过门限的脉冲的第一个点，当连续出现N/16个低于门限的点时，N/16个点中的第一个点作为信号的终止时刻；若延时自相关结果的脉冲均小于门限，则没有信号；

(2)若N个通道均认为有信号，则判断数据中存在有用信号，有用信号的起止时刻采用N个通道中的信号的起止时刻的均值；

若只有第1个通道认为有信号，如果脉冲的长度少于N，则数据中存在有用信号，如果脉冲的长度不少于N，则数据为噪声，若只有第2个通道认为有信号，如果脉冲的长度大于N且小于4N时，则数据中存在有用信号，否则认为接收到的数据为噪声，若只有第3个通道认为有信号时，如果脉冲的长度大于4N小于8N，则数据存在有用信号，否则认为接收到的数据为噪声，…若只有第i个通道认为有信号，如果脉冲的长度大于2^i-1小于2ⁱ，则数据存在有用信号，否则认为接收到的数据为噪声，…，若只有第N个通道认为有信号，如果脉冲的长度大于2^N-1小于2^N，则数据存在有用信号，否则认为接收到的数据为噪声；

若2个以上的连续通道认为有信号，则判断数据中存在有用信号，且有用信号的起止时刻为不同通道的信号的起止时刻的均值；

(3)将有用信号幅度的均值和噪声幅度均值的平均值作为下一次的检测门限。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明通过多维并行的信号检测方式，根据接收机采样率制定相应的窗口参数，对于多个窗口的检测结果利用混合交叉判决方法判断信号的有无，提高卫星移动衰落信道条件下接收端分辨信号和噪声的能力，有利于信号的检测和接收。

附图说明

图1为本发明方法的实现流程图。

具体实施方式

本发明针对现有技术的不足，提出一种多维并行处理的信号自相关检测方法，采用多维并行的信号检测方式，根据接收机采样率制定了相应的窗口参数，对于多个窗口的检测结果利用混合交叉判决方法判断信号的有无，检测门限跟随信号的变化而变化。下面结合附图对本发明方法进行更详细的解释和说明。

如图1所示为本发明方法的实现流程图，实现步骤如下：

(1)控制接收机接收卫星信号后，对得到的信号经过多个不同长度的窗口进行截取，再对截取得到信号进行延时自相关处理，再对得到的结果取模并保存；对于长度为N的窗口，其延时自相关处理的公式如下：

式中，x(i)为接收到的采样点，|y(k)|为延时自相关结果的模值，i和k均表示采样点的序号，x^*(i)为x(i)的共轭。

(2)对多个不同的延时自相关结果做混合交叉判决，进而判断出接收到的信号中是否存在有用信号，完成信号自相关检测。

下面以4维并行的信号自相关检测方法为例对本发明实施方式做进一步说明。

(1)卫星信号接收机接收到信号并使得信号并行进入四个通道。

接收端(采样率为200k)接收到一定长度的数字信号，接收到的数字信号同时进入四个并行的通道。

(2)四个通道分别判决接收机接收到的信号中是否存在有用信号。

每个通道中使用不同长度的窗口截取接收到的信号。其中窗口长度分别为N个采样点、4N个采样点、8N个采样点和16N个采样点，当接收机的采样率为200k时，N的取值为256，此时窗口长度分别为256、1024、2048、4096个采样点。

不同的窗口将信号截取出来后对信号做延时自相关处理，对得到的结果求模值并保存。

四个窗口均向后滑动一个采样点，截取新的数据并重复上一步。

当所有数据均进行过延时自相关处理后，可以得到四个延时自相关结果。对于每个延时自相关结果，若存在脉冲，则在脉冲所在的位置可能存在信号。

设定一个初始检测门限，四个通道的延时自相关结果分别与设定的初始检测门限对比得到检测结果：若延时自相关结果存在大于检测门限的脉冲，则认为在脉冲所在位置存在信号，信号的起始时刻为超过门限的脉冲的第一个点，当连续出现N/16个低于门限的点时，N/16个点中的第一个点作为信号的终止时刻；若延时自相关结果的脉冲均小于门限，则认为没有信号。

(3)对于四个通道整体，采用混合交叉判决的方式判决接收信号中是否存在有用信号。

若四个通道均认为有信号，则判断接收到的数据中存在信号存在且信号长度较长，信号的起止时刻可以采用四个通道中的信号的起止时刻的均值。

当只有第一个通道认为有信号时，若脉冲的长度少于N，则认为接收到的数据中存在信号且信号长度很短，否则认为接收到的数据为噪声。当只有第二个通道认为有信号时，若脉冲的长度大于N且小于4N时，则认为接收到的数据中存在信号且信号长度较短，否则认为接收到的数据为噪声。当只有第三个通道认为有信号时，若脉冲的长度大于4N小于8N，则认为有信号且信号长度较长，否则认为接收到的数据为噪声。当只有第四个通道认为有信号时，若脉冲的长度大于8N时，则认为接收到的数据中有信号且信号长度很长，否则认为接收到的数据为噪声。

当两个或者三个连续的通道认为有信号时，则判断接收到的数据中存在信号，且信号的起止时刻为不同通道的信号的起止时刻的均值。

若判断出接收信号中存在有用信号，则信号幅度的均值和噪声幅度的均值的平均值作为下一次判决的门限值。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (3)

1.一种多维并行处理的信号自相关检测方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)控制接收机接收卫星信号，对得到的信号经过多个不同长度的窗口进行截取，对截取得到信号进行延时自相关，然后取模并保存；

(2)对多个不同的延时自相关结果进行混合交叉判决，进而判断得到接收到的信号是否存在有用信号，完成信号自相关检测。

2.根据权利要求1所述的一种多维并行处理的信号自相关检测方法，其特征在于：所述的步骤(1)中对于长度为N的窗口，延时自相关的方法为：

式中，x(i)为接收到的采样点，|y(k)|为延时自相关结果的模值，i和k均表示采样点的序号，x^*(i)为x(i)的共轭，k为正整数。

3.根据权利要求2所述的一种多维并行处理的信号自相关检测方法，其特征在于：所述的步骤(2)中混合交叉判决的方法为：

(1)设定初始检测门限，将延时自相关结果分别与设定的初始检测门限对比，若延时自相关结果存在大于检测门限的脉冲，则认为在脉冲所在位置存在信号，信号的起始时刻为超过门限的脉冲的第一个点，当连续出现N/16个低于门限的点时，N/16个点中的第一个点作为信号的终止时刻；若延时自相关结果的脉冲均小于门限，则没有信号；

(2)若N个通道均认为有信号，则判断数据中存在有用信号，有用信号的起止时刻采用N个通道中的信号的起止时刻的均值；

若只有第1个通道认为有信号，如果脉冲的长度少于N，则数据中存在有用信号，如果脉冲的长度不少于N，则数据为噪声，若只有第2个通道认为有信号，如果脉冲的长度大于N且小于4N时，则数据中存在有用信号，否则认为接收到的数据为噪声，若只有第3个通道认为有信号时，如果脉冲的长度大于4N小于8N，则数据存在有用信号，否则认为接收到的数据为噪声，…若只有第i个通道认为有信号，如果脉冲的长度大于2^i-1小于2ⁱ，则数据存在有用信号，否则认为接收到的数据为噪声，…，若只有第N个通道认为有信号，如果脉冲的长度大于2^N-1小于2^N，则数据存在有用信号，否则认为接收到的数据为噪声；

若2个以上的连续通道认为有信号，则判断数据中存在有用信号，且有用信号的起止时刻为不同通道的信号的起止时刻的均值；

(3)将有用信号幅度的均值和噪声幅度均值的平均值作为下一次的检测门限。