CN111835495B

CN111835495B - 参考信号的检测方法、系统、可读存储介质及电子设备

Info

Publication number: CN111835495B
Application number: CN202010971222.3A
Authority: CN
Inventors: 王正海; 王玉皞; 高晓晓; 陈煊邦; 周辉林
Original assignee: Nanchang University
Current assignee: Nanchang University
Priority date: 2020-09-16
Filing date: 2020-09-16
Publication date: 2020-12-08
Anticipated expiration: 2040-09-16
Also published as: CN111835495A

Abstract

本发明公开了一种参考信号的检测方法，包括以下步骤：以系统时钟作为采样节拍，对参考信号进行采样输出，得到所述参考信号的随机序列；对所述随机序列执行傅里叶变换，得到第1路参考信号的频谱；对所述第1路信号频谱执行M‑1次并行乘性修正和加性修正，得到M路所述参考信号的频谱，以所述参考信号的频谱作为频域相关检测的M路参考信号修正频谱。本发明采用一个傅里叶变换模块得到第1路信号频谱，再针对第1路信号频谱执行乘性修正和加性修正，即可获得M路参考信号修正频谱。本发明还公开了一种采用上述方法的系统、可读存储介质及电子设备。

Description

参考信号的检测方法、系统、可读存储介质及电子设备

技术领域

本发明涉及通信信号技术领域，特别是涉及一种参考信号的检测方法、系统、可读存储介质及电子设备。

背景技术

在信号与信息处理技术领域，为了对接收信号进行有效检测，常采用相关或匹配滤波的方法对信号进行相参处理，以有效累积信号能量，抑制噪声。

在信息装备的使用场景中，目标或终端的运动会导致载波多普勒和调制符号的多普勒，表现为信号的发射端和接收端观测到的信号载波和调制符号的频率不一致，这导致终端在做相关或匹配滤波时，预定义的参考信号特征与接收信号当前的特征不一致，导致相关或匹配滤波的增益下降，严重时，终端甚至无法相关或匹配滤波。为了克服上述难题，当前使用的方法是采用多路频域开窗，每个频域开窗对应一段相对运动速度范围，多路频域开窗覆盖所有合理的相对运动区间。在每个频域开窗中，相应地调整接收信号或参考信号的中心频率和调制符号的频率。从而，以多路频域开窗的形式，形成多路与接收信号对应的参考信号，最终，在一路开窗中，完成有效的相关或匹配滤波。

在现有技术中，当系统设计了M路频域开窗时，需要对应调整M路参考信号，需要M个快速傅里叶变换模块，导致计算强度较大。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种参考信号的检测方法，该方法只需一个快速傅里叶变换模块，即可计算得出多路频域参考信号的准确频谱。

一种参考信号的检测方法，包括以下步骤：

以系统时钟作为采样节拍，对参考信号进行采样输出，得到所述参考信号的随机序列；

对所述随机序列执行傅里叶变换，得到第1路参考信号频谱；

对所述第1路参考信号频谱执行M-1路并行乘性修正和加性修正，得到M路所述参考信号的频谱，以所述参考信号的频谱作为频域相关检测的M路参考信号修正频谱，其中，M为不小于2的正整数。

本发明的有益效果是：先采用一个傅里叶变换模块得到第1路信号频谱，再针对第1路信号频谱执行乘性修正和加性修正，即可获得M路修正信号频谱，以该修正信号频谱作为检测对象。

另外，根据本发明提供的参考信号的检测方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述对所述第1路参考信号频谱执行乘性修正和加性修正的步骤之前还包括：

为所述第1路信号频谱添加第一累加数特征值，设定所述第一累加数特征值为1，每个采样节拍，设定所述第一累加数特征值加1，得到第一整数累加值；

预设M-1个第二累加数特征值，每个采样节拍，设定所述第二累加数特征值加上自身的值，得到第二累加值，对所述第二累加值执行取整，得到第二整数累加值。

进一步地，所述第二累加数特征值表示为：

frac(m)=v _m /c，

式中，frac(m)为第m路的所述第二累加数特征值，m为第m路频域开窗，m=2,…,M，v_m为第m路的中心相对运动速度，c为光在空间中的传播速度。

进一步地，所述第1路参考信号频谱执行乘性修正的公式为：

X ^m (k)=X ₁ (k)×exp(j2πkL _m )，

式中，X^m(k)为修正值，X₁(k)为所述第1路参考信号经傅里叶变换后输出的第k个频谱值，j表示虚数符号，L_m为所述第二整数累加值。

进一步地，所述方法还包括：

持续记录每个所述第二整数累加值，判断当前所述第二整数累加值是否等于上一个所述第二整数累加值；

若是，则第m路的所述修正信号频谱表示为X_m(k)=X^m(k)。

进一步地，所述方法还包括：

若否，则执行加性修正，第m路的所述修正信号频谱表示为：

X _m (k)=X ^m (k)+const×A(n)，

式中，const为预设常数，n为所述第一整数累加值，A(n)为所述参考信号的第n个数据。

本发明的另一个目的在于提出一种参考信号的检测系统，包括：

采样输出模块，用于以系统时钟作为采样节拍，对参考信号进行采样输出，得到所述参考信号的随机序列；

傅里叶变换模块，用于对所述随机序列执行傅里叶变换，得到第1路参考信号的频谱；

修正模块，用于对所述第1路信号频谱执行乘性修正和加性修正，得到其他路所述参考信号的修正频谱。

进一步地，所述系统还包括：

取整模块，用于为所述第1路信号频谱添加第一累加数特征值，设定所述第一累加数特征值为1，每个采样节拍，设定所述第一累加数特征值加1，得到第一整数累加值，预设M-1个第二累加数特征值，每个采样节拍，设定所述第二累加数特征值加上自身的值，得到第二累加值，对所述第二累加值执行取整，得到第二整数累加值。

本发明还提出一种可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述的参考信号的检测方法。

本发明还提出一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现上述的方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明第一实施例的参考信号的检测方法的流程示意图；

图2是本发明第一实施例的参考信号的检测方法的详细流程图；

图3是本发明第二实施例的参考信号的检测系统的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

请参阅图1和图2，本发明的第一实施例提出一种参考信号的检测方法，包括以下步骤。

S1. 以系统时钟作为采样节拍，对参考信号进行采样输出，得到所述参考信号的随机序列。

需要说明的是，在本实施例中系统时钟频率为80MHz，每个时钟节拍的时间长度为12.5ns，在其他实施例中，系统时钟可根据实际情况自行选择。

本实施例中所采用的参考信号一般为采用二进制量化Chebyshev混沌序列，表达式如下：

x(t+1)=cos[ρ×arccos(x(t))]，

y(t+1)=sgn(x(t+1))，

其中，t表示采样时刻，y(t+1)表示第t+1个采样时刻的混沌序列输出，sgn表示取符号的函数，即当x(t+1)≥0时，y(t+1)=1，当x(t+1)<0时，y(t+1)=-1，ρ是常数，在本实施例中，ρ=3.3。

具体的，参考信号的采样方法为：

20MHz的每个时钟，上述二进制量化Chebyshev混沌序列迭代生成一次。在每个20MHz的时钟周期内，该混沌值均匀重复4次，得到80MHz系统时钟采样的参考信号，采样时钟节拍为12.5ns。

S2.对所述随机序列执行傅里叶变换，得到第1路信号频谱。

在本实施例中，按照预设规则，比如，顺序取参考信号的4096个采样点作为一帧，进行一次快速傅里叶变换，如此循环，得到第1路参考信号的频谱X(k)，其中，X(k)表示第k根频谱值，k表示频谱索引，本实施例中，k=0……4095。

本实施例选择适应±15000m/s的相对运动速度范围，频域开窗15个，每个频域开窗对应的中心相对速度分别见表1所示。

表1

频域开窗序号	相对运动速度范围	中心相对运动速度
			1	-1000至+1000m/s	0m/s
2	+1000至+3000m/s	+2000m/s
			3	-3000至-1000m/s	-2000m/s
4	+3000至+5000m/s	+4000m/s
			5	-5000至-3000m/s	-4000m/s
6	+5000至+7000m/s	+6000m/s
			7	-7000至-5000m/s	-6000m/s
8	+7000至+9000m/s	+8000m/s
			9	-9000至-7000m/s	-8000m/s
10	+9000至+11000m/s	+10000m/s
			11	-11000至-9000m/s	-10000m/s
12	+11000至+13000m/s	+12000m/s
			13	-13000至-11000m/s	-12000m/s
14	+13000至+15000m/s	+14000m/s
			15	-15000至-13000m/s	-14000m/s

S3. 所述第1路参考信号频谱执行M-1路并行乘性修正和加性修正，得到M路所述参考信号的频谱，以所述参考信号的频谱作为频域相关检测的M路参考信号修正频谱，其中，M为不小于2的正整数。

在本实施例中，通过对第1路参考信号的频谱X₁(k)进行一次乘性修正和加性修正，得到其它14路参考信号的频谱。

另外，所述对所述第1路信号频谱执行乘性修正和加性修正的步骤之前还包括：

为所述第1路信号频谱添加第一累加数特征值，设定所述第一累加数特征值为1，每隔12.5ns，设定所述第一累加数特征值加1，得到第一累加值；

预设多个第二累加数特征值，每隔12.5ns，设定所述第二累加数特征值加上自身的值，得到第二累加值，对所述第二累加值执行取整，得到第二整数累加值。

在本实施例中，可以分解为如下步骤。

第一步：设置第1路的累加数为1，输入到第1路累加器，每12.5ns，累加器累加1，输出第一累加值表示为n。

第二步：设置第m路累加数frac(m)，输入到第m路累加器，每12.5ns，累加器累加frac(m)，得到第二累加值Acc(m)，其中，m=2,3...15。

第m路第二累加数特征值frac(m)的计算方法为：

frac(m)=v _m /c，

式中，frac(m)为第m路的所述第二累加数特征值，m为第m路频域开窗，m=2,3...15，v_m为第m路开窗对应的中心相对运动速度，c为光在空间中的传播速度。

第三步：对第二累加值Acc(m)取整，也就是取Acc(m)的整数部分，得到第二整数累加值L_m。

第四步：对第1路参考信号的频谱X₁(k)进行乘性修正，修正公式为：

X ^m (k)=X ₁ (k)×exp(j2πkL _m ),

式中，X^m(k)为修正值，X₁(k)为所述第1路信号频谱，j表示虚数符号，L_m为所述第二整数累加值。

第五步：（1）若在一帧傅里叶变换中，L_m保持不变，则第m路参考信号的修正频谱X_m(k)为：

X_m(k)=X^m(k)；

（2）若L_m增加或减少1，则取出参考信号的第n位A(n)，并对本帧傅里叶变换乘性修正后的结果进行加性修正，得到第m路参考信号的修正频谱X_m(k)，修正公式如下：

X_m(k)=X^m(k)+const×A_n，

式中，const为预设常数，在本实施例中，const等于单位冲击经快速傅里叶变换后，得到的频谱分量的值，n为所述第一累加值，A_n为所述参考信号的第n个数据。

需要说明的是，在执行加性修正之前，充分考虑了L_m值的变化情况，使所得到的修正频谱的相关性更好。

请参阅图3，本发明第二实施例提出一种参考信号的检测系统，包括：

具体的，信号的采样方法为：

20MHz的每个时钟，上述二进制量化Chebyshev混沌序列迭代一次。在每个20MHz的时钟周期内，该混沌值均匀重复4次，得到80MHz系统时钟采样的参考信号，参考信号的采样节拍为12.5ns。

另外，本实施例的系统还包括：

取整模块，用于为所述第1路信号频谱添加第一累加数特征值，设定所述第一累加数特征值为1，每隔12.5ns，设定所述第一累加数特征值加1，得到第一累加值，预设多个第二累加数特征值，每隔12.5ns，设定所述第二累加数特征值加上自身的值，得到第二累加值，对所述第二累加值执行取整，得到第二整数累加值。

具体的，取整的过程为：

（1）设置第1路的累加数为1，输入到第1路累加器，每隔12.5ns，累加器累加1，输出第一累加值表示为n。

（2）设置第m路累加数frac(m)，输入到第m路累加器，每隔12.5ns，累加器累加frac(m)，得到第二累加值Acc(m)，其中，m=2,3...15。

第m路第二累加数特征值frac(m)的计算方法为：

frac(m)=v _m /c，

（3）对第二累加值Acc(m)取整，也就是取Acc(m)的整数部分，得到第二整数累加值L_m。

本发明第三实施例提出一种可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述的参考信号的检测方法。

本发明第四实施例提出一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现上述的方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种参考信号的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

对所述随机序列执行傅里叶变换，得到第1路参考信号频谱；

为所述第1路参考信号频谱添加第一累加数特征值，设定所述第一累加数特征值为1，每个采样节拍，设定所述第一累加数特征值加1，得到第一整数累加值；

预设M-1个第二累加数特征值，每个采样节拍，设定所述第二累加数特征值加上自身的值，得到第二累加值，对所述第二累加值执行取整，得到第二整数累加值；

对所述第1路参考信号频谱执行M-1路并行乘性修正和加性修正，得到M路所述参考信号的频谱，以所述参考信号的频谱作为频域相关检测的M路参考信号修正频谱，其中，M为不小于2的正整数；

所述第二累加数特征值表示为frac(m)=v _m /c，

2.根据权利要求1所述的参考信号的检测方法，其特征在于，对所述第1路参考信号频谱执行乘性修正的公式为：

X ^m (k)=X ₁ (k)×exp(j2πkL _m )，

式中，X^m(k)为第m路修正值，X₁(k)为所述第1路参考信号经傅里叶变换后输出的第k个频谱值，j表示虚数符号，L_m为所述第二整数累加值。

3.根据权利要求2所述的参考信号的检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

若是，则第m路的所述参考信号修正频谱表示为X_m(k)=X^m(k)。

4.根据权利要求3所述的参考信号的检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

若否，则执行加性修正，第m路的所述参考信号修正频谱表示为：

X _m (k)=X ^m (k)+const×A(n)，

5.一种参考信号的检测系统，其特征在于，包括：

取整模块，用于为所述第1路参考信号频谱添加第一累加数特征值，设定所述第一累加数特征值为1，每个采样节拍，设定所述第一累加数特征值加1，得到第一整数累加值，预设M-1个第二累加数特征值，每个采样节拍，设定所述第二累加数特征值加上自身的值，得到第二累加值，对所述第二累加值执行取整，得到第二整数累加值；

修正模块，用于对所述第1路参考信号频谱执行M-1路并行乘性修正和加性修正，得到M路所述参考信号的频谱，以所述参考信号的频谱作为频域相关检测的M路参考信号修正频谱，其中，M为不小于2的正整数；

所述第二累加数特征值表示为frac(m)=v _m /c，

6.一种可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现权利要求1至4任意一项所述的参考信号的检测方法。

7.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任意一项所述的参考信号的检测方法。