CN112737613B - 一种宽带信号频率区间范围自动确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种宽带信号频率区间范围自动确定方法，基于功率谱幅度的变化程度判断干扰信号的频段的起始和终止点，利用宽带信号的平坦度在3dB之内的特点，在3dB之内的功率谱起伏作为确定干扰信号起始和终点的频点，从而确定干扰信号的频率区间范围，实现对干扰信号的有效分辨和提高接收信噪比。本发明实现对干扰信号的有效分辨和提高接收信噪比。

Description

一种宽带信号频率区间范围自动确定方法
技术领域
本发明涉及移动通信、数字信号处理领域，尤其是宽带数字信号处理系统中的信号频率范围估计方法。
背景技术
为了在宽带数字接收机系统中自动获取宽带干扰信号的频率范围，以便有效避开干扰频段和提高接收信噪比，一种宽带信号频率区间范围自动确定方法被提出。该技术是基于功率谱幅度的变化程度判断干扰信号的频段的起始和终止点，利用宽带信号的平坦度在3dB之内的特点，在3dB之内的功率谱起伏作为确定干扰信号起始和终止的频点，从而确定干扰信号的频率区间范围。
当前宽带干扰信号的频率范围的确定方法主要基于信噪比判决频率范围，这些方案对于信噪比随机变化和需要较低的自相关运算复杂度的环境是很难执行的，极易引起判决错乱，这些缺点都是直接影响频率范围判决的准确性，需要提出新的确定干扰信号的频率范围的方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种宽带信号频率区间范围自动确定方法。本发明基于功率谱幅度的变化程度判断干扰信号的频段的起始和终止点，利用宽带信号的平坦度在3dB之内的特点，在3dB之内的功率谱起伏作为确定干扰信号起始和终点的频点，从而确定干扰信号的频率区间范围，实现对干扰信号的有效分辨和提高接收信噪比。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
步骤1：对干扰信号s(t)数据进行FFT变换，得到频谱S(f)，并得到信号的对应功率谱S_2(f)；
步骤2：对功率谱S_2(f)进行log函数处理，得到S_L；
步骤3：在第n次搜索中，fo为搜索起始频点，以W为搜索频率步进进行搜索，并计算两个搜索频点之间的功率谱差值ΔS；
步骤4：当ΔS小于下限阈值，则f_start为两个搜索频点中的频率较大值，令n加1，转到步骤5；当ΔS大于等于下限阈值，令n加1，转到步骤3；
步骤5：再次计算f_i和f_j两个频点之间的功率谱差值ΔS；
步骤6：当ΔS大于上限阈值，则f_stop为两个搜索频点中的频率较大值，进入步骤7；当ΔS小于等于上限阈值，令n加1，跳转到步骤5；
步骤7：确定宽带干扰信号调频区间范围为[f_start,f_stop]。
所述的步骤1中，令fo≤f≤fe，[fo、fe]是信号s(t)数据的观测频率范围，表示具体的干扰信号必然在此范围内；根据公式(1)计算：
S_2(f)＝|S(f)|^2 (1)
得到对应功率谱。
所述对功率谱S_2(f)进行log函数处理，即：
S_L(f)＝10*log10(S_2(f)) (2)
得到S_L。
所述在第n次搜索中，令f_i＝fo+(n-1)*W，f_j＝fo+n*W，fo为搜索起始频点，以搜索频率步进W进行搜索，W>0，n＝1，2，....，根据公式(3)计算：
ΔS＝S_L(f_i)-S_L(f_j) (3)
得到f_i和f_j两个频点之间的功率谱差值ΔS。
所述下限阈值为-3dB。
所述上限阈值为3dB。
本发明的有益效果在于由于采用基于功率谱幅度的变化程度判断干扰信号的频段的起始和终止点，利用宽带信号的平坦度在3dB之内的特点，在3dB之内的功率谱起伏作为确定干扰信号起始和终点的频点，从而确定干扰信号的频率区间范围，实现对干扰信号的有效分辨和提高接收信噪比。
附图说明
图1是本发明一种宽带信号频率区间范围自动确定方法过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明提供了一种宽带信号频率区间范围自动确定方法。核心思想是基于功率谱幅度的变化程度判断干扰信号的频段的起始和终止点，利用宽带信号的平坦度在3dB之内的特点，在3dB之内的功率谱起伏作为确定干扰信号起始和终点的频点，从而确定干扰信号的频率区间范围，实现对干扰信号的有效分辨和提高接收信噪比。
以下结合附图和实例对本发明了一种宽带信号频率区间范围自动确定方法作进一步详细描述。
步骤1：对干扰信号s(t)数据进行FFT变换，得到频谱S(f)，fo≤f≤fe，[fo、fe]是信号s(t)数据的观测频率范围，表示具体的干扰信号必然在此范围内；根据公式(1)：
S_2(f)＝|S(f)|^2 (1)
得到信号的功率谱S_2(f)；
步骤2：对功率谱S_2(f)进行log函数处理，得到S_L，即：
S_L(f)＝10*log10(S_2(f)) (2)
步骤3：在第n次搜索中，令f_i＝fo+(n-1)*W，f_j＝fo+n*W，其中fo为搜索起始频点，W是搜索频率步进，W>0，n＝1，2，....，根据公式(3)计算f_i和f_j两个频点之间的功率谱差值ΔS：
ΔS＝S_L(f_i)-S_L(f_j) (3)
步骤4：当ΔS<-3dB，则f_start＝f_j，令n加1，转到步骤5；否则，令n加1，
转到步骤3；
步骤5：令f_i＝fo+(n-1)*W，f_j＝fo+n*W，根据公式(3)再次计算f_i和f_j两个频点之间的功率谱差值ΔS；
步骤6：当ΔS>3dB，f_stop＝f_j，进入步骤7；否则，令n加1，跳转到步骤5；
步骤7：确定宽带干扰信号调频区间范围[f_start,f_stop]。
为简化分析，本实例系统中接收到的干扰数据序列的观测频率范围是[1GHz、2GHz],表示具体的干扰信号必然在此范围内，具体操作时：
步骤1：对干扰信号s(t)数据序列进行FFT变换，得到频谱S(f)，1GHz≤f≤2GHz；根据公式(1)，得到信号的功率谱S_2(f)；
步骤2：对功率谱S_2(f)进行log函数处理，得到S_L，即：
S_L(f)＝10*log10(S_2(f))
步骤3：在第n次搜索中，W＝10MHz，fo＝1GHz，令f_i＝1GHz+(n-1)*10MHz，f_j＝1GHz+n*10MHz，n＝1，2，....。根据公式(3)计算f_i和f_j两个频点之间的功率谱差值ΔS，
ΔS＝S_L(f_i)-S_L(f_j) (3)
步骤4：当ΔS<-3dB，则f_start＝f_j，令n加1，转到步骤5；否则令n加1，转到步骤3；
步骤5：f_i＝1GHz+(n-1)*10MHz，f_j＝1GHz+n*10MHz，根据公式(3)再次计算f_i和f_j两个频点之间的功率谱差值ΔS；
步骤6：当ΔS>3dB，f_stop＝f_j，进入步骤7；否则，令n加1，转到步骤5；
步骤7：确定宽带干扰信号调频区间范围[f_start,f_stop]。
以上所述仅为本发明的具体实例，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求记载的技术方案及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内，这些基于本发明思想的修改和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种宽带信号频率区间范围自动确定方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1：对干扰信号s(t)数据进行FFT变换，得到频谱S(f)，并得到信号的对应功率谱S_2(f)；
步骤2：对功率谱S_2(f)进行log函数处理，得到S_L(f)；
步骤3：在第n次搜索中，fo为搜索起始频点，以W为搜索频率步进进行搜索，并计算两个搜索频点之间的功率谱差值ΔS；
步骤4：当ΔS小于下限阈值，则f_start为两个搜索频点中的频率较大值，令n加1，转到步骤5；当ΔS大于等于下限阈值，令n加1，转到步骤3；
步骤5：再次计算f_i和f_j两个频点之间的功率谱差值ΔS；
步骤6：当ΔS大于上限阈值，则f_stop为两个搜索频点中的频率较大值，进入步骤7；当ΔS小于等于上限阈值，令n加1，跳转到步骤5；
步骤7：确定宽带干扰信号调频区间范围为[f_start,f_stop]。
2.根据权利要求1所述宽带信号频率区间范围自动确定方法，其特征在于：
所述的步骤1中，令fo≤f≤fe，[fo、fe]是信号s(t)数据的观测频率范围，表示具体的干扰信号必然在此范围内；根据公式(1)计算：
S_2(f)＝|S(f)|^2 (1)
得到对应功率谱。
3.根据权利要求1所述宽带信号频率区间范围自动确定方法，其特征在于：
所述对功率谱S_2(f)进行log函数处理，即：
S_L(f)＝10*log10(S_2(f)) (2)
得到S_L。
4.根据权利要求1所述宽带信号频率区间范围自动确定方法，其特征在于：
所述在第n次搜索中，令f_i＝fo+(n-1)*W，f_j＝fo+n*W，fo为搜索起始频点，以搜索频率步进W进行搜索，W>0，n＝1，2，....，根据公式(3)计算：
ΔS＝S_L(f_i)-S_L(f_j) (3)
得到f_i和f_j两个频点之间的功率谱差值ΔS。
5.根据权利要求1所述宽带信号频率区间范围自动确定方法，其特征在于：
所述下限阈值为-3dB。
6.根据权利要求1所述宽带信号频率区间范围自动确定方法，其特征在于：
所述上限阈值为3dB。
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