CN116614188A - 卫星通信多用户信号检测方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

卫星通信多用户信号检测方法、装置、设备和存储介质 Download PDF

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乔舒琦
岳平越
张瑞
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Abstract

本发明提供一种卫星通信多用户信号检测方法、装置、设备和存储介质，其中方法包括：对接收到的原始信号进行信息捕获，得到原始信号对应的时频二维平面以及原始信号中每一个信号的信号峰值；根据时频二维平面和信号峰值对原始信号中的第一信号进行信号重构，得到原始信号对应的第一信号；根据第一信号对原始信号进行信号筛选处理，得到不包含第一信号的原始信号；对不包含第一信号的原始信号进行信号捕获，得到原始信号中包含的第二信号；其中，第一信号的功率大于第二信号的功率。降低信号检测过程中大用户信号对小用户信号的影响，提高多用户信号中对小用户信号检测的准确性。

Description

卫星通信多用户信号检测方法、装置、设备和存储介质
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种卫星通信多用户信号检测方法、装置、设备和存储介质。
背景技术
卫星通信因不受地形限制、覆盖范围广和通信容量大的特点，非常适合作为地面通信网络的补充。通常，单颗卫星会服务于星下多个地面终端用户。由于终端位置不同且信道存在随机性，导致星地上行链路的各个用户信号具有“时间-频率”的异步和功率不平衡的问题。因此，当多个用户同时向卫星发射上行信号时，卫星载荷接收机必须有能力对多路上行信号进行区分。
目前，考虑多个地面用户并行接入同一颗卫星的场景，不同用户使用相同的扩频码，在不同的时隙到达接收端，利用用户之间的码片级时延差异对用户进行区分。但是卫星接收机的误码性能，不仅受到热噪声的影响，还受到各个用户之间的多址干扰影响。如当功率差异较大时，大功率用户信号(简称“大用户信号”)对小功率用户信号(简称“小用户信号”)的压制性影响将使小用户峰值失真，造成对小用户信号的捕获错误。
针对该场景，目前多采用用户终端分时发送，以避免不同用户落入相同的保护间隔而导致的碰撞损失，但这对多台用户终端发射机的配合提出了较高要求，且难以应对复杂多变的通信要求。
发明内容
本发明提供一种卫星通信多用户信号检测方法、装置、电子设备和存储介质，用以解决现有技术中无法准确的对多用户信号中小用户信号进行捕获的问题。
本发明提供一种卫星通信多用户信号检测方法，包括：
对接收到的原始信号进行信息捕获，得到所述原始信号对应的时频二维平面以及所述原始信号中每一个信号的信号峰值；
根据所述时频二维平面和所述信号峰值对所述原始信号中的第一信号进行信号重构，得到所述原始信号对应的第一信号；
根据所述第一信号对所述原始信号进行信号筛选处理，得到不包含所述第一信号的原始信号；
对不包含所述第一信号的原始信号进行信号捕获，得到所述原始信号中包含的第二信号；
其中，所述第一信号的功率大于所述第二信号的功率。
根据本发明提供的一种卫星通信多用户信号检测方法，根据所述时频二维平面和所述信号峰值对所述原始信号中的第一信号进行信号重构，得到所述原始信号对应的第一信号之前，还包括：
获取门限峰值；
根据所述门限峰值对所述信号峰值进行划分，并将所述信号峰值中大于所述门限峰值的信号作为第一信号，其中所述原始信号中至少包含所述第一信号和第二信号中的一种。
根据本发明提供的一种卫星通信多用户信号检测方法，根据所述时频二维平面和所述信号峰值对所述原始信号中的第一信号进行信号重构，得到所述原始信号对应的第一信号，包括：
确定进行信号重构时重构信号中多个参数的参数量化范围，并对所述多个参数进行序列组合，得到所述参数对应的参数序列，以及根据所述参数进行信号重构得到所述原始信号中第一信号的重构信号；
根据初始概率产生若干个初始参数序列，并根据所述若干个初始参数序列对所述原始信号进行信号筛选，得到若干个中间原始信号；
根据所述中间原始信号对应的参数序列对所述初始概率进行更新，得到中间概率；
根据所述中间概率产生若干个中间参数序列，并根据所述若干个中间参数序列根据在参数量化范围进行迭代处理，至迭代收敛时得到所述参数的输出结果；
根据所述输出结果对所述重构信号进行赋值，得到完成重构时所述原始信号中所包含的第一信号。
根据本发明提供的一种卫星通信多用户信号检测方法，确定进行信号重构时重构信号中参数的参数量化范围，包括：
根据对所述原始信号进行信息捕获时的信号捕获参数，以及所述信号峰值，计算得到每一个信号的理论信号幅值；
获取所述时频二维平面中每一个信号的峰值位置，并根据所述峰值位置换算得到所述每一个信号的第一频偏和第一码相位延时；
根据所述理论信号幅值、所述第一频偏和所述第一码相位延时，确定所述参数量化范围。
根据本发明提供的一种卫星通信多用户信号检测方法，确定信号重构时的参数，并对所述参数进行序列组合，得到所述参数对应的参数序列，包括：
确定所述参数的量化位数，并根据所述参数量化位数和所述参数量化范围对所述参数进行量化处理，得到所述参数的二进制量化结果；
根据所述二进制量化结果将所述参数进行拼接，得到所述参数对应的参数序列。
根据本发明提供的一种卫星通信多用户信号检测方法，所述根据初始概率产生若干个初始参数序列，并根据所述若干个初始参数序列对所述原始信号进行信号筛选，得到若干个中间原始信号，包括：
根据初始概率进行序列生成，得到若干个初始参数序列；
根据所述若干个初始参数序列进行信号重构，得到每一个初始参数序列对应的候选信号；
在原始信号中将所述候选信号进行剔除，得到若干个中间原始信号，其中，所述中间原始信号的数量与所述初始参数序列的数量相同。
根据本发明提供的一种卫星通信多用户信号检测方法，根据所述中间原始信号对所述初始概率进行更新，得到中间概率，包括：
对根据所述若干个候选组参数序列得到的所述若干个中间原始信号进行相关值捕获，得到若干个与所述峰值位置关联的各位置的相关值，并进行均值计算得到所述若干个候选组参数序列对应的若干个平均相关值；
将所述若干个平均相关值进行排序，并根据排序结果从小到大选取若干个中间参数序列；
根据所述若干个中间参数序列进行概率计算，得到中间概率。
本发明还提供一种卫星通信多用户信号检测装置，包括：
第一捕获模块，用于对接收到的原始信号进行信息捕获，得到所述原始信号对应的时频二维平面以及所述原始信号中每一个信号的信号峰值；
信号重构模块，用于根据所述时频二维平面和所述信号峰值对所述原始信号中的第一信号进行信号重构，得到所述原始信号对应的第一信号；
信号筛选模块，用于根据所述第一信号对所述原始信号进行信号筛选处理，得到不包含所述第一信号的原始信号；
第二捕获模块，用于对不包含所述第一信号的原始信号进行信号捕获，得到所述原始信号中包含的第二信号；
其中，所述第一信号的功率大于所述第二信号的功率。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述卫星通信多用户信号检测方法。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述卫星通信多用户信号检测方法。
本发明提供的卫星通信多用户信号检测方法、装置、电子设备和存储介质，在对多用户信号进行检测时，为了准确地对第二信号进行检测，首先对进行检测的原始信号进行信号捕获，得到原始信号的时频二维平面以及超过所述门限峰值的每一个信号的信号峰值，然后根据时频二维平面和信号峰值对原始信号中所包含的第一信号进行信号重构，得到重构后的第一信号，然后根据重构后的第一信号对原始信号进行信号筛选，将原始信号中的第一信号剔除，得到不包含有第一信号的原始信号，最后进行检测得到第二信号。实现了在针对包含多用户信号的信号检测时，通过对功率较大的第一信号的重构，将第一信号从原始信号中剔除，再进行功率较小的第二信号的检测，避免在检测过程中功率较大的第一信号对功率较小的第二信号的影响，提高小功率信号检测的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的卫星通信多用户信号检测方法的场景示意图；
图2是本发明提供的卫星通信多用户信号检测方法的流程示意图；
图3是本发明提供的进行重构得到第一信号的步骤的流程示意图；
图4是本发明提供的得到中间原始信号的步骤的流程示意图；
图5是本发明提供的对初始概率进行更新得到中间概率的步骤的流程示意图；
图6是本发明提供的对多用户信号中的第二信号进行检测的原理框图示意图；
图7是本发明提供的基于交叉熵算法的参数估计方法的框图示意图；
图8是本发明提供的卫星通信多用户信号检测装置的结构示意图；
图9是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-图7描述本发明的卫星通信多用户信号检测方法，针对现有技术中在对包含多用的信号进行检测时的检测不准确的问题，特别是对于所包含的用户信号的功率差异较大时，使得卫星接收机在进行信号的检测时，会因为大功率的用户信号(以下简称为：大用户信号)对小功率的用户信号(以下简称为：小用户信号)的影响，导致对小用户信号的检测错误。
以图1所示的场景为例，在星地通信过程中，卫星会同时服务于多个地面用户，如n个用户，因此在接收信号时，会存在同时接收到多个用户的信号。因此，卫星接收机在接收到多个地面用户所发出的信号之后，需要准确进行信号的区分和识别，但是由于多用户信号中所包含的信号的数量未知，且信号的功率大小也未知，使得在进行检测和捕获时所捕获到的信号会存在失真和错误的情况，而出现该情况的主要原因是大用户信号对小用户信号的压制性影响，导致卫星接收机在对同时包含有大用户信号小用户信号的多用户信号中小用户信号的捕获时，出现捕获错误的情况。
因此提供本申请的信号检测方法，使得在卫星接收机对包含有大用户信号和小用户信号的多用户信号进行信号检测和捕获时，通过对大用户信号的进行重构，然后将重构得到的大用户信号在原始信号中进行剔除，在对完成信号剔除后的原始信号中的小用户信号的进行捕获，可以有效的克服小用户信号检测不准确的问题，提高检测的效果和准确性。
参照图2，图2是本发明提供的卫星通信多用户信号检测方法的流程示意图，其中，该方法包括：
步骤201，对接收到的原始信号进行信息捕获，得到原始信号对应的时频二维平面以及原始信号中每一个信号的信号峰值。
具体地，卫星接收机在对包含有第一信号和第二信号的原始信号进行检测时，首先对所接收到的原始信号进行信息的捕获，得到原始信号的时频二维平面和所包含的每一个信号的信号峰值，其中第一信号的功率大于第二信号的功率，且在下述实施例的描述中，大用户信号为第一信号，小用户信号为第二信号。
示例性地，在进行信号捕获时，可以采用初步FFT(Fast FourierTransformation，快速傅里叶变换)并行捕获算法对原始信号进行信号捕获，得到记录信号的时频信息的时频二维平面，并且在进行信号捕获时，记录所捕获到的每一个信号的信号峰值，且所捕获到的信号为原始信号中所包含的每一个信号，包括大用户信号和小用户信号。
对于进行捕获得到的时频二维平面，记录着每一个信号的峰值位置，如时频二维平面中的坐标(x,y)，同时峰值高度可以记录为H。
在实际应用中，可以认为出现在一个捕获平面中所有经过判决的相关峰所对应的用户信号为“同时到达”的用户信号，因此，可以将其中第k个用户信号可以表示为其中Ak为信号幅值，fk为信号携带的频偏，τk为时延，/>为信号的载波相位。
步骤202，根据时频二维平面和信号峰值对原始信号中的第一信号进行信号重构，得到原始信号对应的第一信号。
在进行信号检测时，首先完成对第一信号的检测，然后通过对第一信号的重构将第一信号从原始信号中进行剔除，进而再次进行检测，以得到原始信号中的第二信号。因此，在完成对原始信号的信息捕获之后，将会根据所得到的时频二维平面和信号峰值对原始信号中所包含的第一信号进行信号重构，以得到原始信号中所包含的第一信号。
示例性地，在对大用户信号进行重构时，首先需要确定原始信号中哪些信号属于大用户信号，而在确定大用户信号和小用户信号时，通过信号的功率来确定，因此在确定原始信号中所包含的大用户信号时，可以通过设置的功率门限对所捕获到的信号进行划分。具体包括：获取门限峰值；根据门限峰值对信号峰值进行划分，并将信号峰值中大于门限峰值的信号作为大用户信号，其中原始信号中至少包含大用户信号和小用户信号中的一种。
也就是，通过获取进行划分的门限峰值，对所捕获到的信号进行划分，将所得到的每一个信号的信号峰值与门限峰值进行比较，对于信号峰值大于门限峰值的信号，被划分为大用户信号，反之则被划分为小用户信号。
进一步地，参照图3，图3是本发明提供的进行重构得到第一信号的步骤的流程示意图，其中，该步骤包括步骤301至步骤305。
步骤301，确定进行信号重构时重构信号中多个参数的参数量化范围，并对多个参数进行序列组合，得到参数对应的参数序列；
步骤302，根据初始概率产生若干个初始参数序列，并根据若干个初始参数序列对原始信号进行信号筛选，得到若干个中间原始信号；
步骤303，根据中间原始信号对应的参数序列对初始概率进行更新，得到中间概率；
步骤304，根据中间概率产生若干个中间参数序列，并根据若干个中间参数序列在参数量化范围进行迭代处理，至迭代收敛时得到参数的输出结果；
步骤305，根据输出结果进行信号重构，得到完成重构时原始信号中所包含的第一信号。
对大用户信号的重构时一个循环处理过程，通过不断的循环处理，完成对大用户信号的信号重构，得到更加准确的大用户信号。因此在进行信号重构时，首先对进行信号重构的参数进行序列组合，得到参数对应的参数序列，并且可以构建得到包含有参数的大用户信号的重构信号，进而通过对参数的确定完成对大用户信号的重构。
示例性地，在得到参数序列时，包括：确定参数的量化位数，并根据参数量化位数和参数量化范围对参数进行量化处理，得到参数的二进制量化结果；根据二进制量化结果将参数进行拼接，得到参数对应的参数序列。
也就是，在确定信号重构的参数和参数的量化位数，对信号进行量化处理，得到每一个参数的二进制量化结果，也就是每一个参数使用一个二进制的数据进行表示，然后在确定参数序列时，通过将每一个参数的二进制量化结果进行拼接即可，而拼接的顺序可以不做限制。
例如，以对参数幅度进行量化处理，在幅度的量化位数为N1时，进行二进制量化处理之后所得到的二进制量化结果有位，且每一个的数值为0和1中的一个。对于其他的参数，与幅度的量化处理方式相同，然后通过对二进制量化结果的拼接，得到若干个参数序列。
进一步地，在进行参数的确认时，首先根据所设定的初始概率进行序列的生成，得到满足初始概率的若干个初始参数序列，且具体数量根据实际需求所确定，然后利用初始参数序列进行信号重构，进而将重构得到的信号从原始信号中剔除，以得到不包含有重构信号的中间原始信号。而中间原始信号的生成代表着一次迭代处理的完成，因此在得到中间原始信号之后，需要进行循环迭代处理，直到收敛时确定大用户信号的重构信号。
其中，在得到中间原始信号之后，将会进行后续的迭代处理时，而在进行迭代处理时，实现过程与步骤302至步骤305所描述的相似。具体地，中间原始信号是基于初始概率和重构信号对原始信号进行筛选得到的，同时在得到中间原始信号时会进行概率的更新，得到中间概率，也就是更新后的初始概率，因此在进行下一次迭代处理时，利用所得到的中间概率和中间原始信号再次对原始信号进行筛选，得到当前次迭代所得到的中间原始信号，并且在得到当前迭代所对应的中间原始信号时，对于得到当前所对应的中间原始信号所使用的参数，需要保证各参数处于所对应的参数量化范围内，也就是在迭代过程中，每一次迭代之后所得到的参数都需要保证处于所得到的参数量化范围内。
而迭代是否结束可以根据所设定的条件确定，如迭代次数是否达到所设定的次数，具体不做限制。
进一步地，在对大用户信号进行重构时，需要确定大用户信号的相关参数，而对于相关参数，则需要确定每一个参数在进行重构时的参数范围，因此，在进行信号重构之前，还包括：根据对原始信号进行信息捕获时的信号捕获参数，以及信号峰值，计算得到每一个信号的理论信号幅值；获取时频二维平面中每一个信号的峰值位置，并根据峰值位置换算得到每一个信号的第一频偏和第一码相位延时；根据理论信号幅值、第一频偏和第一码相位延时，确定参数量化范围。
具体地，对于信号的相关参数，至少包括信号的幅值、频偏、码相位延时和载波相位，因此在进行信号重构时确定大用户信号的参数时，首先确定参数的范围，然后根据迭代优化处理，在参数范围中确定每一个参数的具体值，进而完成对原始信号中每一个大用户信号的重构。
在确定参数的范围之前，先确定各参数，根据进行信号捕获时的捕获参数和所得到的信号峰值，得到每一个信号的理论信号幅度，其中捕获参数至少包括扩频码长度L和累加符号个数n，此时得到的理论信号幅度为同时根据时频二维平面中所记录的每个信号的峰值位置，根据进行信号捕获的捕获算法，换算估计得到每一个信号的频偏和码相位延时。
然后在确定每一个参数的参数范围时，可以利用交叉熵优化算法对参数进行量化，同时确定各参数所对应的参数量化范围，进而基于参数量化范围限定迭代过程中参数的优化值。
如，在利用交叉熵优化算法对各参数进行量化，可以设置四个量化参数，分别为和/>根据A、f和τ确定交叉熵算法的参数量化范围。
对于所得到的各参数的参数量化范围可以如下：
为幅值的调整系数，量化位数为N1，则第i个量化值对应的随机系数为 为估计的随机频偏，量化位数为N2，则第i个量化值对应的随机频偏为其中fml为最大残余频偏；/>为估计的随机码相位延时，量化位数为N3，则第i个量化值对应的随机码相位延时为 s为重构信号的内插倍数；/>为估计的随机相偏，量化位数为N4，则第i个量化值对应的随机系数为/>
同时，在确定了信号的各参数和参数量化范围之后，可以得到大用户信号对应的重构信号，为此时在确定大用户信号时，只需要确定每一个参数的具体值，即可完成每一个大用户信号的重构。
以完成一次迭代得到中间原始信号为例，在进行信号重构得到大用户信号在完成一次迭代所得到的重构信号时，可以参照图4，图4是本发明提供的得到中间原始信号的步骤的流程示意图，其中，该步骤包括步骤401至步骤403。
步骤401，根据初始概率进行序列生成，得到若干个初始参数序列；
步骤402，根据若干个初始参数序列进行信号重构，得到每一个初始参数序列对应的候选信号；
步骤403，在原始信号中将候选信号进行剔除，得到若干个中间原始信号，其中，中间原始信号的数量与初始参数序列的数量相同。
由前述描述可知，所得到的参数序列为一个二进制的序列，即各位置的数值为0或者1，而0和1所处的位置不同代表着不同的参数组合，因此在进行参数确定时，可以通过对参数序列的计算和比较，确定合适且准确的参数组合。但是由于参数序列的长度未知，因此可以通过确定参数序列中0或者1的占比情况对参数序列进行筛选，通过缩小参数序列的范围可以提高效率。
因此，在对原始信号进行筛选得到中间原始信号时，根据初始参数概率进行初始参数序列的产生，然后将根据初始参数序列所得到的信号从原始信号中进行剔除，便可以得到每一个初始参数序列所对应的中间原始信号。
示例性地，对于初始概率，设定的方式和具体数值是不作限制的，在此可以将初始概率设置为0.5，然后对参数序列中0或者1的占比进行计算，通常情况下可以计算1的占比值作为参数序列的概率值，进而利用概率值完成对参数序列的产生。
例如，在初始概率为0.5时，需要保证每一位出现1的概率均为0.5，如在参数序列的长度为10，且所需要得到的初始参数序列的数量为4，那么此时得到的初始参数序列可以为[0,1,0,0,1,0,1,1,0,0]、[1,0,1,0,1,1,0,0,1,0]、[1,1,0,1,0,1,0,0,1,1]和[0,0,1,1,0,0,1,1,0,1]，通过将得到的四个初始参数序列竖向摆放，针对于每一位而言，通过计算可以知道序列中每一位出现1的概率均为0.5。当然在实际应用中，在根据初始概率产生初始参数序列时，是一个随机过程，也就是此时产生的四个初始参数序列除了可以是上述四个，还可以是其他的组合，只需要保证满足所设定的初始概率。
对于每一个候选组参数序列，通过对重构信号中各参数的赋值，可以得到一个信号，具体通过对候选组参数序列进行拆分，得到每一个参数的量化结果，通过反向处理确定每一个参数的参数值，然后通过赋值即可得到每一个候选组参数序列所对应的信号。
而在确定中间原始信号时，将所确定的候选组参数序列所对应的信号从原始信号中剔除，即可得到每一个候选组参数序列在完成信号剔除后所对应的中间原始信号。
需要说明的是，由于在基于初始概率进行筛选时，满足条件的候选组参数序列的数量若干，因此在进行信号剔除时，所得到的中间原始信号的数量与候选组参数序列的数量相同。
实际上，大用户信号的重构是一个循环迭代处理的过程，因此在得到中间原始信号之后，需要再次进行相应的处理。而在对原始信号进行处理得到中间原始信号时，是基于不断迭代更新的概率对参数序列进行筛选以及后续的处理所得到，因此在对中间原始信号再次进行处理时，首先需要对初始概率进行更新处理，进而基于更新后的初始概率再次进行后续的相关操作。
因此，在得到中间原始信号之后，根据中间原始信号对初始概率进行更新，得到相对应的中间概率，进而根据中间概率产生用于进行后续处理的中间参数序列，进而根据中间参数序列再次进行后续的处理，包括信号重构和信号剔除，以再次得到新的中间原始信号。
对于整个的处理过程，是一个循环迭代的过程，中间原始信号的产生是一次迭代的完成，然后进入下一次的迭代，而在确定循环迭代完成时，需要确定是否收敛，进而在确定收敛时得到参数的输出结果，进而根据参数的数据结果对重构信号中的参数进行赋值，即可得到重构后的大用户信号。
而在对初始概率进行更新处理时，可以参照图5，图5是本发明提供的对初始概率进行更新得到中间概率的步骤的流程示意图，其中，该步骤包括步骤501至步骤503。
步骤501，对根据若干个候选组参数序列得到的若干个中间原始信号进行相关值捕获，得到若干个与峰值位置关联的各位置的相关值，并进行均值计算得到若干个候选组参数序列对应的若干个平均相关值；
步骤502，将若干个平均相关值进行排序，并根据排序结果从小到大选取得到若干个中间参数序列；
步骤503，根据若干个中间参数序列进行概率计算，得到中间概率。
对初始概率进行更新时，基于中间原始信号进行相关处理完成。具体地，对中间原始信号进行相关值的捕获，得到与峰值位置关联的各位置的相关值，并计算相关值的平均值得到平均相关值，然后将所得到的平均相关值进行排序，从小到大选取优选组数量个参数序列作为中间参数序列，以进行概率的计算完成对初始概率的更新。
示例性地，中间原始信号是将原始信号中的第一信号进行剔除时所得到的，而第一信号是基于所确定的参数估计的大用户信号，为了保证大用户信号剔除的准确性，通过对第一信号所对应的峰值位置的相关信息进行获取，确定剔除的准确性。然后再确定中间概率。
在确定中间概率时，获取第一信号所对应的峰值位置，通过获取峰值位置周围的八个网格点的相关峰值，以计算得到平均相关值。在实际的信号捕获过程中，所得到的时频二维平面中除了可以确定各信号的峰值位置，在时频二维平面中可以进行网格的划分，而对于每一个信号，可以在其所对应的峰值位置确定周围相关的八个网格点，通过对信号位置和网格点的相关峰值的获取，确定在对第一信号进行剔除时的效果。
对于信号位置和八个网格点的相关峰值，可以设置为H1至H9，然后通过计算相关峰值的平均值，得到平均相关值在确定第一信号的估计准确性时，/>越小则说明越准确，也就是参数估计越准确。
而由于每一个候选组参数序列都会对应一个中间原始信号，因此需要根据估计准确性选择若干中间原始信号，以用于计算和确定中间概率。具体地通过将计算得到的平均相关值进行排序，选择从小到大的若干个平均相关值对应的中间参数序列作为确定中间概率的依据。
由于概率的确定是基于参数序列中1的占比值所得到，因此在确定中间概率时，通过对相关的参数序列进行占比计算，以得到中间概率。同时，在实际处理时，每一个中间原始信号都是基于候选组参数序列所得到，使得在根据平均相关值对中间原始信号进行筛选之后，根据筛选之后得到的中间原始信号确定对应的参数序列，进而通过对参数序列进行占比计算，得到中间概率。
另外，在对中间原始信号进行筛选时，所得到的用于确定中间概率的中间原始信号的数量若干，此时计算每一个中间原始信号所对应的概率，然后通过计算概率的平均值得到中间概率。
例如，所得到的中间原始信号有3个，且分别为[1,1,0,1,1,0,1,0,0,0]、[1,0,1,1,1,1,0,0,1,0]、[1,0,0,0,1,1,1,0,0,1,0]和[0,0,1,1,0,0,1,0,0,1]，那么此时经过计算可以确定所得到的中间概率为：3/4、1/4、2/4、1、3/4、2/4、2/4、0、2/4、1/4。而在根据中间概率得到中间参数序列时，与得到初始参数序列的方式相同，因此不再赘述。
需要说明的是，在确定中间概率之后，将会再次进行迭代处理，且每一次迭代处理都会进行大用户信号的估计和重构，然后在收敛时完成迭代，并根据最后一次得到的参数序列确定每一个大用户信号。而在确定是否收敛时，可以通过设定迭代次数，进而在迭代次数到达所设定的次数时确定收敛，还可以根据其他的方式确定收敛，如中间概率，在相邻两次得到的中间概率的差值小于设定的值时确定收敛。
步骤203，根据第一信号对原始信号进行信号筛选处理，得到不包含第一信号的原始信号。
具体地，在完成对第一信号的重构之后，将会根据所得到第一信号对原始信号进行信号的筛选处理，将原始信号中所包含的第一信号进行剔除，得到不包含有第一信号的原始信号。而对于进行信号剔除时所使用的方式不作限制，如将第一信号的时域表达式，从原始信号的时域表达式中减去。
步骤204，对不包含第一信号的原始信号进行信号捕获，得到原始信号中包含的第二信号；
其中，第一信号的功率大于第二信号的功率。
具体地，在得到不包含有第一信号的原始信号之后，对原始信号中所包含的第二信号进行信号捕获。
在实际处理中，在对原始信号中的大用户信号进行剔除之后，将不包含有大用户信号，此时在进行信号捕获时，所得到的信号将均为小用户信号，此时通过将原始信号中的大用户信号进行剔除，可以有效的提高对小用户信号检测的准确性，避免大用户信号在检测过程中对小用户信号的影响。
进一步地，参照图6，图6是本发明提供的对多用户信号中的第二信号进行检测的原理框图示意图。
在图6中，在对多用户信号的原始信号进行检测时，对原始信号进行信号捕获，得到原始信号的时频二维平面和每一个信号的信号峰值，然后根据所设定的门限峰值进行筛选，得到大用户信号的信号峰值，接着根据每一个大用户信号的峰值位置和峰值高度，结合交叉熵算法进行迭代处理，完成对每一个大用户信号的重构，进而将所重构得到的大用户信号从原始信号中进行剔除，得到不包含有大用户信号的原始信号，最后进行重捕获以及接收机的后续相关处理，得到原始信号中的小用户信号，以完成对多用户信号中小用户信号的检测。
在检测过程中，通过对大用信号的重构，并将重构后的大用户信号从原始信号中剔除，使得在进行小用户信号的检测时，避免大用户信号对小用户信号的影响，提高对小用户信号检测的准确性。
另外，参照图7，图7是本发明提供的基于交叉熵算法的参数估计方法的框图示意图。
对于进行信号重构时的参数，首先可以进行二进制的量化处理，得到每一个参数的二进制量化结果，也就是一个二进制序列，然后将每一个参数的二进制序列进行拼接，得到若干个参数序列。
而在进行参数确定时，首先确定参数候选组数为Nc，优选组数为Nopt，算法的迭代次数为Niter，平滑系数α，联合参数估计的总量化位数为Nc＝N1+N2+N3+N4，其中N1、N2、N3、N4分别为对应参数的量化位数。然后根据候选组数得到中间原始信号，然后在根据优选组数进行筛选，得到用于确定中间概率的若干个中间原始信号，进而根据所设定的概率确定方式和概率更新方式完成对初始概率的更新，进而根据更新得到的中间概率再次进行迭代处理，直到迭代次数到达所设定的次数Niter。而在完成迭代之后，最后得到的参数序列基于大用户信号的参数信息，此时则可以根据参数序列完成大用户信号的重构。
进一步地，在基于交叉熵算法进行参数确定时，处理方式如下：
输入：联合参数候选组数为Nc，优选组数为Nopt，迭代次数为Niter，平滑系数α，联合参数估计的总量化位数为Nc＝N1+N2+N3+N4，其中N1、N2、N3、N4分别为对应参数的量化位数。
初始化：随机联合参数组的每个量化比特为1的概率：迭代次数j＝0。
1、for 0≤j≤Niter-1do
2、以概率随机生成Nc组联合参数候选组/>构造Nc个信号xj，将其从接收的原始信号中减去得到yj，对信号yj进行二次局部捕获，存储捕获平面(x,y)其周围8个网格点的相关峰值H1～H9，求其均值/>其中(x,y)为信号xj的峰值位置；
3、对Nc个均值H进行排序，得到其中/>为第Nc个所对应的均值；
4、选取最小的组Nopt，Nopt≤Nc；
5、重新计算Nopt个随机联合参数组中每一比特出现1的概率，设第rn位出现1的次数为更新概率值/>
6、j＝j+1；
7、end for
输出：
在上述实施例的卫星通信多用户信号检测方法中，在对多用户信号进行检测时，为了准确的检测对第二信号进行检测，首先对进行检测的原始信号进行信号捕获，得到原始信号的时频二维平面以及每一个信号的信号峰值，然后根据时频二维平面和信号峰值对原始信号中所包含的第一信号进行信号重构，得到重构后的第一信号，然后根据重构后的第一信号对原始信号进行信号筛选，将原始信号中的第一信号剔除，得到不包含有第一信号的原始信号，最后在进行检测得到第二信号，且第一信号的功率大于第二信号的功率。实现了在针对包含大用户信号和小用户信号的进行信号的检测和捕获时，通过对大用户信号的重构，将大用户信号从原始信号中剔除，再进行小用户信号的检测，避免在检测过程中大用户信号对小用户信号的影响，提高小用户信号检测的准确性。
下面对本发明提供的卫星通信多用户信号检测装置进行描述，下文描述的卫星通信多用户信号检测装置与上文描述的卫星通信多用户信号检测方法可相互对应参照。
图8是本发明提供的卫星通信多用户信号检测装置的结构示意图，如图8所示，该卫星通信多用户信号检测装置800包括：
第一捕获模块801，用于对接收到的原始信号进行信息捕获，得到原始信号对应的时频二维平面以及原始信号中每一个信号的信号峰值；
信号重构模块802，用于根据时频二维平面和信号峰值对原始信号中的第一信号进行信号重构，得到原始信号对应的第一信号；
信号筛选模块803，用于根据第一信号对原始信号进行信号筛选处理，得到不包含第一信号的原始信号；
第二捕获模块804，用于对不包含第一信号的原始信号进行信号捕获，得到原始信号中包含的第二信号；
其中，第一信号的功率大于第二信号的功率。
基于上述实施例，第一捕获模块801还用于：
获取门限峰值；
根据门限峰值对信号峰值进行划分，并将信号峰值中大于门限峰值的信号作为第一信号，其中原始信号中至少包含第一信号和第二信号中的一种。
基于上述实施例，信号重构模块802还用于：
确定进行信号重构时重构信号中多个参数的参数量化范围，并对多个参数进行序列组合，得到参数对应的参数序列，以及根据参数进行信号重构得到原始信号中第一信号的重构信号；
根据初始概率产生若干个初始参数序列，并根据若干个初始参数组合序列对原始信号进行信号筛选，得到若干个中间原始信号；
根据中间原始信号对应的参数组合序列对初始概率进行更新，得到中间概率；
根据中间概率产生若干个中间参数序列，并根据若干个中间参数序列在参数量化范围进行迭代处理，至迭代收敛时得到参数的输出结果；
根据输出结果对重构信号进行赋值，得到完成重构时原始信号中所包含的第一信号。
基于上述实施例，信号重构模块802还用于：
根据对原始信号进行信息捕获时的信号捕获参数，以及信号峰值，计算得到每一个信号的理论信号幅值；
获取时频二维平面中每一个信号的峰值位置，并根据峰值位置换算得到每一个信号的第一频偏和第一码相位延时；
根据理论信号幅值、第一频偏和第一码相位延时，确定参数量化范围。
基于上述实施例，信号重构模块802还用于：
确定参数的量化位数，并根据参数量化位数和参数量化范围对参数进行量化处理，得到参数的二进制量化结果；
根据二进制量化结果将参数进行拼接，得到参数对应的参数序列。
基于上述实施例，信号重构模块802还用于：
根据初始概率进行序列生成，得到若干个初始参数序列；
根据若干个初始参数序列进行信号重构，得到每一个初始参数序列对应的候选信号；
在原始信号中将候选信号进行剔除，得到若干个中间原始信号，其中，中间原始信号的数量与初始参数序列的数量相同。
基于上述实施例，信号重构模块802还用于：
对根据若干个候选组参数序列得到的若干个中间原始信号进行相关值捕获，得到若干个与峰值位置关联的各位置的相关值，并进行均值计算得到若干个候选组参数序列对应的若干个平均相关值；
将若干个平均相关值进行排序，并根据排序结果从小到大选取若干个中间参数序列；
根据若干个中间参数序列进行概率计算，得到中间概率。
在上述实施例的卫星通信多用户信号检测装置中，在对多用户信号进行检测时，为了准确地对第二信号进行检测，首先对进行检测的原始信号进行信号捕获，得到原始信号的时频二维平面以及超过门限峰值的每一个信号的信号峰值，然后根据时频二维平面和信号峰值对原始信号中所包含的第一信号进行信号重构，得到重构后的第一信号，然后根据重构后的第一信号对原始信号进行信号筛选，将原始信号中的第一信号剔除，得到不包含有第一信号的原始信号，最后进行检测得到第二信号。实现了在针对包含多用户信号的信号检测时，通过对功率较大的第一信号的重构，将第一信号从原始信号中剔除，再进行功率较小的第二信号的检测，避免在检测过程中功率较大的第一信号对功率较小的第二信号的影响，提高小功率信号检测的准确性。
图9示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图9所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)910、通信接口(Communications Interface)920、存储器(memory)930和通信总线940，其中，处理器910，通信接口920，存储器930通过通信总线940完成相互间的通信。处理器910可以调用存储器930中的逻辑指令，以执行卫星通信多用户信号检测方法，该方法包括：对接收到的原始信号进行信息捕获，得到原始信号对应的时频二维平面以及原始信号中每一个信号的信号峰值；根据时频二维平面和信号峰值对原始信号中的第一信号进行信号重构，得到原始信号对应的第一信号；根据第一信号对原始信号进行信号筛选处理，得到不包含第一信号的原始信号；对不包含第一信号的原始信号进行信号捕获，得到原始信号中包含的第二信号；其中，第一信号的功率大于第二信号的功率。
此外，上述的存储器930中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的卫星通信多用户信号检测方法，该方法包括：对接收到的原始信号进行信息捕获，得到原始信号对应的时频二维平面以及原始信号中每一个信号的信号峰值；根据时频二维平面和信号峰值对原始信号中的第一信号进行信号重构，得到原始信号对应的第一信号；根据第一信号对原始信号进行信号筛选处理，得到不包含第一信号的原始信号；对不包含第一信号的原始信号进行信号捕获，得到原始信号中包含的第二信号；其中，第一信号的功率大于第二信号的功率。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的卫星通信多用户信号检测方法，该方法包括：对接收到的原始信号进行信息捕获，得到原始信号对应的时频二维平面以及原始信号中每一个信号的信号峰值；根据时频二维平面和信号峰值对原始信号中的第一信号进行信号重构，得到原始信号对应的第一信号；根据第一信号对原始信号进行信号筛选处理，得到不包含第一信号的原始信号；对不包含第一信号的原始信号进行信号捕获，得到原始信号中包含的第二信号；其中，第一信号的功率大于第二信号的功率。
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。
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)

1.一种卫星通信多用户信号检测方法，其特征在于，包括：
对接收到的原始信号进行信息捕获，得到所述原始信号对应的时频二维平面以及所述原始信号中每一个信号的信号峰值；
根据所述时频二维平面和所述信号峰值对所述原始信号中的第一信号进行信号重构，得到所述原始信号对应的第一信号；
根据所述第一信号对所述原始信号进行信号筛选处理，得到不包含所述第一信号的原始信号；
对不包含所述第一信号的原始信号进行信号捕获，得到所述原始信号中包含的第二信号；
其中，所述第一信号的功率大于所述第二信号的功率。
2.根据权利要求1所述的卫星通信多用户信号检测方法，其特征在于，所述根据所述时频二维平面和所述信号峰值对所述原始信号中的第一信号进行信号重构，得到所述原始信号对应的第一信号之前，还包括：
获取门限峰值；
根据所述门限峰值对所述信号峰值进行划分，并将所述信号峰值中大于所述门限峰值的信号作为第一信号，其中所述原始信号中至少包含所述第一信号和第二信号中的一种。
3.根据权利要求1所述的卫星通信多用户信号检测方法，其特征在于，所述根据所述时频二维平面和所述信号峰值对所述原始信号中的第一信号进行信号重构，得到所述原始信号对应的第一信号，包括：
确定进行信号重构时重构信号中多个参数的参数量化范围，并对所述多个参数进行序列组合，得到所述参数对应的参数序列；
根据初始概率产生若干个初始参数序列，并根据所述若干个初始参数序列对所述原始信号进行信号筛选，得到若干个中间原始信号；
根据所述中间原始信号对应的参数序列对所述初始概率进行更新，得到中间概率；
根据所述中间概率产生若干个中间参数序列，并根据所述若干个中间参数序列在所述参数量化范围进行迭代处理，至迭代收敛时得到所述参数的输出结果；
根据所述输出结果进行信号重构，得到完成重构时所述原始信号中所包含的第一信号。
4.根据权利要求3所述的卫星通信多用户信号检测方法，其特征在于，所述确定进行信号重构时重构信号中参数的参数量化范围，包括：
根据对所述原始信号进行信息捕获时的信号捕获参数，以及所述信号峰值，计算得到每一个信号的理论信号幅值；
获取所述时频二维平面中每一个信号的峰值位置，并根据所述峰值位置换算得到所述每一个信号的第一频偏和第一码相位延时；
根据所述理论信号幅值、所述第一频偏和所述第一码相位延时，确定所述参数量化范围。
5.根据权利要求3所述的卫星通信多用户信号检测方法，其特征在于，所述对所述参数进行序列组合，得到所述参数对应的参数序列，包括：
确定所述参数的量化位数，并根据所述参数量化位数和所述参数量化范围对所述参数进行量化处理，得到所述参数的二进制量化结果；
根据所述二进制量化结果将所述参数进行拼接，得到所述参数对应的参数序列。
6.根据权利要求3所述的卫星通信多用户信号检测方法，其特征在于，所述根据初始概率产生若干个初始参数序列，并根据所述若干个初始参数序列对所述原始信号进行信号筛选，得到若干个中间原始信号，包括：
根据初始概率进行序列生成，得到若干个初始参数序列；
根据所述若干个初始参数序列进行信号重构，得到每一个初始参数序列对应的候选信号；
在原始信号中将所述候选信号进行剔除，得到若干个中间原始信号，其中，所述中间原始信号的数量与所述初始参数序列的数量相同。
7.根据权利要求3所述的卫星通信多用户信号检测方法，其特征在于，所述根据所述中间原始信号对所述初始概率进行更新，得到中间概率，包括：
对根据所述若干个候选组参数序列得到的所述若干个中间原始信号进行相关值捕获，得到若干个与所述峰值位置关联的各位置的相关值，并进行均值计算得到所述若干个候选组参数序列对应的若干个平均相关值；
将所述若干个平均相关值进行排序，并根据排序结果从小到大选取若干个中间参数序列；
根据所述若干个中间参数序列进行概率计算，得到中间概率。
8.一种卫星通信多用户信号检测装置，其特征在于，包括：
第一捕获模块，用于对接收到的原始信号进行信息捕获，得到所述原始信号对应的时频二维平面以及所述原始信号中每一个信号的信号峰值；
信号重构模块，用于根据所述时频二维平面和所述信号峰值对所述原始信号中的第一信号进行信号重构，得到所述原始信号对应的第一信号；
信号筛选模块，用于根据所述第一信号对所述原始信号进行信号筛选处理，得到不包含所述第一信号的原始信号；
第二捕获模块，用于对不包含所述第一信号的原始信号进行信号捕获，得到所述原始信号中包含的第二信号；
其中，所述第一信号的功率大于所述第二信号的功率。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述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7任一项所述卫星通信多用户信号检测方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述卫星通信多用户信号检测方法。
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