[发明专利]一种循环平稳谱分析的弱通信信号检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种循环平稳谱分析的弱通信信号检测方法。

背景技术

在现代的信息对抗中，为了能够截获非合作方的信息，需要在低信噪比下完成信号的检测。而在民用的广播通信、卫星通信中，由于强噪声的干扰，使得接收信号的信噪比极低，又加上信号在城市街道、室内、森林、峡谷等环境中，信号容易受到高大建筑物的阻挡，使信号的强度进一步减弱。在这微弱的信号环境下，要准确的接收信号，这就需要信号的接收端具有较强的检测微弱信号的能力。

微弱信号检测技术正是一门专门检测埋没在强噪声中的待测信号的技术。通过微弱信号检测技术，人们可以检测到传统观念认为难以检测到的微弱信号，大大的提高了信号检测中的测量精度。目前常见的微弱信号检测方法有基于小波分析检测法和高阶累积量检测方法等。基于小波分析检测法可以在信号信噪比较高的条件下能够实现对噪声中的信号近似最优的分离，但在低信噪比情况下性能较差；而高阶累积量检测方法可以抑制高斯噪声的影响，但是需要计算信号的高阶统计量，计算复杂度高。

循环谱理论研究一类特殊的非平稳过程——周期平稳过程的理论,近年来，基于循环平稳理论的信号处理技术在信号检测、信号的参数估计、噪声的抑制及盲信号处理等领域得到了广泛的应用。基于循环平稳特征检测是一种二维信号处理技术，由于噪声不具有循环平稳特性，在低信噪比下可以达到很好的检测性能。通常采用循环平稳检测是对接收信号的循环谱密度函数进行谱峰搜索，通过对比噪声的循环谱谱峰特征进行检测，然而在信噪比低于-10dB环境下，不能有效的完成信号的检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有信号检测方法在通信条件恶劣，即信噪比小于-10dB时，不能有效的完成信号的检测的问题，提供一种循环平稳谱分析的弱通信信号检测方法。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种循环平稳谱分析的弱通信信号检测方法，包括如下步骤：

步骤1、接收器接收待测信号；

步骤2、作待测信号的循环平稳谱图；

步骤3、对待测信号的循环平稳谱图作归一化处理，得到归一化后的循环平稳谱图；

步骤4、对归一化后的循环平稳谱图作量化处理，得到量化后的循环平稳谱图；

步骤5、从量化后的循环平稳谱图上选取满足频率f＝±α/2±f_c的点，并求其方差D_z；其中α为循环频率，f_c为载波频率；

步骤6、将步骤5所求方差D_z与设定的检测阈值D_th进行比较，检测待测信号为噪声或有效信号；当D_z＜D_th时，待测信号为噪声；当D_z≥D_th时，待测信号为有效信号。

上述步骤4中，量化处理中量化步长的确定方法为：得到噪声归一化后的循环平稳谱图，并将该循环平稳谱图在循环频率α≠0处的值进行从小到大或从大到小的顺序排列后选取出分位点，以分位点处值作为量化步长。

上述步骤5中，方差D_z的计算公式为：

式中，f_c为载波频率，f_s为采样频率，N为解析度，α为循环频率；为量化后的循环平稳谱图。

上述步骤5中，循环频率α的取值范围为其中f_s为采样频率。

上述步骤6中，检测阈值D_th的取值范围为18～22之间。

与现有技术相比，本发明根据循环平稳谱理论，确定信号循环平稳谱图谱峰的分布，记录信号循环平稳谱图谱峰位置。做待测信号的循环平稳谱图，提取与信号循环平稳谱图谱峰位置对应的点，求这些点的方差，与预设方差阈值对比，大于预设阈值，检测为信号，小于预设阈值为噪声。本发明能够实现在通信条件恶劣条件下，如信噪比小于-10dB时的信号检测。

附图说明

图1为一种循环平稳谱分析的弱通信信号检测方法的流程图。

图2为基带信号的功率谱图。

图3为BPSK信号的循环平稳谱图。

图4为加噪BPSK信号的循环平稳谱图。

图5为高斯白噪声的循环平稳谱图。

图6为信号检测概率图。

图7为信号检测的ROC曲线图。

具体实施方式