调频类干扰抑制的方法及装置

摘要

本发明公开了一种调频类干扰信号抑制方法，(a)对接收信号进行对数变换，并由信号虚部得到干扰信号瞬时相位估计值；(b)利用估计得到干扰信号瞬时相位对接收信号解调；(c)根据(b)步骤的输出信号，设计窄带滤波器，并对(b)步骤的输出信号进行滤波，得到干扰信号的瞬时幅度估计；(d)由(a)步骤得到干扰信号瞬时相位估计及(c)步骤得到的干扰信号瞬时相位估计，重构干扰信号；(e)从原接收信号中减去(d)步骤得到的干扰信号估计分量，可得到干扰信号被抑制后的信号输出。本发明同时公开了一种调频类干扰信号抑制装置。本发明经过理论推导及仿真实验验证表明，在调频类干扰的幅度调制项频率较低，且干信比小于0dB时，采用本干扰抑制方法，干扰抑制后的信干比接近+3dB，完全满足扩频体制下的通信信号及导航定位信号的接收。

权利要求

1.一种调频类干扰信号抑制方法，其特征在于：包括：(a)对接收信号进行对数变换，并由信号虚部得到干扰信号瞬时相位估计值；

(b)利用步骤(a)得到的估计值对接收信号解调；

(c)根据(b)步骤的输出信号，设计窄带滤波器，并对(b)步骤的输出信号进行滤波，得到干扰信号的瞬时幅度估计值；

(d)由(a)步骤得到干扰信号瞬时相位估计值及(c)步骤得到的干扰信号瞬时幅度估计值，重构干扰信号；

(e)从原接收信号中减去(d)步骤重构后的干扰信号，可得到干扰信号被抑制后的信号输出。

2.一种调频类干扰信号抑制装置，其特征在于：包括：(a)对数变换单元，将接收机输入信号进行对数变换，并分离变换后信号的实部及虚部，并由信号虚部得到干扰信号瞬时相位估计值；

(b)信号解调单元，通过估计得到干扰信号瞬时相位，构建与干扰信号共轭的信号，并对输入信号解调；

(c)窄带滤波器单元，基于解调后干扰信号在频域特征，构建对应的窄带滤波器，并对解调后信号进行滤波，得到干扰信号的瞬时幅度估计值；

(d)干扰波形重构单元，基于步骤(a)得到的干扰信号瞬时相位估计值和步骤(c)得到的干扰信号瞬时幅度估计值，重构干扰信号；

(e)干扰对消单元，从接收数据中，减去重构的干扰信号。

说明书

调频类干扰抑制的方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种针对调频类干扰抑制的方法及装置。

背景技术

[0002] 现代通信接收机及导航接收机(如GPS)大都是基于开放空间的电磁波接收，电磁干扰是影响其接收性能的重要因素之一。现代的通信接收机体制大都具有一定的抗干扰性能(如扩频接收机、宽带/超宽带接收机、跳频接收机等)，且采取了多种抗干扰措施和手段(如时域滤波、频域滤波、空域滤波等)，干扰抑制能力是衡量现代通信接收机的重要指标之一。

[0003] 随着通信技术的发展及通信业务的扩展，开放空间中调频类通信信号密集度日益增加，造成不同通信设备间同频干扰的概率增大，造成通信接收机中的同频干扰或邻频干扰日益突出，非接收机接收范围内的调频信号可以看成是调频类干扰信号；在特定应用场合，由于调频信号的大带宽特性，调频信号(特别是噪声调频)信号被广泛的运用为干扰信号。

[0004] 目前的通信接收机中干扰抑制手段和措施主要是基于一定准则的滤波(如带通滤波、匹配滤波、自适应滤波、Kalman滤波等)抑制干扰信号，或基于接收体制(如直扩通信体制、跳频通信体制、宽带/超宽带通信体制等)抵消干扰所带来的负面影响。由于调频类干扰信号频谱一般较宽，在时域及频域与信号覆盖程度大，基于滤波的干扰抑制性能难以达到最优；在干信比较大时，干扰信号在功率上的优势可以很大程度削弱接收系统处理增益(如扩频增益、匹配滤波增益等)，上述的方法针对调频类干扰都具有较大的局限性。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种应用于通信接收机、导航定位接收机的调频类干扰抑制方法及装置。

[0006] 本发明提供一种应用于通信接收机、导航定位接收机的强调频类干扰抑制方法，包括：

[0007] (a)对接收信号进行对数变换，并有信号虚部得到干扰信号瞬时相位估计值；

[0008] (b)利用估计得到干扰信号瞬时相位对接收信号解调；

[0009] (c)根据(b)输出信号，设计窄带滤波器，并对(b)输出进行滤波，得到干扰信号的瞬时幅度估计；

[0010] (d)由(a)得到干扰信号瞬时相位估计及(c)得到的干扰信号瞬时相位估计，重构干扰信号；

[0011] (e)从原接收信号中减去(d)得到的干扰信号估计分量，即可得到干扰信号被抑制后的信号输出。

[0012] 本发明同时提供一种应用于通信接收机、导航定位接收机的强调频类干扰抑制装置，包括：

[0013] (a)对数变换单元，将接收机输入信号进行对数变换，并分离变换后信号的实部及虚部；

[0014] (b)信号解调单元，通过估计得到干扰信号瞬时相位，构建与干扰信号共轭的信号，并对输入信号解调；

[0015] (c)窄带滤波器单元，基于解调后干扰信号在频域特征，构建对应的窄带滤波器，并对解调后信号进行滤波；

[0016] (d)干扰波形重构单元，基于估计得到的干扰信号瞬时幅度及瞬时相位，重构干扰信号；

[0017] (e)干扰对消单元，从接收数据中，减去重构干扰信号。

[0018] 本发明基于干扰信号瞬时幅度及瞬时相位估计，实现干扰信号重构，进而实现干扰信号的高性能抑制。本发明针对通信接收机、导航定位接收机的性能改善，解决大干信比条件下，对调频类干扰实施抑制，从而有效增强所接收信号的等效干信比，提高通信接收机对弱信号的接收性能。经过理论推导及仿真实验验证表明，在调频类干扰的幅度调制项频率较低，且干信比小于0dB时，采用本干扰抑制方法，干扰抑制后的信干比接近+3dB，完全满足扩频体制下的通信信号及导航定位信号的接收。

附图说明

[0019] 图1为本发明的基于对数变换干扰抑制方法流程图；

[0020] 图2为本发明中信号解调单元结构框图；

[0021] 图3为本发明中窄带滤波单元结构框图；

[0022] 图4及图5是针对本干扰抑制方法的仿真结果。其中图4为不同幅度调制带宽的调频类干扰抑制后输出信号信干比曲线，图5为不同调制带宽的调频类干扰抑制前后信干比改善曲线，Bj为归一化幅度调制带宽。

具体实施方式

[0023] 一种调频类干扰信号抑制方法，包括：

[0024] (a)对接收信号进行对数变换，并由信号虚部得到干扰信号瞬时相位估计值；

[0025] (b)利用估计得到干扰信号瞬时相位对接收信号解调；

[0026] (c)根据(b)步骤的输出信号，设计窄带滤波器，并对(b)步骤的输出信号进行滤波，得到干扰信号的瞬时幅度估计；

[0027] (d)由(a)步骤得到干扰信号瞬时相位估计及(c)步骤得到的干扰信号瞬时相位估计，重构干扰信号；

[0028] (e)从原输入信号中减去(d)步骤得到的干扰信号估计分量，可得到干扰信号被抑制后的信号输出。

[0029] 本发明调频类干扰信号抑制方法可以由本发明调频类干扰信号抑制装置实现，调频类干扰信号抑制装置包括：

[0030] (a)对数变换单元，将接收机输入信号进行对数变换，并分离变换后信号的实部及虚部；

[0031] (b)信号解调单元，通过估计得到干扰信号瞬时相位，构建与干扰信号共轭的信号，并对输入信号解调；

[0032] (c)窄带滤波器单元，基于解调后干扰信号在频域特征，构建对应的窄带滤波器，并对解调后信号进行滤波；

[0033] (d)干扰波形重构单元，基于估计得到的干扰信号瞬时幅度及瞬时相位，重构干扰信号；

[0034] (e)干扰对消单元，从原输入信号中，减去重构干扰信号。

[0035] 在强干扰条件下，信号功率远小于干扰信号，信号的所有特征参数都被干扰信号所污染及扭曲，难以表征真实的信号特征；相反，由于干扰信号的相对功率较强，其信号特征比较突出，干扰信号相关参数的估计准确度较高，可较高准确度的实现干扰信号波形重构。

[0036] 本发明调频类干扰信号抑制方法的详细处理方法为：

[0037] 调频类干扰条件下，通信接收机或导航定位接收机接收信号为

[0038] x(t)＝s(t)+n(t)+J(t) (1)

[0039] 其中，s(t)为通信或导航信号；n(t)为接收机噪声，考虑满足高斯白分布；J(t)为噪声调频干扰信号，其常规表达式为

[0040] J(t)＝Ajexp(jφj(t)) (2)

[0041] 其中Aj为常数，φj(t)为频率调制所产生的瞬时相位。

[0042] 实际上，干扰信号在其传播通道中可能受到多种因素的影响和作用，调频类干扰的幅度很少保持恒定值，且由于同频或邻频干扰而产生的调频类干扰，受本地接收机滤波器影响，干扰的幅度也表现出时变特性，因此，调频类干扰的表达式修正为[0043] J(t)＝(Aj+ξ(t))exp(jφj(t)) (3)[0044] 其中ξ(t)为低频调制项。

[0045] 在大干信比条件下，式(1)中信号项与干扰项复合，即

[0046] s′(t)＝s(t)+n(t)＝A′(t)exp(jφ′(t)) (4)[0047] 且有Aj？A′(t)。

[0048] 因此式(1)可以写成

[0049] x(t)＝J(t)[1+s1(t)] (5)[0050] 其中

[0051] (a)对接收信号进行对数变换，由信号虚部得到干扰信号瞬时相位估计值；

[0052] 对式(5)两边取对数变换，并做一阶泰勒近似，有

[0053] ln(x(t))＝ln(J(t))+ln(1+s1(t))

[0054] ≈ln(Aj+ξ(t))+j(φj(t)-2kπ)+s1(t) (6)[0055] 其中k＝mod(φj(t)，2π)。

[0056] 式(6)的实部及虚部分别为

[0057]

[0058] (b)利用估计得到干扰信号瞬时相位对接收信号解调；

[0059] 用式(7)中虚部对式(1)进行解调，有

[0060] y(t)＝x(t)exp(-jIm(ln(x(t))))

[0061] ＝s′(t)exp(-jIm(ln(x(t))))+(Aj+ξ(t))exp(-jIm(s1(t))). (8)[0062] (c)根据(b)步骤的输出信号，设计窄带滤波器，并对(b)步骤的输出信号进行滤波，得到干扰信号的瞬时幅度估计；

[0063] 因为s′(t)的瞬时功率相对干扰信号非常微弱，且ξ(t)为低频信号。上式中干扰分量为强功率窄带信号；相反，信号分量为低功率宽带信号，因此，在上式中可以很容易抑制干扰分量带外的信号分量，得到干扰信号幅度信号的估计值，即

[0064] ζ(t)＝|y(t)*h(t)|≈Aj+ξ(t) (9)[0065] 式中h(t)为与干扰幅度调制项ξ(t)带宽匹配的窄带滤波器。

[0066] (d)由(a)步骤得到干扰信号瞬时相位估计及(c)步骤得到的干扰信号瞬时相位估计，重构干扰信号；

[0067] 结合式(7)和式(9)，重构干扰信号为

[0068]

[0069] (e)从原接收信号中减去(d)步骤得到的干扰信号估计分量，可得到干扰信号被抑制后的信号输出。

[0070] 从接收信号中，减去干扰分量，从而抑制干扰信号，即

[0071]