CN102158439B - 一种相干检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种相干检测方法，包括：对接收到的信号进行相干累加和/或非相干累加；对相干累加和/或非相干累加后得到的信号进行归一化处理。本发明实施例还提供相应的装置。本发明技术方案采用对相干累加和/或非相干累加后获得的信号进行归一化处理的技术方案，使得在不定长相干检测中，可以避免相干累加样点个数和/或非相干累加次数对滤波步骤的不良影响，保证滤波步骤之后的信号不失真；还可以仅仅设定一个用于信号判决的判决门限，而不必考虑相干累加样点个数的不同以及非相干累加次数的不同对判决门限的影响，从而简化信号判决步骤，提升不定长相干检测的性能。
Description
技术领域
本发明涉及信号检测技术领域，具体涉及一种相干检测方法及装置。
背景技术
在通信***、图像处理、模式识别等领域，常采用相干检测技术来进行信号同步和信号检测。请参考图1，现有技术中为一个周期性信号进行相干检测的方法包括：对接收到的信号依次进行相干累加、非相干累加、阿尔法(Alpha)滤波和信号判决，然后获得信号检测结果。
其中，相干累加是将接收到的信号与本地产生的信号进行累加，该本地产生的信号是与接收到的信号有确定的相位关系的相干信号，可以通过增加相干累加样点个数来提高相干累加后获得的信号的信噪比。记相干累加样点个数为L，接收的信号为ai(i＝1、2...L)，本地产生的信号为bi(i＝1、2...L)，则相干累加后得到的信号为
若本地信号ai与接收到的信号bi的能量均值相同，则相干累加后得到的信号f的信号能量均值为接收到的信号ai的信号能量均值的L2倍，f的噪声能量均值为ai噪声能量均值的L倍，而f的信噪比也为ai的信噪比的L倍。
非相干累加是信号自身的累加，可以通过增加非相干累加次数来提高非相干累加后获得的信号的信噪比。如图1所示，对相干累加后获得的信号再进行非相干累加，记非相干累加次数为M，相干累加后获得的信号为fj(j＝1、2...M)，则非相干累加后得到的信号为
于是非相干累加后得到的信号Φ的信号能量均值为信号fj的信号能量均值的M倍，同时，Φ的噪声能量均值也为fj的噪声能量均值的M倍。
Alpha滤波采用与非相干累加类似的增加等效的累加次数的方法来提高Alpha滤波后获得的信号的信噪比。记Alpha滤波前的信号为xk，Alpha滤波后获得的信号为yk，则有yk＝yk-1×(1-α)+xkα，其中α为滤波系数，k为正整数。可见，滤波的特点是将若干次的输入值进行叠加以获得输出值，因而输出值不仅和当前输入值相关，而且和历史输入值也相关。
信号判决则是根据设定的门限值，对Alpha滤波后获得的信号yk进行判决，获得信号检测结果。在信号yk的信噪比一定的情况下，门限值与虚警概率和漏检概率呈现出图2所示的关系：漏检概率随门限值的增加而增加，虚警概率则随门限值的增加而降低。因而门限值的取值是在漏检和虚警之间取得的权衡。一般的，门限值是根据设计的接收信号的信噪比工作点、要求的虚警概率、漏检概率，经过理论分析和***仿真得到的结果，其表现形式是信号yk的噪声能量均值乘以一个系数。
通常情况下，可以认为接收到的信号的每个样点所含有的噪声值是平稳的，设其噪声能量均值为N0，则依次经过相干累加和非相干累加后获得的信号的噪声能量均值将为L×M×N0，其中L为相干累加样点个数，M为非相干累加次数。
现有技术通常采用两种方法设定信号判决的门限值：其一是设定L×M为一固定值，进而设定一个固定的门限值；其二是对于不同的L×M，设定不同的门限值，在每次判决时，根据L×M的不同来选择不同的门限值。
发明人发现，现有相干检测方法具有如下缺陷：
在信号判决步骤中，上述第一种设定一个固定门限值的检测方法，对定长的相干检测(即每次相干检测的样点个数L固定不变)是有效地；但是，对于不定长的相干检测(即每两次相干检测的样点数L都不同)，忽略了L×M的不同对噪声能量均值的影响，即忽略了对虚警概率和漏检概率的影响，因此信号检测结果将严重失真。上述第二种设定门限值的检测方法，虽然可以应对不同的L×M，但是在进行信号判决之前还要判断L×M并根据判断结果选择门限值，有一定的复杂度。
在滤波步骤中，由于滤波的输出值和当前输入值、历史输入值都相关，是将若干次的输入值进行叠加以获得输出值，那么，如果滤波的输入值的相干累加样点个数和/或非相干累加次数发生变化，就必然会造成滤波后信号的严重失真。
发明内容
本发明实施例提供一种相干检测方法及装置。
一种相干检测方法，包括：
对接收到的信号进行相干累加和/或非相干累加；
对相干累加和/或非相干累加后得到的信号进行归一化处理。
一种相干检测装置，包括：
累加单元，用于对接收到的信号进行相干累加和/或非相干累加；
归一化单元，用于对相干累加和/或非相干累加后得到的信号进行归一化处理。
本发明实施例相干检测方法采用对相干累加和/或非相干累加后获得的信号进行归一化处理的技术方案，使得在不定长相干检测中，可以避免相干累加样点个数和/或非相干累加次数对滤波步骤的不良影响，保证滤波步骤之后的信号不失真；还可以仅仅设定一个用于信号判决的判决门限，而不必考虑相干累加样点个数的不同以及非相干累加次数的不同对判决门限的影响，从而简化了信号判决步骤。
附图说明
图1是现有技术的相干检测方法的流程图；
图2是门限值与虚警概率和漏检概率的关系的示意图；
图3是本发明相干检测方法实施例的流程图；
图4是本发明相干检测装置实施例的示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种相干检测方法，采用对相干累加和/或非相干累加后获得的信号进行归一化处理的技术方案，可以避免相干累加样点个数和/或非相干累加次数的变化对信号检测结果的不良影响，从而提升不定长相干检测的性能。本发明实施例还提供相应的装置。以下分别进行详细说明。
请参考图3，本实施例提供一种相干检测方法，包括以下步骤：
101、对接收到的信号进行相干累加和/或非相干累加。
本步骤对接收到的信号进行相干累加和/或非相干累加，以提高信号的能量均值(灵敏度)和信噪比。在一个实施方式中，本步骤可以包括：
101a、对接收到的信号进行相干累加，记相干累加样点个数为L。
相干累加是将接收到的信号与一个本地产生的信号进行累加。该本地产生的信号是与接收到的信号有确定的相位关系的相干信号(如同频信号)。该相干累加在物理意义上是将两个信号进行混频处理，在数学意义上则是将两个信号相乘后求积分。在一个实施方式中，记相干累加样点个数为L，接收的信号为ai(i＝1、2...L)，本地产生的与接收到的信号相干的信号为bi(i＝1、2...L)，则相干累加后得到的信号为
若本地信号ai与接收到的信号bi的能量均值相同，则相干累加后得到的信号为f的信号能量均值为接收到的信号ai的信号能量均值的L2倍，f的噪声能量均值也为ai噪声能量均值的L倍，而f的信噪比也为ai的信噪比的L倍。
101b、对相干累加后得到的信号进行非相干累加，记非相干累加次数为M。
非相干累加是信号自身的累加，可以通过增加非相干累加次数来提高非相干累加后获得的信号的信噪比。在一个实施方式中，记非相干累加次数为M，相干累加后得到的信号为fj(j＝1、2...M)，则对fj进行非相干累加后得到的信号为
于是非相干累加后得到的信号Φ的信号能量均值为信号fj的信号能量均值的M倍，同时，Φ的噪声能量均值也为fj的噪声能量均值的M倍。
在其它实施方式中，也可以对接收到的信号ai先进行非相干累加后再进行相干累加，或者仅进行相干累加或非相干累加。
102、对相干累加和/或非相干累加后得到的信号进行归一化处理。
假定接收的信号ai的每个样点的噪声能量均值为N0，则对其进行相干累加后得到的信号的噪声能量均值会增大到L×N0，再进行非相干累加后得到的信号的噪声能量均值进一步增大到L×M×N0。对非相干累加后得到的信号的归一化处理即是将噪声能量均值恢复到原来的N0的数量级。在一个实施方式中，将非相干累加后得到的信号乘以系数g，其中g＝1/(L×M)，则得到的信号的噪声能量均值为gN0。在其它实施方式中，也可以在gN0上再增加一个系数γ，使得到的信号为gN0+γ，该系数γ可以根据实际需要进行选择。
本实施例提供的相干检测方法，采用对相干累加和/或非相干累加后获得的信号进行归一化处理的技术方案，可以避免相干累加样点个数和/或非相干累加次数的变化对信号检测结果的不良影响，具体而言：可以避免相干累加样点个数和/或非相干累加次数对滤波步骤的不良影响，保证滤波步骤之后的信号不失真；还可以使最后进行信号判决时只设计一个门限值，而不必考虑相干累加样点个数的不同以及非相干累加次数的不同对判决门限的影响；从而可以很好的应对不定长相干检测，简化信号判决的复杂度，提高相干检测的性能。
可选的，步骤102之后还可以包括：
103、对归一化处理后得到的信号进行滤波。
可以采用滤波器对对归一化处理后得到的信号进行滤波，滤波器的特点是其输出值不仅和当前输入值相关，而且和历史输入值也相关。显而易见的，由于滤波的输出值和当前输入值、历史输入值都相关，那么有必要在滤波前进行归一化。否则，相干累加样点个数和/或非相干累加次数的变化，必然造成滤波后输入信号的严重失真。
本步骤的滤波可以采用现有技术的阿尔法滤波，记Alpha滤波前的信号为xk，Alpha滤波后获得的信号为yk，则有yk＝yk-1×(1-α)+xkα，其中α为滤波系数，k为正整数。当然，在其它实施例中，也可以采用其它的滤波方法。
104、对滤波后得到的信号进行信号判决，获得检测信号。
本步骤中，信号判决的门限值可以只设定一个，并且该门限值可以跟相干累加样点个数以及非相干累加次数无关。从而，无论是对于定长的相干检测还是不定长的相干检测，都能获得理想的信号检测结果，并且无需增加信号判决步骤的复杂度。
请参考图4，本实施例提供一种相干检测装置，包括：
累加单元201，用于对接收到的信号进行相干累加和/或非相干累加；
归一化单元202，用于对相干累加和/或非相干累加后得到的信号进行归一化处理。
可选的，累加单元201具体可以包括：
相干累加单元201a，用于对接收到的信号进行相干累加。
非相干累加单元201b，用于对相干累加后得到的信号进行非相干累加。
可选的，若相干累加样点个数为L，非相干累加次数为M，则归一化模块202具体用于将非相干累加后得到的信号乘以系数g，其中g＝1/(L×M)。
可选的，相干检测装置还可以包括：
滤波单元203，用于对归一化处理后得到的信号进行滤波。
信号判决单元204，用于对滤波后得到的信号进行信号判决，获得检测信号。
本实施例的相干检测装置，增加了归一化单元对相干累加和/或非相干累加后获得的信号进行归一化处理，可以避免相干累加样点个数的不同以及非相干累加次数的不同对信号检测结果的不良影响，具体而言：可以避免相干累加样点个数和/或非相干累加次数对滤波步骤的不良影响，保证滤波步骤之后的信号不失真；还可以在信号判决单元进行信号判决时就只设计一个门限值，而不必考虑相干累加样点个数的不同以及非相干累加次数的不同对判决门限的影响；从而可以很好的应对不定长相干检测，简化信号判决的复杂度，提高相干检测的性能。
以上对本发明实施例所提供的相干检测方法以及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种相干检测方法，其特征在于，包括：
对接收到的信号进行相干累加和非相干累加；
对相干累加和非相干累加后得到的信号进行归一化处理；
所述对接收到的信号进行相干累加和非相干累加包括：
对接收到的信号进行相干累加，记相干累加样点个数为L；
对相干累加后得到的信号进行非相干累加，记非相干累加次数为M；
所述对相干累加和非相干累加后得到的信号进行归一化处理具体为：
将非相干累加后得到的信号乘以系数g，其中g=1/(L×M)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对相干累加和非相干累加后得到的信号进行归一化处理之后还包括：
对归一化处理后得到的信号进行滤波；
对滤波后得到的信号进行信号判决，获得检测信号。
3.一种相干检测装置，其特征在于，包括：
累加单元，用于对接收到的信号进行相干累加和非相干累加；
归一化单元，用于对相干累加和非相干累加后得到的信号进行归一化处理；
所述累加单元包括：
相干累加模块，用于对接收到的信号进行相干累加；
非相干累加模块，用于对相干累加后得到的信号进行非相干累加；
其中，若相干累加样点个数为L，非相干累加次数为M，则所述归一化单元具体用于将非相干累加后得到的信号乘以系数g，其中g=1/(L×M)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括：
滤波单元，用于对归一化处理后得到的信号进行滤波；
信号判决单元，用于对滤波后得到的信号进行信号判决，获得检测信号。
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