CN105549035B - 一种基带信号频域窄带干扰检测消除装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基带信号频域窄带干扰检测消除装置及方法，其中，所述方法包括：将中频信号分为两路，分别输出给窄带干扰检测器与窄带干扰消除器，所述窄带干扰检测器对接收的一路中频信号进行干扰检测，得到干扰检测信息，并将其发送给所述窄带干扰消除器，所述窄带干扰消除器根据所述干扰检测信息对接收的另一路中频信号进行窄带干扰消除处理。本发明提供的窄带干扰检测器不仅能够检测是否存在窄带干扰，还能提供干扰频点的索引信息，以使窄带干扰消除器只对存在干扰的频点进行频域滤波，本发明不仅具有良好的窄带干扰抑制效果，还能够降低***功耗，具有较强的实用性。

Description

一种基带信号频域窄带干扰检测消除装置及方法

技术领域

本发明涉及卫星导航数字信号处理技术领域，具体涉及一种基带信号频域窄带干扰检测消除装置及方法。

背景技术

码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)信号作为伪随机信号，功率谱扩散至整个基带带宽，去掉窄带干扰(Narrow Band Interference)只会使CDMA信号受到轻微损伤。所以CDMA信号有一定的抗窄带干扰性能，如全球导航卫星***(GlobalNavigation Satellite System,GNSS)信号自身可抵抗30dB干信比的干扰，但对于更强的窄带干扰需借助针对性的抗干扰手段才能使GNSS信号被正确处理。

窄带强干扰在实际应用中是常见的干扰，对其抑制可以在时域或频域中完成。时域方法利用窄带干扰的相关性，进行最小均方(Least Mean Squares,LMS)算法或者递推最小二乘(Recursive Least Squares，RLS)算法自适应滤波，时域滤波存在硬件实现复杂度高、收敛时间缓慢以及群时延变化等缺点；频域方法则通过快速傅立叶变换(Fast FourierTransformation，FFT)或者快速傅立叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transformation，IFFT)，将干扰所处频点置零以消除干扰。其中频域算法由于可以利用FFT/IFFT快速算法减少计算量，且能保证干扰抑制***的线性相位，因而得到了广泛应用。

目前常见的频域滤波主要有以下两种方式：

第一种方式，简单的基于FFT/IFFT的干扰抑制技术，将数据通过加窗处理、FFT计算、NBI滤波处理以及IFFT计算后输出，该方法虽然可以去除窄带干扰，但加窗处理在降低FFT时的频谱泄漏避免干扰扩散至其他频点的同时，存在引起输入信号畸变，导致输出信号的信噪比受到损失的缺点。

第二种方式，为减小加窗导致的信噪比损失，基于叠加的快速傅立叶变换(OFFT，Over lapped Fast Fourier Transform，)的干扰抑制技术被提出来。基本思想是将输入数据复制并移位加窗，与原加窗数据一起得到两个加窗数据，进行FFT变换，并在频域进行滤波，滤波后进行IFFT得到去除干扰的时域数据，最后将两路数据对齐合并得到最终输出。该方法存在的不足主要有以下几点：一是，干扰不一定总存在，但干扰消除器却一直工作，增加不必要的***功耗；二是，FFT/IFFT的长度固定，对于窄带干扰探测灵敏度有限；三是，窗函数固定，不利于大的动态范围干扰的滤除；四是，现有OFFT干扰抑制方法中延迟数据的方法一般是在加窗之前增加一个延迟数据的模块，用于将一路输入数据进行缓存，以便与另一路原始数据一起输出进行加窗处理，而在频域滤波后，同样在也需要增加一个延迟数据的模块将没有进行延迟的那一路数据进行延迟，以使其与之前已经进行过延迟的那一路数据能够对齐，以进行后续的合并输出，该方法存在资源开销大以及设计复杂度高的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基带信号频域窄带干扰检测消除装置及方法，通过干扰检测器对输入的一路信号进行干扰检测得到干扰检测信息，并将其输出给窄带干扰消除器，所述窄带干扰消除器根据所述干扰检测信息对输入的另一路信号进行窄带干扰抑制，解决现有技术中存在的***功耗大、探测灵敏度有限、窗函数固定以及设计复杂度高的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种基带信号频域窄带干扰检测消除装置，所述装置包括窄带干扰检测器以及窄带干扰消除器；

所述窄带干扰检测器，用于对接收的另一路中频信号进行干扰检测，得到干扰检测信息，并将其发送给所述窄带干扰消除器，所述干扰检测信息具体包括干扰标志信息、干扰频点索引信息以及窗函数索引信息；

所述窄带干扰消除器，用于根据所述干扰检测信息对接收的一路中频信号进行窄带干扰消除处理，若所述干扰标志信息表明所述中频信号不存在窄带干扰，则所述窄带干扰消除器对所述中频信号进行旁路延迟处理并将其输出；若存在，则根据所述干扰频点索引信息以及窗函数索引信息对所述中频信号进行窄带干扰消除处理并将其输出。

另一方面，本发明提供了一种基带信号频域窄带干扰检测消除方法，所述方法包括：

将中频信号分为两路，一路信号输出给窄带干扰检测器，另一路输出给窄带干扰消除器；

所述窄带干扰检测器对接收的一路中频信号进行干扰检测，得到干扰检测信息，并将其发送给所述窄带干扰消除器，所述干扰检测信息具体包括干扰标志信息、干扰频点索引信息以及窗函数索引信息；

所述窄带干扰消除器根据所述干扰检测信息对接收的另一路中频信号进行窄带干扰消除处理，若所述干扰标志信息表明所述中频信号不存在窄带干扰，则所述窄带干扰消除器对所述中频信号进行旁路延迟处理并将其输出；若存在，则根据所述干扰频点索引信息以及窗函数索引信息对所述中频信号进行窄带干扰消除处理并将其输出。

本发明提供了一种基带信号频域窄带干扰检测消除装置及方法，将中频信号分为两路，分别输出给窄带干扰检测器与窄带干扰消除器，所述窄带干扰检测器对接收的一路中频信号进行干扰检测，得到干扰检测信息，并将其发送给所述窄带干扰消除器，所述窄带干扰消除器根据所述干扰检测信息对接收的另一路中频信号进行窄带干扰消除处理。本发明采用窄带干扰检测器对中频信号进行检测得到是否存在干扰的干扰标志信息，用于使所述窄带干扰消除器工作于自适应状态，在检测出不存在窄带干扰时，所述窄带干扰消除器不对所述中频信号进行频域滤波，降低***功耗；在检测出存在窄带干扰时，所述窄带干扰检测器还为所述窄带干扰消除器提供干扰频点的索引信息，使窄带干扰消除器只对存在干扰的频点的进行频域滤波，具有良好的窄带干扰抑制效果，并且所述干扰频点的索引信息是在所有频点均扫描完成后进行更新的，更新频率低，有利于降低功耗，而且更新周期远小于窄带干扰的持续时间，不会造成信息更新不及时；并且窄带干扰检测器的积分长度可根据干扰强度进行选择，提高了窄带干扰检测器的灵敏度；另外所述窄带干扰检测器还能根据窄带干扰强度选择旁瓣衰减不同的窗函数，使在滤除窄带干扰的同时最大限度的降低有用信号的损失，获得最佳性能；由于窄带干扰特性不会在短时间改变，因而设置有可编程控制器对窄带干扰检测器进行周期性开启和关闭的控制，减少窄带干扰检测器的工作时间，降低***功耗；另外，在检测出存在窄带干扰时，窄带干扰消除器将接收的另一路中频信号分为两路，并采用两个窗函数对两路中频信号分别进行加窗处理，其中一个窗函数为另一个窗函数周期平移1/2个窗函数长度之后得到的，省去了原有的加窗处理之前的一个延迟模块和叠加处理之前的一个延迟模块以及大量数据对齐操作，有利于降低硬件资源和功耗，并降低了设计验证复杂度和风险，有助于提高***运行速度，具有较强的实用性。

附图说明

图1为本发明实施例1的一种基带信号频域窄带干扰检测消除装置示意图；

图2为本发明实施例1的一种基带信号频域窄带干扰检测消除装置中标志判断与索引计算模块的示意图；

图3为本发明实施例2的一种基带信号频域窄带干扰检测消除方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1、一种基带信号频域窄带干扰检测消除装置。下面结合图1以及图2对本实施例提供的装置进行详细说明。

参见图1以及图2，一种基带信号频域窄带干扰检测消除装置，所述装置包括窄带干扰检测器、可编程控制器以及窄带干扰消除器。

所述窄带干扰检测器，用于对接收的另一路中频信号进行干扰检测，得到干扰检测信息，并将其发送给所述窄带干扰消除器，所述干扰检测信息具体包括干扰标志信息、干扰频点索引信息以及窗函数索引信息。

具体的，所述窄带干扰检测器具体包括第一加窗模块、正弦波发生器、相关器、积分与清零模块、模值计算模块、门限计算模块、标志判断与索引计算模块、接口模块、控制模块、最大值计算模块、窗函数选择模块以及索引信息发送模块。

所述第一加窗模块，用于根据预先设置的窗函数或者根据接收的所述窗函数索引信息得到的窗函数，对接收的所述中频信号进行加窗处理。

具体的，所述第一加窗模块在所述中频信号频带内所有频点完成一次扫描之前，通常在有多个衰减档位的窗函数中预先选择一个折中的衰减档位的窗函数，如60dB，对接收的所述中频信号进行加窗处理；在所述中频信号频带内所有频点完成一次扫描之后，根据所述窗函数选择模块发送的窗函数索引信息选择更为合适的窗函数，对接收的所述中频信号进行加窗处理。不同***的中频信号的频带宽是不同的，如对于全球定位***(GlobalPositioning System，GPS)信号的频带宽为2.046MHz，对频点进行扫描时只需要对中频信号频带内的频点进行处理即可。

所述正弦波发生器，用于根据所述控制模块发送的当前频点的频率信息进行相位累加得到相位信息，并根据所述相位信息在正弦与余弦表中查找得到正弦以及余弦信号并将其输出至相关器，所述当前频点的频率信息是由上一个频点的频率信息和预设的频率步长相加得到的。

所述相关器，用于对经过加窗处理后的中频信号与所述正弦以及余弦信号同时进行相关处理，得到两路正交信号。

具体的，采用所述第一加窗模块、所述正弦波发生器以及所述相关器相结合实现对信号的移频以及滤波选频目的，所述正弦波发生器以及所述相关器对信号进行移频，并结合所述第一加窗模块中的窗函数完成对信号的滤波选频，并降低频谱泄露。

所述积分与清零模块，用于将所述两路正交信号根据所述控制模块发送的积分长度进行相干积分，并将积分结果发送至所述模值计算模块，且将所述积分结果清零，其中，所述积分长度有多个档位，根据所述中频信号需要消除的窄带干扰强度进行选择。

具体的，所述积分与清零模块根据所述控制模块发送的积分长度对组成所述积分长度的M个正交信号采样点进行相干积分，其中，M为2的指数幂，并将积分结果发送至所述模值计算模块，同时将积分结果清零以对组成下一个积分长度的M个正交信号采样点进行相干积分，所述积分长度根据所述中频信号需要消除的窄带干扰强度进行选择，所述中频信号需要消除的窄带干扰强度越低，需要选择的积分长度越长，反之越短。其中，所述积分长度有多个档位，如512、1024或者2048等为2的指数幂的档位，一般采用比窄带干扰消除器中FFT/IFFT计算模块更长的信号分析长度，以针对不同的窄带干扰探测灵敏度需求，提供相应的信号处理增益，使在位于FFT计算模块之后的滤波模块中探测不到的干扰频点能够在所述窄带干扰检测器中被检测出来，另外，由于所述窄带干扰检测器工作在串行模式，增加其积分长度只会轻微增加复杂度，不会造成***功耗。

所述模值计算模块，用于根据所述积分结果进行计算，得到当前频点的频谱模值。

所述门限计算模块，用于根据所述当前频点的频谱模值计算得到当前频点的门限临界值。

所述标志判断与索引计算模块，用于根据所述当前频点的频谱模值、所述当前频点的门限临界值以及所述控制模块发送的所有频点的频点索引信息计算得到所述干扰标志信息以及所述干扰频点索引信息。

具体的，所述标志判断与索引计算模块具体包括比例计算单元、频点索引滑动窗口计算单元以及频点索引缓冲单元。

所述比例计算单元，用于计算所述当前频点的频谱模值相对于所述当前频点的门限临界值的倍数比例。

具体的，所述窄带干扰消除器在进行频域滤波时需要首先检测干扰频点，对于直接扩频序列以及热噪声频谱，其功率谱都具有白噪声特性，所以干扰频点的检测可以通过比较各频点的频谱频谱与门限临界值来实现，频谱模值显著大于均值的频点被认为是干扰，所以需要采用比例计算单元，用于计算所述当前频点的频谱模值相对于所述当前频点的门限临界值的倍数比例。

所述频点索引滑动窗口计算单元，用于接收所述控制模块发送的所有频点的频点索引信息，并根据所述比例计算单元得到的所述倍数比例，对当前频点的频点索引信息进行标注，若所述倍数比例大于1，则根据所述倍数比例的大小计算出所述当前频点附近需要标注干扰的频点的标注范围，并在所述标注范围内所有的频点和当前频点的频点索引信息上标注存在干扰，得到所述干扰频点索引信息；否则在当前频点的频点索引信息上标注不存在干扰。

具体的，所述频点索引滑动窗口计算单元用于接收所述控制模块发送的所有频点的频点索引信息，并根据所述比例计算单元得到的所述倍数比例，对当前频点的频点索引信息进行标注，若所述倍数比例大于1，所述当前频点为存在干扰的频点，为了只滤除存在干扰的频点，需要根据干扰强度的不同即根据所述倍数比例的大小，计算出所述当前频点附近需要标注干扰的频点的标注范围，进而得到所述标注范围内需要标注干扰的频点的频点索引信息，并在所述标注范围内所有的频点和当前频点的频点索引信息上标注存在干扰，得到所述干扰频点索引信息；若所述倍数比例小于1，则在当前频点的频点索引信息上标注不存在干扰。所述频点索引滑动窗口计算单元具有先进先出的功能，当依次计算频带内各频点的频谱时，所述频点索引滑动窗口计算单元的中的频点索引信息也依次滑动，当某个频点索引信息将移出所述频点索引滑动窗口计算单元时，根据其是否标注有存在干扰信息，确定是否将该频点索引信息写入所述频点索引缓冲单元：如果标注有存在干扰信息，则写入所述频点索引缓冲单元；否则不写入。

所述频点索引缓冲单元，用于存储所述频点索引滑动窗口计算单元发送的所述干扰频点索引信息，并在所有频点扫描完成之后，根据是否存储有所述干扰频点索引信息，得到所述干扰标注信息。

具体的，所述频点索引缓冲单元用于写入并存储所述频点索引滑动窗口计算单元发送所述干扰频点的索引信息，并在所有频点扫描完成之后，根据是否存储有所述干扰频点索引信息，得到所述干扰标注信息。即若所述频点索引缓冲单元存储有所述干扰频点索引信息，所述频点索引缓冲单元不为空，则得到存在干扰的所述干扰标注信息；若所述频点索引滑动窗口计算单元没有向所述频点索引缓冲单元输出所述干扰频点索引信息，所述频点索引缓冲单元为空，则得到不存在干扰的所述干扰标注信息。

所述接口模块，用于存储所述干扰标志信息以及所述干扰频点索引信息，并在所有的频点均完成扫描后，根据所述控制模块发送的输出使能信号将存储的所述干扰标志信息与所述干扰频点索引信息输出给所述窄带干扰消除器。

所述控制模块，用于向所述正弦波发生器发送所述当前频点的频率信息以及向所述积分与清零模块发送所述积分长度，还用于向所述频点索引滑动窗口计算单元发送所有频点的频点索引信息以及向所述接口模块发送所述输出使能信号控制所述接口模块向所述窄带干扰消除器输出所述干扰检测信息。

最大值计算模块，用于将所述当前频点的频谱模值与当前存储的频谱模值的大小进行比较，将二者中较大的频谱模值作为当前存储的频谱模值，并继续与下一个频点的频谱模值进行比较，在所有的频点均完成扫描后，得到所有频点中最大的频谱模值，其中，所述当前存储的频谱模值为已经扫描过的所有频点中最大的频谱模值。

窗函数选择模块，用于根据所述最大的频谱模值得到所述中频信号的窄带干扰强度，并根据所述窄带干扰强度的大小选择旁瓣衰减不同的窗函数，进而得到对应的窗函数索引信息。

索引信息发送模块，用于将接收的所述窗函数索引信息发送给所述接口模块进行存储，并将所述窗函数索引信息与所述干扰标志信息以及所述干扰频点索引信息一起输出给所述窄带干扰消除器，同时还将所述窗函数索引信息发送给所述第一加窗模块作为窗函数的选择依据。

具体的，所述最大值计算模块得到的所有频点中最大的频谱模值主要是由所述中频信号的窄带干扰强度决定的，所以可以根据所述最大的频谱模值决定窗函数的选择，在实际运用中配置多个衰减档位的窗函数以供选择，如40dB，50dB等依次递增直到80dB的Kaiser窗函数系列。在所述中频信号频带内所有频点完成一次扫描之前，即在所述窗函数选择模块还没有根据所述最大的频谱模值得到合适的窗函数索引信息之前，所述第一加窗模块通常在有多个衰减档位的窗函数中预先选择一个折中的衰减档位的窗函数，如60dB，并在完成一次扫描后根据所述窗函数选择模块发送的窗函数索引信息将窗函数切换为更合理的选择。

所述可编程控制器，用于根据预设的时间周期产生开关控制信号，进而控制所述窄带干扰检测器周期性的开启和关闭，间歇进行工作。

具体的，所述可编程的计时器用于产生所述窄带干扰检测器的开关控制信号。由于实际中窄带干扰通常具有间歇特征，时断时续，有一定的持续期，并且窄带干扰特性在持续期内其时频特性稳定，不会在短时间内改变，如果所述窄带干扰检测器始终运行，会造成不必要的功耗，所以所述窄带干扰检测器可以间歇开关，每次打开所述窄带干扰检测器后得到的所述干扰检测信息，可作为随后一段预设时间内所述窄带干扰消除器的输入信号，这样既可以保证所述干扰检测信息及时更新，又可以降低所述窄带干扰检测器工作的时间进而降低***功耗。所以可对所述可编程控制器设置预设的时间周期以产生开关控制信号，进而控制所述窄带干扰检测器周期性的开启和关闭，间歇进行工作。

所述窄带干扰消除器，用于根据所述干扰检测信息对接收的一路中频信号进行窄带干扰消除处理，若所述干扰标志信息表明所述中频信号不存在窄带干扰，则所述窄带干扰消除器对所述中频信号进行旁路延迟处理并将其输出；若存在，则根据所述干扰频点索引信息以及窗函数索引信息对所述中频信号进行窄带干扰消除处理并将其输出。

具体的，所述窄带干扰消除器具体包括判断模块、旁路延迟模块、第二加窗模块、移位加窗模块、FFT计算模块、滤波模块、IFFT计算模块、叠加模块以及选择输出模块。

所述判断模块，用于根据所述接口模块发送的所述干扰标志信息对接收的另一路中频信号进行输出，若所述干扰标志信息表明所述中频信号不存在窄带干扰，则将所述中频信号输出给所述旁路延迟模块；若存在，则将所述中频信号分为两路，分别输出给所述第二加窗模块与所述移位加窗模块。

所述旁路延迟模块，用于对接收的所述中频信号进行延迟处理。

所述第二加窗模块，用于根据所述接口模块发送的所述窗函数索引信息得到对应的窗函数，进而根据所述窗函数对接收的一路中频信号进行加窗处理。

所述移位加窗模块，用于根据所述接口模块发送的所述窗函数索引信息得到对应的窗函数，并将其周期平移N/2个长度，然后根据周期平移后的窗函数对接收的另一路中频信号进行加窗处理，其中N为窗函数的长度。

所述FFT计算模块，用于将经过第二加窗模块加窗处理后的时域信号和经过移位加窗模块移位加窗处理之后的时域信号分别进行FFT计算。

所述滤波模块，用于根据所述接口模块发送的所述干扰频点索引信息将经过FFT计算的两路频域信号中存在干扰的频点进行频域滤波处理。

所述IFFT计算模块，用于将经过频域滤波处理的两路频域信号分别进行IFFT计算。

所述叠加模块，用于将经过IFFT计算的两路时域信号进行叠加处理，得到一路时域信号。

具体的，在所述中频信号存在窄带干扰时将所述中频信号分为两路，分别进行加窗处理，将所述移位加窗模块中的由所述窗函数索引信息得到的窗函数周期平移N/2个长度，其中N为窗函数的长度,第二加窗模块中的由所述窗函数索引信息得到的窗函数不作处理，采用周期平移后窗函数和不作处理的窗函数分别对两路中频信号进行移位加窗处理和加窗处理，这样在所述IFFT计算模块处理之后，可直接将两路时域信号输出给所述叠加模块，省去了加窗处理之前的一个延迟模块以及叠加处理之前的一个延迟模块以及大量的数据对齐操作。

所述选择输出模块，用于在所述中频信号不存在窄带干扰时接收所述旁路延迟模块发送的延迟后的中频信号并将其输出，或者，在所述中频信号存在窄带干扰时接收所述叠加模块发送的所述一路时域信号并将其输出。

实施例2、一种基带信号频域窄带干扰检测消除方法。下面结合图3对本实施例提供的方法进行详细说明。

参见图3，S1、将中频信号分为两路，一路信号输出给窄带干扰检测器，另一路输出给窄带干扰消除器。

S2、所述窄带干扰检测器对接收的一路中频信号进行干扰检测，得到干扰检测信息，并将其发送给所述窄带干扰消除器，所述干扰检测信息具体包括干扰标志信息、干扰频点索引信息以及窗函数索引信息。

所述S2具体包括以下步骤：

S21、所述窄带干扰检测器根据预先设置的窗函数或者根据接收的所述窗函数索引信息得到的窗函数，对接收的所述中频信号进行加窗处理，然后对加窗处理后的中频信号与正弦以及余弦信号同时进行相关处理，得到两路正交信号，其中，所述正弦以及余弦信号是根据当前频点的频率信息在正弦与余弦表中查找得到的，所述当前频点的频率信息是由上一个频点的频率信息和预设的频率步长相加得到的。

具体的，所述窄带干扰检测器在所述中频信号频带内所有频点完成一次扫描之前，通常在有多个衰减档位的窗函数中预先选择一个折中的衰减档位的窗函数，如60dB，对接收的所述中频信号进行加窗处理；在所述中频信号频带内所有频点完成一次扫描之后，根据得到的窗函数索引信息选择更为合适的窗函数，对接收的所述中频信号进行加窗处理。然后将加窗处理之后的中频信号与正弦以及余弦信号同时进行相关处理，得到两路正交信号，完成对信号的滤波选频，并降低了频谱泄露，其中，所述正弦以及余弦信号是根据当前频点的频率信息在正弦与余弦表中查找得到的，所述当前频点的频率信息是由上一个频点的频率信息和预设的频率步长相加得到的。不同***的中频信号的频带宽是不同的，如对于全球定位***(Global Positioning System，GPS)信号的频带宽为2.046MHz，对频点进行扫描时只需要对中频信号频带内的频点进行处理即可。

S22、将所述两路正交信号根据积分长度进行相干积分得到积分结果，并根据所述积分结果计算得到当前频点的频谱模值，然后根据所述当前频点的频谱模值计算得到当前频点的门限临界值，其中所述积分长度有多个档位，根据所述中频信号需要消除的的窄带干扰强度进行选择。

具体的，根据预设的积分长度，对组成所述积分长度的M个正交信号采样点进行相干积分，其中，M为2的指数幂，并根据所述积分结果计算得到当前频点的频谱模值，然后根据所述当前频点的频谱模值计算得到当前频点的门限临界值，其中，所述积分长度根据所述中频信号需要消除的窄带干扰强度进行选择，所述中频信号需要消除的窄带干扰强度越低，需要选择的积分长度越长，反之越短,所述积分长度有多个档位，如512、1024或者2048等为2的指数幂的档位，一般采用比窄带干扰消除器更长的信号分析长度，以针对不同的窄带干扰探测灵敏度需求，提供相应的信号处理增益，使在所述窄带干扰消除器中探测不到的干扰频点在所述窄带干扰检测器中被检测出来，另外，由于所述窄带干扰检测器工作在串行模式，增加其积分长度只会轻微增加复杂度，不会造成***功耗。

S23、根据所述当前频点的频谱模值、所述当前频点的门限临界值以及所有频点的频点索引信息计算得到所述干扰标志信息以及所述干扰频点索引信息,并将所述干扰标志信息以及所述干扰频点索引信息进行存储，然后进行下一个频点的扫描。

具体的，所述窄带干扰消除器在进行频域滤波时需要首先检测干扰频点，对于直接扩频序列以及热噪声频谱，其功率谱都具有白噪声特性，所以干扰频点的检测可以通过比较各频点的频谱频谱与门限临界值来实现，频谱模值显著大于均值的频点被认为是干扰，所以需要计算所述当前频点的频谱模值相对于所述当前频点的门限临界值的倍数比例。

然后根据所述倍数比例对当前频点的频点索引信息进行标注，若所述倍数比例大于1，所述当前频点为存在干扰的频点，为了只滤除存在干扰的频点，需要根据干扰强度的不同即根据所述倍数比例的大小，计算出所述当前频点附近需要标注干扰的频点的标注范围，进而得到所述标注范围内需要标注干扰的频点的频点索引信息，并在所述标注范围内所有的频点和当前频点的频点索引信息上标注存在干扰，得到所述干扰频点索引信息；若所述倍数比例小于1，则在当前频点的频点索引信息上标注不存在干扰。

若当前频点的所述倍数比例大于1，所述当前频点为存在干扰的频点，具体以布拉克曼(Blackman)窗为例，其频谱模值最大处(零频处)附近归一化模值如表1所示，零频处的频谱模值最大为1，零频点附近的±3Δf范围内的频谱模值大小如表1所示，其中，Δf为FFT频率分辨率。Bl ackman窗中只需考虑当前频点附近±3Δf范围内频点是否为干扰频点即可。根据表1可采取如表2所示策略得到当前频点附近需要标注干扰的频点的标注范围，比如所述当前频点的门限临界值取1，若所述倍数比例(Ratio)大于等于1且小于1/0.2948，则在当前频点附近的±1Δf范围内的频点的索引信息均被标注为存在干扰。

表1

表2

将所述干扰频点索引信息进行存储，并在所有频点扫描完成之后，根据是否存储有所述干扰频点索引信息，得到所述干扰标注信息，若存储有所述干扰频点索引信息，则得到存在干扰的所述干扰标注信息，否则，得到不存在干扰的所述干扰标注信息。

S24、在所有的频点均完成扫描后，根据输出使能信号将存储的所述干扰标志信息与所述干扰频点索引信息输出给所述窄带干扰消除器。

另外，将所述S22得到的所述当前频点的频谱模值与当前存储的频谱模值的大小进行比较，将二者中较大的频谱模值作为当前存储的频谱模值，并继续与下一个频点的频谱模值进行比较，在所有的频点均完成扫描后，得到所有频点中最大的频谱模值，其中，所述当前存储的频谱模值为已经扫描过的所有频点中最大的频谱模值。

所述最大的频谱模值主要是由所述中频信号的窄带干扰强度决定的，所以可以根据所述最大的频谱模值决定窗函数的选择，根据所述窄带干扰强度的大小选择旁瓣衰减不同的窗函数，进而得到对应的窗函数索引信息。

然后将所述窗函数索引信息进行存储，并将所述窗函数索引信息与所述干扰标志信息以及所述干扰频点索引信息一起输出给所述窄带干扰消除器，同时还将所述窗函数索引信息作为所述S21中所述窗函数的选择依据。

在实际运用中一般会配置多个衰减档位的窗函数以供选择，如40dB，50dB等依次递增直到80dB的Kaiser窗函数系列。在所述中频信号频带内所有频点完成一次扫描之前，即在还没有根据所述最大的频谱模值得到合适的窗函数索引信息之前，通常在有多个衰减档位的窗函数中预先选择一个折中的衰减档位的窗函数，如60dB，并在完成一次扫描后根据得到窗函数索引信息将窗函数切换为更合理的选择。

S3、所述窄带干扰消除器根据所述干扰检测信息对接收的另一路中频信号进行窄带干扰消除处理，若所述干扰标志信息表明所述中频信号不存在窄带干扰，则所述窄带干扰消除器对所述中频信号进行旁路延迟处理并将其输出；若存在，则根据所述干扰频点索引信息以及窗函数索引信息对所述中频信号进行窄带干扰消除处理并将其输出。

所述S3具体包括以下步骤：

S31、根据所述干扰检测器发送的所述干扰标志信息对接收的另一路中频信号进行处理。

S32、若所述干扰标志信息表明所述中频信号不存在窄带干扰，则将所述中频信号进行旁路延迟处理并将其输出；若存在，则将所述中频信号分为两路信号，并根据所述干扰检测器发送的所述窗函数索引信息得到对应的窗函数，将两路中频信号中的一路中频信号根据所述窗函数进行加窗处理，另一路中频信号在所述窗函数周期平移N/2个长度后，根据周期平移后的窗函数对其进行加窗处理，其中N为窗函数的长度。

S33、将经过加窗处理后的时域信号和经过移位加窗处理之后的时域信号分别进行FFT计算。

S34、根据所述干扰检测器发送的所述干扰频点索引信息将经过FFT计算的两路频域信号中存在干扰的频点进行频域滤波处理。

S35、将经过频域滤波处理之后的两路频域信号分别进行IFFT计算，然后将IFFT计算之后的两路时域信号进行叠加处理，得到一路时域信号，并将其输出。

另外，采用根据预设的时间周期产生开关控制信号的可编程控制器，控制所述窄带干扰检测器周期性的开启和关闭，间歇进行工作。

具体的，所述可编程的计时器用于产生所述窄带干扰检测器的开关控制信号。由于实际中窄带干扰通常具有间歇特征，时断时续，有一定的持续期，并且窄带干扰特性在持续期内其时频特性稳定，不会在短时间内改变，如果所述窄带干扰检测器始终运行，会造成不必要的功耗，所以所述窄带干扰检测器可以间歇开关，每次打开所述窄带干扰检测器后得到的所述干扰检测信息，可作为随后一段预设时间内所述窄带干扰消除器的输入信号，这样既可以保证所述干扰检测信息及时更新，又可以降低所述窄带干扰检测器工作的时间进而降低***功耗。所以可对所述可编程控制器设置根据预设的时间周期以产生开关控制信号，进而控制所述窄带干扰检测器周期性的开启和关闭，间歇进行工作。

本发明提供了一种基带信号频域窄带干扰检测消除装置及方法，将中频信号分为两路，分别输出给窄带干扰检测器与窄带干扰消除器，所述窄带干扰检测器对接收的一路中频信号进行干扰检测，得到干扰检测信息，并将其发送给所述窄带干扰消除器，所述窄带干扰消除器根据所述干扰检测信息对接收的另一路中频信号进行窄带干扰消除处理。本发明采用窄带干扰检测器对中频信号进行检测得到是否存在干扰的干扰标志信息，用于使所述窄带干扰消除器工作于自适应状态，在检测出不存在窄带干扰时，所述窄带干扰消除器不对所述中频信号进行频域滤波，降低***功耗；在检测出存在窄带干扰时，所述窄带干扰检测器还为所述窄带干扰消除器提供干扰频点的索引信息，使窄带干扰消除器只对存在干扰的频点的进行频域滤波，具有良好的窄带干扰抑制效果，并且所述干扰频点的索引信息是在所有频点均扫描完成后进行更新的，更新频率低，有利于降低功耗，而且更新周期远小于窄带干扰的持续时间，不会造成信息更新不及时；并且窄带干扰检测器的积分长度可根据干扰强度进行选择，提高了窄带干扰检测器的灵敏度；另外所述窄带干扰检测器还能根据窄带干扰强度选择旁瓣衰减不同的窗函数，使在滤除窄带干扰的同时最大限度的降低有用信号的损失，获得最佳性能；由于窄带干扰特性不会在短时间改变，因而设置有可编程控制器对窄带干扰检测器进行周期性开启和关闭的控制，减少窄带干扰检测器的工作时间，降低***功耗；另外，在检测出存在窄带干扰时，窄带干扰消除器将接收的另一路中频信号分为两路，并采用两个窗函数对两路中频信号分别进行加窗处理，其中一个窗函数为另一个窗函数周期平移1/2个窗函数长度之后得到的，省去了原有的加窗处理之前的一个延迟模块和叠加处理之前的一个延迟模块以及大量数据对齐操作，有利于降低硬件资源和功耗，并降低了设计验证复杂度和风险，有助于提高***运行速度，具有较强的实用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基带信号频域窄带干扰检测消除装置，其特征在于，所述装置包括窄带干扰检测器以及窄带干扰消除器；

所述窄带干扰检测器，用于对接收的一路中频信号进行干扰检测，得到干扰检测信息，并将其发送给所述窄带干扰消除器，所述干扰检测信息具体包括干扰标志信息、干扰频点索引信息以及窗函数索引信息；

所述窄带干扰消除器，用于根据所述干扰检测信息对接收的另一路中频信号进行窄带干扰消除处理，若所述干扰标志信息表明所述中频信号不存在窄带干扰，则所述窄带干扰消除器对所述中频信号进行旁路延迟处理并将其输出；若存在，则根据所述干扰频点索引信息以及窗函数索引信息对所述中频信号进行窄带干扰消除处理并将其输出；

所述窄带干扰检测器具体包括第一加窗模块、正弦波发生器、相关器、积分与清零模块、模值计算模块、门限计算模块、标志判断与索引计算模块、接口模块以及控制模块；

所述第一加窗模块，用于根据预先设置的窗函数或者根据接收的所述窗函数索引信息选择的窗函数，对接收的所述中频信号进行加窗处理；

所述正弦波发生器，用于根据所述控制模块发送的当前频点的频率信息进行相位累加得到相位信息，并根据所述相位信息在正弦与余弦表中查找得到正弦以及余弦信号并将其输出至相关器，所述当前频点的频率信息是由上一个频点的频率信息和预设的频率步长相加得到的；

所述相关器，用于对经过加窗处理后的中频信号与所述正弦以及余弦信号同时进行相关处理，得到两路正交信号；

所述积分与清零模块，用于将所述两路正交信号根据所述控制模块发送的积分长度进行相干积分，并将积分结果发送至所述模值计算模块，且将所 述积分结果清零，其中，所述积分长度有多个档位，根据所述中频信号需要消除的窄带干扰强度进行选择；

所述模值计算模块，用于根据所述积分结果进行计算，得到当前频点的频谱模值；

所述门限计算模块，用于根据所述当前频点的频谱模值计算得到当前频点的门限临界值；

所述标志判断与索引计算模块，用于根据所述当前频点的频谱模值、所述当前频点的门限临界值以及所述控制模块发送的所有频点的频点索引信息计算得到所述干扰标志信息以及所述干扰频点索引信息；

所述接口模块，用于存储所述干扰标志信息以及所述干扰频点索引信息，并在所有的频点均完成扫描后，根据所述控制模块发送的输出使能信号将存储的所述干扰标志信息与所述干扰频点索引信息输出给所述窄带干扰消除器；

所述窄带干扰消除器具体包括判断模块、旁路延迟模块、第二加窗模块、移位加窗模块、FFT计算模块、滤波模块、IFFT计算模块、叠加模块以及选择输出模块；

所述判断模块，用于根据所述接口模块发送的所述干扰标志信息对接收的另一路中频信号进行输出，若所述干扰标志信息表明所述中频信号不存在窄带干扰，则将所述中频信号输出给所述旁路延迟模块；若存在，则将所述中频信号分为两路，分别输出给所述第二加窗模块与所述移位加窗模块；

所述旁路延迟模块，用于对接收的所述中频信号进行延迟处理；

所述第二加窗模块，用于根据所述接口模块发送的所述窗函数索引信息得到对应的窗函数，进而根据所述窗函数对接收的一路中频信号进行加窗处理；

所述移位加窗模块，用于根据所述接口模块发送的所述窗函数索引信息 得到对应的窗函数，并将其周期平移N/2个长度，然后根据周期平移后的窗函数对接收的另一路中频信号进行加窗处理，其中N为窗函数的长度；

所述FFT计算模块，用于将经过第二加窗模块加窗处理后的时域信号和经过移位加窗模块移位加窗处理之后的时域信号分别进行FFT计算；

所述滤波模块，用于根据所述接口模块发送的所述干扰频点索引信息将经过FFT计算的两路频域信号中存在干扰的频点进行频域滤波处理；

所述IFFT计算模块，用于将经过频域滤波处理的两路频域信号分别进行IFFT计算；

所述叠加模块，用于将经过IFFT计算的两路时域信号进行叠加处理，得到一路时域信号；

所述选择输出模块，用于在所述中频信号不存在窄带干扰时接收所述旁路延迟模块发送的延迟后的中频信号并将其输出，或者，在所述中频信号存在窄带干扰时接收所述叠加模块发送的所述一路时域信号并将其输出。

2.如权利要求1所述的一种基带信号频域窄带干扰检测消除装置，其特征在于，所述标志判断与索引计算模块具体包括：

比例计算单元，用于计算所述当前频点的频谱模值相对于所述当前频点的门限临界值的倍数比例；

频点索引滑动窗口计算单元，用于接收所述控制模块发送的所有频点的频点索引信息，并根据所述比例计算单元发送的所述倍数比例对当前频点的频点索引信息进行标注，若所述倍数比例大于1，则根据所述倍数比例的大小计算出所述当前频点附近需要标注干扰的频点的标注范围，并在所述标注范围内所有的频点和当前频点的频点索引信息上标注存在干扰，得到所述干扰频点索引信息；否则在当前频点的频点索引信息上标注不存在干扰；

频点索引缓冲单元，用于存储所述频点索引滑动窗口计算单元发送的所述干扰频点索引信息，并在所有频点扫描完成之后，根据是否存储有所述干扰频点索引信息，得到所述干扰标注信息。

3.如权利要求1所述的一种基带信号频域窄带干扰检测消除装置，其特征在于，所述窄带干扰检测器还包括：

最大值计算模块，用于将所述当前频点的频谱模值与当前存储的频谱模值的大小进行比较，将二者中较大的频谱模值作为当前存储的频谱模值，并继续与下一个频点的频谱模值进行比较，在所有的频点均完成扫描后，得到所有频点中最大的频谱模值，其中，所述当前存储的频谱模值为已经扫描过的所有频点中最大的频谱模值；

窗函数选择模块，用于根据所述最大的频谱模值得到所述中频信号的窄带干扰强度，并根据所述窄带干扰强度的大小选择旁瓣衰减不同的窗函数，进而得到对应的窗函数索引信息；

索引信息发送模块，用于将接收的所述窗函数索引信息发送给所述接口模块进行存储，以使所述窗函数索引信息与所述干扰标志信息以及所述干扰频点索引信息一起输出给所述窄带干扰消除器，同时还将所述窗函数索引信息发送给所述第一加窗模块作为窗函数的选择依据。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种基带信号频域窄带干扰检测消除装置，其特征在于，所述装置还包括：

可编程控制器，用于根据预设的时间周期产生开关控制信号，进而控制所述窄带干扰检测器周期性的开启和关闭，间歇进行工作。

5.一种基带信号频域窄带干扰检测消除方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、将中频信号分为两路，一路信号输出给窄带干扰检测器，另一路输出给窄带干扰消除器；

S2、所述窄带干扰检测器对接收的一路中频信号进行干扰检测，得到干扰检测信息，并将其发送给所述窄带干扰消除器，所述干扰检测信息具体包 括干扰标志信息、干扰频点索引信息以及窗函数索引信息；

S3、所述窄带干扰消除器根据所述干扰检测信息对接收的另一路中频信号进行窄带干扰消除处理，若所述干扰标志信息表明所述中频信号不存在窄带干扰，则所述窄带干扰消除器对所述中频信号进行旁路延迟处理并将其输出；若存在，则根据所述干扰频点索引信息以及窗函数索引信息对所述中频信号进行窄带干扰消除处理并将其输出；

所述S2具体包括：

S21、根据预先设置的窗函数或者根据接收的所述窗函数索引信息选择的窗函数，对接收的所述中频信号进行加窗处理，然后对加窗处理后的中频信号与正弦以及余弦信号同时进行相关处理，得到两路正交信号，其中，所述正弦以及余弦信号是根据当前频点的频率信息在正弦与余弦表中查找得到的，所述当前频点的频率信息是由上一个频点的频率信息和预设的频率步长相加得到的；

S22、将所述两路正交信号根据积分长度进行相干积分得到积分结果，并根据所述积分结果计算得到当前频点的频谱模值，然后根据所述当前频点的频谱模值计算得到当前频点的门限临界值，其中，所述积分长度有多个档位，根据所述中频信号需要消除的的窄带干扰强度进行选择；

S23、根据所述当前频点的频谱模值、所述当前频点的门限临界值以及所有频点的频点索引信息计算得到所述干扰标志信息以及所述干扰频点索引信息,并将所述干扰标志信息以及所述干扰频点索引信息进行存储，然后进行下一个频点的扫描；

S24、在所有的频点均完成扫描后，根据输出使能信号将存储的所述干扰标志信息与所述干扰频点索引信息输出给所述窄带干扰消除器；

所述S3具体包括：

S31、根据所述干扰检测器发送的所述干扰标志信息对接收的另一路中 频信号进行处理；

S32、若所述干扰标志信息表明所述中频信号不存在窄带干扰，则将所述中频信号进行旁路延迟处理并将其输出；若存在，则将所述中频信号分为两路信号，并根据所述干扰检测器发送的所述窗函数索引信息得到对应的窗函数，将两路中频信号中的一路中频信号根据所述窗函数进行加窗处理，另一路中频信号在所述窗函数周期平移N/2个长度后，根据周期平移后的窗函数对其进行加窗处理，其中N为窗函数的长度；

S33、将经过加窗处理后的时域信号和经过移位加窗处理之后的时域信号分别进行FFT计算；

S34、根据所述干扰检测器发送的所述干扰频点索引信息将经过FFT计算的两路频域信号中存在干扰的频点进行频域滤波处理；

S35、将经过频域滤波处理之后的两路频域信号分别进行I FFT计算，然后将I FFT计算之后的两路时域信号进行叠加处理，得到一路时域信号，并将其输出。

6.如权利要求5所述的一种基带信号频域窄带干扰检测消除方法，其特征在于，所述S23中所述根据所述当前频点的频谱模值、所述当前频点的门限临界值以及所有频点的频点索引信息计算得到所述干扰标志信息以及所述干扰频点索引信息具体包括：

计算所述当前频点的频谱模值相对于所述当前频点的门限临界值的倍数比例，并根据所述倍数比例对当前频点的频点索引信息进行标注，若所述倍数比例大于1，则根据所述倍数比例的大小计算出所述当前频点附近需要标注干扰的频点的标注范围，并在所述标注范围内所有的频点和当前频点的频点索引信息上标注存在干扰，得到所述干扰频点索引信息；否则在当前频点的频点索引上标注不存在干扰；

将所述干扰频点索引信息进行存储，并在所有频点扫描完成之后，根据 是否存储有所述干扰频点索引信息，得到所述干扰标注信息。

7.如权利要求5所述的一种基带信号频域窄带干扰检测消除方法，其特征在于，所述S22之后还包括：

将所述当前频点的频谱模值与当前存储的频谱模值的大小进行比较，将二者中较大的频谱模值作为当前存储的频谱模值，并继续与下一个频点的频谱模值进行比较，在所有的频点均完成扫描后，得到所有频点中最大的频谱模值，其中，所述当前存储的频谱模值为已经扫描过的所有频点中最大的频谱模值；

根据所述最大的频谱模值得到所述中频信号的窄带干扰强度，并根据所述窄带干扰强度的大小选择旁瓣衰减不同的窗函数，进而得到对应的窗函数索引信息；

将所述窗函数索引信息进行存储，以使所述窗函数索引信息与所述干扰标志信息以及所述干扰频点索引信息一起输出给所述窄带干扰消除器，同时还将所述窗函数索引信息作为所述S21中所述窗函数的选择依据。

8.如权利要求5-7任一项所述的一种基带信号频域窄带干扰检测消除方法，其特征在于，所述方法还包括：

采用根据预设的时间周期产生开关控制信号的可编程控制器，控制所述窄带干扰检测器周期性的开启和关闭，间歇进行工作。