CN110286392A - 一种基于降采样的频域抗窄带干扰实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于降采样的频域抗窄带干扰实现方法，属于卫星导航通信领域。本发明将利用变频方法实现信号的降采样，然后利用降采样后的多路信号对抗窄带干扰模块的复用，同时通过降采样的方案实现在同样资源下的频域抗窄带干扰方法的频率分辨率。该方法克服了现有频域抗窄带干扰方法资源占用率高，频率分辨率差，后端信号恶化严重的问题。本发明中的降采样处理和分时复用方法，极大节省了硬件实现资源。本发明能够在传统处理方法同样资源上处理多路信号，并且频率分辨率至少提高2倍，性能远远优于传统方法。

Description

一种基于降采样的频域抗窄带干扰实现方法
技术领域
本发明涉及一种基于降采样的频域抗窄带干扰实现方法，属于卫星导航通信中阵列信号处理领域。
背景技术
卫星导航***作为全球的空间信息基础设施，为全球各类用户提供时间空间基准和所有与位置相关的实时动态信息，是国家重大空间和信息化基础设施。同时导航信号也同样存在功率低，易受到各种各样电磁干扰的影响，使得导航服务能力极大降低的缺陷。窄带干扰信号通常是指带宽为信号带宽10％以下的干扰信号，有着易生成，发射功率强的特点，是当前影响导航性能下降的一个重要因素，所以如何有效抑制窄带干扰对导航信号的影响，是当前导航领域的一个关键课题。
传统频域抗干扰算法是将AD采样信号加窗处理后直接通过傅立叶变换由时域转化到频域进行处理，通过设置合适阈值，将检测到的窄带干扰信号滤除，然后在变换回时域输出。基于降采样的频域抗窄带干扰方法是对传统频域抗干扰算法的一种优化，通过降采样的方法对信号进行二次处理，然后采用先存储后处理的方案，通过这种处理将处理信号带宽下降到理想范围内，提高变换后的频域分辨率，提升频域抗干扰能力。同时通过不同信号之间分时协调处理，同时在同一模块中处理多路导航信号，极大的提高资源利用率，降低硬件使用资源。相比传统频域抗干扰算法，基于降采样的优化算法具有抗干扰性能好，资源利用率高的优点。
发明内容
本发明的目的是为了克服传统频域抗干扰能力差，资源占用率高的问题，提出基于降采样的频域抗干扰实现算法，普遍适用于当前卫星导航各类接收机终端。
本发明技术方案的基本思路是：在传统频域抗窄带干扰的基础上，在信号输入前端进行变频和降采样处理，然后将信号进行缓存后进行频域抗窄带处理，达到提高抗干扰性能和资源复用的目的。
本发明采用的技术方案为：
一种基于降采样的频域抗窄带干扰实现方法，包括如下步骤：
步骤1，将每一路AD中频采样信号分别进行二次变频处理，得到正交数字信号；
步骤2，将每一路正交数字信号分别进行降采样处理，将降采样处理后的信号进行信号加窗，然后将加窗后的信号由时域变换为频域，在频域中计算出阈值，通过将频域信号与阈值比较，将窄带干扰信号从有用信号频谱中剥离，将剥离窄带干扰后的有用信号变换到时域中；
步骤3，将每一路无窄带干扰的时域信号分别输出给接收机终端进行捕获跟踪解调。
其中，步骤2具体包括如下步骤：
(201)将每一路正交数字信号分别进行降采样处理，降采样处理后的信号表示为：其中，X1(it)为正交数字信号，n为降采样系数；
(202)将每一路降采样后的信号分别采用乒乓处理的方式进行缓存；
(203)控制相应时序，将缓存里的每路信号及延迟N/2点的信号分别进行加窗处理，加窗后的信号表示为：
X3(nt)＝X2(nt)*windows(nt)
X'3(nt)＝X2(nt-N/2)*windows(nt)
(204)将每一组加窗后的信号分别进行傅立叶变化，得到一组傅立叶变化后的频域信号；
(205)每一组傅立叶变化后的频域信号中每个频域信号分别计算一个阈值，计算阈值公式为当频域信号幅值大于阈值时信号正常通过，频域信号幅值小于阈值时信号幅值钳制为零，通过将频域信号与阈值比较，将窄带干扰信号从有用信号频谱中剥离，公式表示为F(n)表示傅里叶变化后的频域信号；
(206)将步骤(205)处理后的多组无窄带干扰的信号分别通过反傅立叶变换变换到时域中；
(207)通过时序控制，将多组反傅立叶变换后的时域信号分别缓存到不同的缓存器中。
本发明与现有技术相比所取得的有益效果为：
本发明提出的一种基于降采样的频域抗窄带干扰实现方法，算法采用降采样和时分复用技术，克服了传统频域抗窄带干扰频率分辨率低，资源占用率高和使用率低的缺点，有效减少了抗干扰对后端接收机终端的影响，极大的节省了硬件资源。
附图说明
图1为本发明的基于降采样的频域抗窄带干扰流程图；
图2为本发明的优化后的频域抗窄带干扰流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步解释说明。
一种基于降采样的频域抗窄带干扰实现方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤1，对接收信号进行变频处理
将每一路AD中频采样信号进行二次变频处理，得到路正交数字信号接收信号。
步骤2，对变频信号进行频域抗干扰处理
将每一路正交数字信号分别进行降采样处理，将降采样处理后的信号进行信号加窗，然后将加窗后的信号由时域变换为频域，在频域中计算出阈值，通过将频域信号与阈值比较，将窄带干扰信号从有用信号频谱中剥离，将剥离窄带干扰后的有用信号变换到时域中；具体为：
第(1)步，进行降采样处理
将每一路正交数字信号分别进行降采样处理，采样率由AD输出信号采样率Fs下降为f1s,f2s,f3s...，降采样处理后的信号表示为：其中，X1(it)为正交数字信号，n为降采样系数；
第(2)步，降采样数据缓存
将每一路降采样后的信号分别采用乒乓处理的方式进行缓存；缓存器输入时钟为降采样后的工作时钟，输出时钟可以是AD信号采样时钟Fs或者更高工作时钟。
第(3)步，数据加窗处理，如图2；
控制相应时序，将缓存里的每路信号及延迟N/2点的信号分别进行加窗处理，加窗的目的是为了抑制后续时域/频域变换时的频谱展宽问题，使得变换后的频域更接近真实频谱，加窗后的信号表示为：
X3(nt)＝X2(nt)*windows(nt)
X'3(nt)＝X2(nt-N/2)*windows(nt)
第(4)步，时域频域变换
将每一组加窗后的信号分别输出给傅立叶变化模块，输入信号为复数数据，复数数据的实部和虚部分别为正交两路信号。得到一组傅立叶变化后的频域信号；
第(5)步，阈值计算
每一组傅立叶变化后的频域信号中每个频域信号分别计算一个阈值，阈值当信号幅值大于阈值时信号正常通过，信号幅值小于阈值时信号幅值钳制为零，通过将频域信号与阈值比较，将窄带干扰信号从有用信号频谱中剥离，公式表示为F(n)表示傅里叶变化后的频域信号；
第(6)步，频域时域变换
将处理后的多组无窄带干扰的信号分别通过反傅立叶变换变换到时域中；可以选择进行去窗处理，也可以省去窗步骤。
第(7)步，时域数据缓存
通过时序控制，将多路处理信号分别缓存到不同的缓存器中，缓存器输入时钟为前端缓存器输出时钟，缓存器输出时钟为降采样的采样时钟。通过输入输出时钟不一致性，保障了输出数据的连续性和处理模块的复用性。
步骤3，将抗干扰处理后的数据输出给接收机终端。采用时分复用技术，可以处理多路信号。
将经过频域处理后无窄带干扰的信号输出，此时各路时域信号为连续信号，并且输出频率不尽相同，每路信号的工作频率与前端降采样后采样频率相同。将处理后的信号输出给接收机终端捕获跟踪解调。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (2)

1.一种基于降采样的频域抗窄带干扰实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将每一路AD中频采样信号分别进行二次变频处理，得到正交数字信号；
步骤2，将每一路正交数字信号分别进行降采样处理，将降采样处理后的信号进行信号加窗，然后将加窗后的信号由时域变换为频域，在频域中计算出阈值，通过将频域信号与阈值比较，将窄带干扰信号从有用信号频谱中剥离，将剥离窄带干扰后的有用信号变换到时域中；
步骤3，将每一路无窄带干扰的时域信号分别输出给接收机终端进行捕获跟踪解调。
2.根据权利要求1所述的一种基于降采样的频域抗窄带干扰实现方法，其特征在于，步骤2包括如下步骤：
(201)将每一路正交数字信号分别进行降采样处理，降采样处理后的信号表示为：其中，X1(it)为正交数字信号，n为降采样系数；
(202)将每一路降采样后的信号分别采用乒乓处理的方式进行缓存；
(203)控制相应时序，将缓存里的每路信号及延迟N/2点的信号分别进行加窗处理，加窗后的信号表示为：
X3(nt)＝X2(nt)*windows(nt)
X′3(nt)＝X2(nt-N/2)*windows(nt)
(204)将每一组加窗后的信号分别进行傅立叶变化，得到一组傅立叶变化后的频域信号；
(205)每一组傅立叶变化后的频域信号中每个频域信号分别计算一个阈值，计算阈值公式为当频域信号幅值大于阈值时信号正常通过，频域信号幅值小于阈值时信号幅值钳制为零，通过将频域信号与阈值比较，将窄带干扰信号从有用信号频谱中剥离，公式表示为F(n)表示傅里叶变化后的频域信号；
(206)将步骤(205)处理后的多组无窄带干扰的信号分别通过反傅立叶变换变换到时域中；
(207)通过时序控制，将多组反傅立叶变换后的时域信号分别缓存到不同的缓存器中。
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