一种水下多目标通信中的邻频干扰抑制方法技术

本发明专利技术提出了提出一种水下多目标通信中的邻频干扰抑制方法，所述方法属于水声通信的技术领域，主要解决水下多目标信号通信过程中多普勒效应以及多径效应导致的邻频串漏干扰问题。所述方法的技术方案为：在接收端模拟出邻频串漏信号，处理采样数据时，待测频段在能量意义上减去该邻频串漏信号。依照此方法仿真，并将此方法运用到一套水下多目标测距系统进行测试。结果表明，该方法能够有效抑制水下信号传输过程中邻频串漏对本频段信号检测的干扰。干扰。干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种水下多目标通信中的邻频干扰抑制方法


[0001]本专利技术涉及水下通信抗干扰的
，尤其是设计一种水下多目标通信中的邻频干扰抑制方法。

技术介绍

[0002]随着海洋资源的不断开发，水下通信技术受到越来越多的重视。由于水声信道容量小，因此在对各目标通信频段进行划分，以便于多目标互相通信时，相邻频段之间频率间隔很小。例如，频段信息为一频段频率范围为50kHz～52kHz，二频段为53kHz～55kHz等，相邻频段间隔仅1kHz，当目标与接收机之间存在相对运动时，在多普勒频移与多径效应的影响下，产生邻频串漏干扰，用频域相关法检测是否存在一频段时，被二频段信号的旁瓣干扰，产生错误。传统通信方法中通过时分多址和频分多址方法，提高通信效率的同时降低干扰，然而当本频段时间窗内没有本频段信号，但出现相邻频段信号时，相邻频段信号的旁瓣可能会对本频段的检测产生干扰，导致误判。
[0003]针对邻频干扰问题，目前水下通信领域尚未提出高效性和实用性兼具的解决方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种针对水下多目标通信中的邻频干扰抑制方法，解决了水下多目标通信技术中的邻频干扰问题。该方法通过模拟出邻频干扰信号，在接收端对待测频段的处理过程中合理减去该部分能量，达到抗邻频干扰的目的。
[0005]该方法的技术方案为：
[0006]首先在接收端将采样信号进行傅里叶变换，得到频谱后，截取该段时间内待检测频段的频谱，记为 sig(ω)，其中，本频段信号记为sig1(ω)，邻频泄漏信号记为sig2(ω)，本频段内的环境噪声记为n(ω)，那么sig(ω)＝sig1(ω)+sig2(ω)+n(ω)。
[0007]第二，模拟邻频泄漏信号。得到采样信号后，求采样信号的傅里叶变化，得到待测频段左邻频频谱实部和虚部的最大值，记为Max
Lert
，同理求得Max
Right
。由于已知左右邻频的本地样本(发射端信号副本) 中的最大值和因此可以得到左系数α
1eft
和右系数α
right
：
[0008][0009][0010]得到两系数α
lert
和α
right
后，令左右邻频频谱在本频段的泄漏谱分别乘以对应的左右系数，累加后得到模拟的邻频泄漏信号，测试证明，这种方法得到的邻频泄漏信号在能量上与实际的邻频泄漏信号十分接近。
[0011]第三，对sig(ω)在能量和幅度上进行调整，抵消邻频泄漏信号的影响，调整过程为：
①
得到模拟邻频信号在本频段的泄漏谱；
②
待检测频段信号与其邻频泄漏信号分别与待检测频段的本地样本进行相关运算 (频域点乘)；
③
计算相关后的能量(分别记为P1、P2)
和能量差(记为dP＝P1
‑
P2，若dP＜0，则令 dP＝0)，根据α＝dP/P1计算压缩系数α；
④
将本频段信号与其本地样本相关后的结果乘以压缩系数α，反傅里叶变换后，得到相关的时域结果。
[0012]本专利技术专利的特点在于，利用本地样本对邻频泄漏信号进行模拟，利用能量比计算系数，调整待测频段信号，抵消邻频泄漏信号。该方法思路清晰，计算简单，效果明显，可以灵活应用在其他通信抗干扰问题中。
附图说明
[0013]以下结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0014]图1为接收端对采样信号中的待测频段进行相关检测的流程图，其中包含了抗邻频泄漏信号干扰的过程。
[0015]图2为待检测频段频谱中的邻频泄漏信号的模拟产生流程。
[0016]图3为仅含有54kHz～56kHz频段(记为A频段)的采样信号。
[0017]图4为图三作为输入频谱，检测51kHz～53kHz频段(记为B频段)的相关结果，图中可知，结果中有较高的相关峰，结果错误。
[0018]图5为图三信号中B频段的放大结果，图中可知，B频段中有A频段的干扰。
[0019]图6为通过图二流程模拟出的B频段上来自A频段的干扰。
[0020]图7为经过图一流程后的相关结果，图中可知，经过对A频段泄漏干扰的消除，对B频段检测的相关结果中没有相关峰，结果正确。
具体实施方式
[0021]步骤一：提前保存各频段信号的最大值以及在其邻频的干扰信号。
[0022]步骤二：水下通信过程中，接收端ADC采样得到信号，经过傅里叶变换得到频谱，得到待测频段频谱，保存待测频段左右邻频的最大值，通过邻频最大值的变化，等比放大或缩小步骤一中保存的邻频干扰信号，并将左右邻频的干扰相加，得到总的邻频干扰信号。
[0023]步骤三：待测频段频谱与其本地样本相关计算，得到相关结果，计算总能量。
[0024]步骤四：步骤二中的邻频干扰信号进行与步骤三中的待测频段频谱相同的相关过程，计算邻频泄漏能量。
[0025]步骤五：步骤三能量减去步骤四能量即为待测频段实际信号与噪声的能量(大于等于0)，将步骤三的相关结果，按能量比例减小，近似得到待测频段实际信号与噪声的相关结果，达到抗邻频泄漏信号干扰的目的。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下多目标通信中的邻频干扰抑制方法，该方法在接收端模拟出邻频串漏信号，处理数据时，在能量意义上减去该段模拟信号，达到降低相邻频段串漏干扰的目的，其特征在于，所述的邻频干扰抑制方法包含以下步骤：(1)计算发射端信号各频段频域的本地样本并保存。(2)对邻频串漏干扰进行模拟：为了便于计算邻频串漏干扰强度，对邻频串漏干扰信号作出如下假设：当邻频存在目标信号时，该信号形式与发射端信号形式一致，幅度不同，可利用邻频信号的本地样本对该信号进行模拟。(3)在能量意义上减去邻频串漏干扰能量：由于接收端采样信号相位未知，因此不能直接对应减去待测频段上的邻频串漏干扰，故对待测频段信号进行整体调整，从能量意义上削弱邻频串漏干扰的影响。2.根据权利要求1所述的一种水下多目标通信中的邻频干扰抑制方法，其特征在于：所述的步骤(2)中利用邻频信号的本地样本对邻频串漏信号进行模拟的方法为：首先求得采样信号的频域，得到待测频段左邻频频谱实部和虚部的最大值，记为Max
Left
，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘恬佳，高天德，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：