[發明專利]一種針對無頻率跳變寬帶信號的分段降噪方法

在審

• 申請號: 201510480904.3
• 申請日: 2015-08-03
• 公開（公告）號: CN105024959A
• 公開（公告）日: 2015-11-04
• 發明（設計）人: 宋軍;劉云飛;王一雄
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 于忠洲

技術領域

本發明涉及一種信號降噪方法，尤其是一種針對無頻率跳變寬帶信號的降噪方法。

背景技術

目前，無頻率跳變的寬帶信號(如線性調頻信號，S型和多項式相位型非線性調頻信號等)廣泛應用于雷達、通訊及聲吶等領域，而工程應用中，噪聲總不可避免，在某些情況下，瞬時噪聲甚至可以完全淹沒信號，因此，高效、易于工程實現的降噪處理方法是此類信號處理領域的重要研究內容。

國內外針對無頻率跳變寬帶信號的降噪方法開展了大量研究，基于統計模型和時頻分析等方法不斷被提出(如小波變換和分數階傅里葉分析等)，并且降噪的效果也不斷提升。然而，這些方法基本都需要進行時頻變換和二維搜索，計算量非常大，對處理系統的運算能力和功耗都帶來了巨大挑戰。此外，隨著現代雷達、通訊及聲吶系統向高度集成化方向發展，系統要處理的任務越來越繁重，不可能分配過多的時間和資源用于降噪處理。因此，如何在保證降噪效果的前提下，研究計算量小、易于實時實現的針對無頻率跳變信號的降噪方法是當務之急。

發明內容

本發明要解決的技術問題是現有的無頻率跳變寬帶信號的降噪方法計算量較大，影響信號降噪處理效率。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種針對無頻率跳變寬帶信號的分段降噪方法，包括如下步驟：

步驟1，對含有噪聲的信號序列x(n),n＝0,…,N-1進行分段，形成分段后的信號集為：

x(n)＝{x₁(m),x₂(m),...,x_i(m),…,x_q(m)},i＝1,2,…,q,m＝0,1,…,M-1

式中，q為分段數，M為每段信號的樣本數，N為含有噪聲的信號序列總的樣本數；

步驟2，對每個分段信號x_i(m)分別進行快速傅里葉變換，并分別搜索獲得每個分段信號x_i(m)中最大模的譜線，同時確定各個最大模的譜線所對應的索引號k_i0；

步驟3，根據步驟2確定的各個索引號k_i0分別計算頻偏δ_i，然后根據各個頻偏δ_i將各個分段信號x_i(m)進行頻移得到相應的頻移信號x_i(m)；

步驟4，對各個頻移信號x_i(m)進行快速傅里葉變換，在頻域搜索獲得各個頻移信號x_i(m)種最大模的譜線，保留各個最大模的譜線以及與該最大模的譜線前后相鄰的各兩條譜線，其他譜線置0，得到各個處理后的頻域樣本，然后對各個處理后的頻域樣本做逆快速傅里葉變換，得到相應的重構信號

步驟5，對各個重構信號做逆向頻移得到逆頻移信號并對各個逆頻移信號進行首尾拼接，得到降噪后的原始信號x(n)。

采用將無頻率跳變信號進行分段方法，構建分段樣本，然后通過計算分段樣本的頻偏進行頻移，使每段信號的中心頻率靠近量化頻率點，其目的是使信號能量在頻域中盡量集中在少數幾條譜線，從而有效提高頻域降噪的效果；本發明的計算量主要集中在快速傅里葉變換，相比較現有技術中采用時頻分析法的二維搜索，本發明的計算量小、易于實現，有效地滿足了現代雷達、通信等領域信號處理實時性的要求，因此有效地解決了相應領域信號處理負荷量大和功耗高的問題，具備較高的工程應用價值。

作為本發明的進一步改進方案，在步驟1中，若信號序列總的樣本數N不能被每段信號的樣本數M整除，則在信號序列的尾部補0，以滿足q個分段中均有M個樣本；在步驟5中剔除步驟1中末端補零形成的樣本。采用在尾部補0能夠在N不能被M整除時仍確保q個分段中均有M個樣本，方便后期整體計算。

作為本發明的進一步限定方案，步驟3中頻偏δ_i的計算方法為：