[發明專利]低信噪比脈沖噪聲環境下的自適應非整數時延估計方法

在審

• 申請號: 201810417008.6
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108768560A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 劉文紅;李均浩
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: H04B17/364
• 分類號: H04B17/364
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

本發明提供了一種低信噪比脈沖噪聲環境下的自適應非整數時延估計方法，其特征在于，包括以下步驟：對觀測序列進行自共變和互共變運算，將共變序列進行相關法時延估計，得到時延估計值的整數位，作為LMPFTDE算法的迭代初始值；然后將共變序列作為LMPFTDE算法的輸入信號，在最小平均p范數準則下迭代得到非整數時延估計值；用收斂過程迭代時延值的中位數作為時延估計值。在本發明中，觀測序列經過共變處理消弱了不相關噪聲影響，增強了信噪比，脈沖性噪聲也得到抑制，同時保留信號間相關信息；觀測序列經過共變處理后，信號長度增加一倍，可以進行更多次迭代，更多的迭代值參考可以使時延估計值更接近真實值。

技術領域

本發明涉及一種低信噪比脈沖噪聲環境下的自適應非整數時延估計方法，屬于微弱信號的自適應處理技術領域。

背景技術

基于α穩定分布建模噪聲的時延估計算法中，共變算法、分數低階協方差法、共變相關法能夠對時延估計整數位進行估計。共變相關法首先對輸入信號求自共變序列和互共變序列，共變運算能夠抑制脈沖噪聲，提高信噪比，同時保留原信號間的相位信息，在低信噪比脈沖噪聲環境中，共變相關法估計精度高于協方差法和相關法。

有兩種方法可以提高時延估計的分辨率：一種方法是插值；另一種方法是直接估計出非整數時延。基于最小平均p范數的非整數時間延遲估計方法稱為LMPFTDE算法，可以直接對時間延遲真值為非整數采樣間隔的情況進行估計。時延估計過程為：用一個系數為sinc采樣函數的濾波器來擬合時間延遲，對時間延遲和信噪比兩個因素來進行濾波器權系數的修正；運用松弛法，將其解耦轉化為兩個一維的優化問題，分為兩級級聯：一級用于適應信噪比的變化，另一級用于跟蹤時間延遲；在一定的時間延遲范圍內，代價函數為單峰函數，有唯一的最小值，采用最速下降法，利用梯度技術，并以誤差信號的瞬時值代替統計平均將時間延遲和信噪比分別進行迭代，以求得最優解。

對一些低頻信號進行時延估計，若采樣頻率只滿足采樣定理，分數位的誤差對定位影響很大；提高信號的采樣率能夠提高時延估計的分辨率，但相關峰值就不尖銳，不易找到峰值的位置。

LMPFTDE算法的代價函數為多峰函數，但時延值在D-0.5與D+0.5之間，D為時延真值，代價函數是單峰的。所以需要其他算法首先對時延值整數位進行準確的估計，作為LMPFTDE算法迭代初始值。

發明內容

本發明的目的是：利用共變相關法對LMPFTDE算法的時延值整數位進行準確的估計。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種低信噪比脈沖噪聲環境下的自適應非整數時延估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、對兩個接收信號x₁(n)和x₂(n)求互共變序列R_c12，對接收信號x₁(n)求自共變序列R_c11，接著將互共變序列R_c12、自共變序列R_c11當作等效的時間序列作為LMPFTDE算法的輸入信號，用相關法時延估計對互共變序列R_c12、自共變序列R_c11先進行時延估計值整數位估計，將得到的估計值作為LMPFTDE算法時延值迭代的初值；

步驟2、將互共變序列R_c12作為LMPFTDE算法的輸入信號，在最小平均p范數準則下迭代得到非整數時延估計值；

步驟3、用收斂過程迭代時延值的中位數作為時延估計值，得到更高分辨率的時延估計值。

在本發明中，觀測序列經過共變處理消弱了不相關噪聲影響，增強了信噪比，脈沖性噪聲也得到抑制，同時保留信號間相關信息；觀測序列經過共變處理后，信號長度增加一倍，可以進行更多次迭代，更多的迭代值參考可以使時延估計值更接近真實值。

附圖說明