[發明專利]一種基于非線性最小二乘法的ZPW-2000信號解調方法

有效

• 申請號: 201811451854.6
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109639612B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 武曉春;戈壁舟
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 主分類號: H04L27/14
• 分類號: H04L27/14;H04L27/10;H04L27/00
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心代理有限公司 62100
• 代理人: 馬英

1.一種基于非線性最小二乘法的ZPW-2000信號解調方法，其特征在于，該方法的實現目的為尋求以下價值函數的最大值：

式中，分別為載頻頻率f₀、低頻頻率f₁估計值；x＝[x(0) x(1) x(2) L x(N-1)]^T為接收信號采樣序列；N為采樣序列長度，序列下標從0開始；[·]^T為矩陣轉置符號；Z為下文定義的ZPW-2000信號近似模型矩陣形式中的參數矩陣；

依據ZPW-2000信號的傅立葉級數展開形式，定義ZPW-2000信號s(n)的近似模型如下：

式中，L為近似模型中頻率分量個數，本發明令L＝5；ω_l，l＝1,2,...,L為近似模型中各頻率分量的頻率值，其定義為ω_l＝2π(f₀+(l-3)f₁)T_s，T_s為接收信號采樣間隔；A_l，l＝1,2,...,L和分別為近似模型中各頻率分量的幅值和相位；a_l，l＝1,2,...,L和b_l，l＝1,2,...,L共同組成近似模型中各頻率分量的系數，它們與A_l及的關系為：ZPW-2000信號近似模型的矩陣形式定義如下：

式中，為近似模型序列；Z為參數矩陣，定義如下：

Z＝[c(ω₁) c(ω₂) L c(ω_L) s(ω₁) s(ω₂) L s(ω_L)] (5)

式中，c(ω_l)，l＝1,2,...,L和s(ω_l)，l＝1,2,…,L分別為近似模型中各頻率分量的余弦、正弦序列，對于頻率分量ω_l，c(ω_l)和s(ω_l)的定義分別如下：

c(ω_l)＝[1 cos(ω_l) cos(2ω_l)L cos(ω_l(N-1))]^T (6)

s(ω_l)＝[0 sin(ω_l) sin(2ω_l)L sin(ω_l(N-1))]^T (7)

α為近似模型中各頻率分量的系數向量，定義如下：

α＝[a₁ a₂ L a_L -b₁ -b₂ L -b_L]^T (8)

為求解價值函數的最大值，基于非線性最小二乘法的ZPW-2000信號解調方法的步驟為：

A.計算解調過程中與接收信號不相關的參數，以全局變量的形式存入內存；

B.依次提取內存中針對粗估計的144種載頻、低頻配置方案對應的參數，采用高斯消元法求解信號在不同載頻、低頻配置方案下各頻率分量幅值，并計算相應的價值函數值；依據各頻率分量幅值特征，排除不符合ZPW-2000信號頻譜特征的載頻、低頻配置方案，在剩余方案中，選取價值函數值最大者對應的載頻、低頻值作為粗估計結果；

C.提取內存中針對網格搜索的相關參數中與載頻、低頻粗估計結果相對應的參數；采用FFT快速構造網格搜索所需的中間變量，采用高斯消元法求解信號在不同載頻、低頻配置方案下各頻率分量幅值，并計算相應的價值函數值；選取價值函數值最大者對應的載頻、低頻值作為網格搜索結果；

D.在網格搜索結果附近，采用二維二分搜索算法搜尋價值函數峰值位置，獲得載頻、低頻精確估計值及對應的各頻率分量幅值；

E.匯總估計結果，通過條件判斷，判斷接收信號是否為ZPW-2000信號以及信號是否受到干擾，輸出載頻、低頻及提示信息。