[發明專利]非合作PSK水聲通信信號多小波基自動優選基帶解調方法

有效

• 申請號: 202011078782.2
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112333123B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 方世良;張昌文;方衍;安文威
• 申請（專利權）人: 南京世海聲學科技有限公司
• 主分類號: H04L27/22
• 分類號: H04L27/22;H04B13/02;H04B11/00
• 代理公司: 南京樂羽知行專利代理事務所(普通合伙) 32326
• 代理人: 李玉平

本發明公開了一種非合作PSK水聲通信信號多小波基自動優選基帶解調方法，獲取待處理的多種小波分析結果模值對多種小波分析結果的模值進行平滑處理；對平滑處理結果進行降序排列；基于碼速率與采樣頻率預估優選長度；計算用于優選小波基的質量評價因子；提取最大質量評價因子對應的序列號以及相應的優選結果。本發明針對水聲通信信號容易在水聲信道作用下產生畸變以及非合作參數未知等難點，利用PSK信號小波變換后位于碼元跳變點時的模值發生突變的特性，通過優選最優的一組小波分析估計結果，可在非合作條件下，實現能自主適應較寬參數范圍內不同PSK信號的基帶碼估計，運算量小，實用性強，適合對信號進行實時處理。

技術領域

本發明涉及一種非合作PSK水聲通信信號多小波基自動優選基帶解調方法，通信和信號處理技術領域。

背景技術

相移鍵控(Phase Shift Keying，PSK)調制技術在水聲通信與探測領域已得到廣泛應用，其特點是利用載波的相位變化傳遞信息，而振幅和頻率保持不變。PSK信號的截獲檢測與參數估計技術是通信與水聲對抗中的研究熱點與難點，PSK信號的解調是非合作截獲處理的重要部分，并且是PSK信號參數估計的難點。

在非合作條件下，由于缺乏相關的先驗信息，難以恢復出完全同頻同相的相干載波。且參數估計誤差會對相干解調的性能產生較大影響。因此，目前常規的相干解調對于非合作條件下的PSK信號不太適用。而采用非相干解調會給解調性能帶來一些損失。

由于水聲信道的復雜性，需要通過一種變換實現PSK信號從非平穩信號到平穩信號的轉變，進行后續處理。小波分析是常用的一種時頻分析方法，能夠利用可伸縮和平移的可變視窗，聚焦信號的各處細節從而實現時頻域處理，被廣泛的應用于信號處理中。小波變換具有細節化和局部分析的能力，可以保留細節的瞬時特征，實現較為理想的時頻局部特征分析。因此，可以利用小波分析能夠檢測相位跳變的特點來估計產生相位跳變的位置，進而完成PSK信號的解調工作。

對于帶寬較高的PSK信號，在非合作條件下，難以選擇合適的一種小波基來適應不同參數的信號，需要不同的小波來實現，此時采用多種小波基能夠提升解調的性能。但在小波分析過程中，采用不同的小波基函數往往會有不同的估計結果，對于不同小波檢測相位跳變的性能是未知的。此外，各種小波對不同信號參數的適應性不同，難以自動判斷哪種小波分析結果更優。因此，針對不同小波基分析結果制定一種自動優選方法是非合作條件下PSK信號基帶解調的難點。

發明內容

發明目的：針對現有技術中存在的問題與不足，本發明提供估計結果精度高、運算量較小且適應低信噪比環境的非合作PSK水聲通信信號多小波基自動優選基帶解調方法。

技術方案：一種非合作PSK水聲通信信號多小波基自動優選基帶解調方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取由采集到的水聲通信的離散信號序列x(n)，n＝0,1,2,…,N-1，經不同的小波基函數進行小波變換產生的多種小波分析結果的模值W_i(n)，i＝1,2,…,m，n＝0,1,2,…,N-1。m為用于小波分析的小波種類總數，i為對應的小波種類，N為采集的離散信號序列長度。

步驟2：對各種所述小波分析結果的模值W_i(n)，i＝1,2,…,m，進行平滑處理，得到平滑處理后的序列y_i(n)，i＝1,2,…,m。

步驟3：對所述平滑處理后的序列y_i(n)，i＝1,2,…,m，進行降序排列，得到序列y'_i(n)，i＝1,2,…,m。

步驟4：基于水聲通信的離散信號的碼速率與采樣頻率預估優選長度其中，B為前期估計的碼速率，f_s為信號的采樣頻率。

步驟5：通過計算序降序排列后列前M個較大值的總和與序列平均值的比值，作為質量評價因子Ar_i，用來表現相位跳變處的模值突變特性。比值越大，對于跳變點的檢測越明顯。