本發(fā)明涉及一種基于信號(hào)間交叉項(xiàng)的非正交橢圓球面波信號(hào)檢測(cè)方法，屬于信息傳輸。

背景技術(shù)：

1、隨著社會(huì)向數(shù)字化發(fā)展，信息傳輸速率呈指數(shù)增長(zhǎng)，依據(jù)埃德霍姆規(guī)律，到2030年信息傳輸量將達(dá)到tb級(jí)，如何實(shí)現(xiàn)高頻譜效率的信息傳輸，儼已成為b5g/6g通信研究熱點(diǎn)。為應(yīng)對(duì)日益增加的信息傳輸需求，相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)家從增加用于信息傳輸?shù)男盘?hào)維度角度出發(fā)，將“非正交”思想引入通信信號(hào)波形設(shè)計(jì)，多載波超奈奎斯特傳輸(multi-carrierfaster-than-nyquist,mftn)、基于橢圓球面波信號(hào)的非正交波形調(diào)制(nonorthogonalshape?modulation?with?prolate?spheroidal?wave?functions，nsm-pswfs)、非正交多址接入(non-orthogonal?multiple?access,noma)等非正交調(diào)制和接入技術(shù)相繼被提出，有效提高了系統(tǒng)頻譜效率，極具應(yīng)用價(jià)值和推廣前景。特別是將具有最佳時(shí)頻能量聚集度的pswfs信號(hào)作為基礎(chǔ)波形的nsm-pswfs，其不僅具有高頻譜效率的優(yōu)勢(shì)，還具有高時(shí)頻能量聚集性的優(yōu)勢(shì)，非常符合b5g/6g通信信號(hào)波形設(shè)計(jì)需求可作為b5g/6g一種潛在的波形方案。

2、然而，由于nsm-pswfs用于信息傳輸?shù)膒swfs信號(hào)不再嚴(yán)格正交，在進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)時(shí)不同支路相互干擾，存在信號(hào)檢測(cè)性能低的難題，這也是非正交調(diào)制和接入技術(shù)面臨的共性問(wèn)題。圍繞如何降低非正交pswfs信號(hào)間干擾，白化變換、串行干擾消除、功率域復(fù)用等處理相繼被引入，降低了pswfs信號(hào)間干擾對(duì)系統(tǒng)誤碼性能的影響。但因上述處理依據(jù)的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量仍舊是通過(guò)相干檢測(cè)獲得，非正交pswfs信號(hào)在整個(gè)時(shí)間區(qū)間、頻域區(qū)間內(nèi)的能量均會(huì)對(duì)信號(hào)造成干擾，是在繼承能量域“全局”干擾的基礎(chǔ)上降低信號(hào)間干擾。因此，若能夠采用能量域“局部”特征作為檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，即先在檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量層面降低信號(hào)間干擾，再結(jié)合上述白化變換等處理技術(shù)，則有望更大程度上降低非正交pswfs信號(hào)間的干擾。前期研究發(fā)現(xiàn)，不同階pswfs信號(hào)的在時(shí)頻域的能量分布特性不同，特別是能量聚集不同，這為探索基于“局部”特征的非正交pswfs信號(hào)檢測(cè)提供了可能([1]橢圓球面波信號(hào)間交叉項(xiàng)時(shí)頻分布特性研究[j].電子與信息學(xué)報(bào),2017,39(6):1319-1325.)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提出一種新的基于信號(hào)間交叉項(xiàng)的非正交橢圓球面波信號(hào)檢測(cè)方法，充分發(fā)揮和利用pswfs信號(hào)在時(shí)頻二維能量域上的時(shí)頻分布特性，將信號(hào)檢測(cè)由時(shí)域/頻域單個(gè)能量域拓展到時(shí)頻二維能量域，并利用時(shí)頻域局部區(qū)域能量進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)降低非正交信號(hào)間干擾、提升非正交pswfs信號(hào)檢測(cè)性能。本發(fā)明提供的信號(hào)檢測(cè)方法與現(xiàn)有非正交pswfs信號(hào)采用的相干檢測(cè)方法相比([1]基于pswf框架的非正交脈沖波形調(diào)制方法[j].電子學(xué)報(bào),2016,44(3):620-626.[2]基于功率復(fù)用的橢圓球面波函數(shù)非正交調(diào)制方法[j].航空學(xué)報(bào),2019,40(9):323102-323102.[3]基于串行干擾消除的非正弦系統(tǒng)解調(diào)方法[j].電波科學(xué)學(xué)報(bào),2013,28(5):112-124.)，本發(fā)明提供的非正交pswfs信號(hào)檢測(cè)方法具有更優(yōu)的系統(tǒng)誤碼性能。

2、本發(fā)明一種基于信號(hào)間交叉項(xiàng)的非正交橢圓球面波信號(hào)檢測(cè)方法將信號(hào)檢測(cè)由時(shí)域/頻域單個(gè)能量域拓展到時(shí)頻二維能量域，利用在時(shí)頻域利用信號(hào)間交叉項(xiàng)局部特征作為檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，對(duì)非正交橢圓球面波函數(shù)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，其特殊之處在于包括以下步驟：

3、步驟1)利用信號(hào)接收裝置接收經(jīng)過(guò)信號(hào)傳輸?shù)臋E圓球面波調(diào)制信號(hào)；

4、步驟2)構(gòu)建一組與接收到的橢圓球面波調(diào)制信號(hào)時(shí)長(zhǎng)、帶寬參數(shù)相同的橢圓球面波信號(hào)，作為本地模板信號(hào)；

5、步驟3)計(jì)算所述接收裝置接收的調(diào)制信號(hào)與所述本地模板信號(hào)間的交叉項(xiàng)；

6、步驟4)計(jì)算交叉項(xiàng)在頻域中心頻率處的能量密度值，并將其作為時(shí)頻域特征檢測(cè)量進(jìn)行判決檢測(cè)，并解調(diào)不同支路橢圓球面波信號(hào)加載的信息。

7、優(yōu)選的，所述橢圓球面波調(diào)制信號(hào)是：不同支路橢圓球面波信號(hào)與調(diào)制符號(hào)在時(shí)域相乘、線性疊加產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)；

8、優(yōu)選的，所述不同支路橢圓球面波信號(hào)自身間交叉項(xiàng)能量密度峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)頻率處，對(duì)所述接收裝置接收的調(diào)制信號(hào)與所述本地模板信號(hào)間的交叉項(xiàng)在時(shí)域進(jìn)行積分，作為時(shí)頻域特征檢測(cè)量；對(duì)所述不同支路橢圓球面波信號(hào)自身間交叉項(xiàng)、所述接收裝置接收的調(diào)制信號(hào)與本地模板信號(hào)間的交叉項(xiàng)進(jìn)行離散化處理，獲取不同支路橢圓球面波信號(hào)自身間交叉項(xiàng)對(duì)應(yīng)矩陣a、接收裝置接收的調(diào)制信號(hào)與所述本地模板信號(hào)間的交叉項(xiàng)對(duì)應(yīng)矩陣b，計(jì)算不同支路橢圓球面波信號(hào)自身間交叉項(xiàng)在不同時(shí)刻的能量密度峰值對(duì)應(yīng)向量c，并將矩陣b除以向量c得到向量d，并將不同支路橢圓球面波信號(hào)自身間交叉項(xiàng)能量密度峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)頻率在向量d中對(duì)應(yīng)的數(shù)值作為時(shí)頻域特征檢測(cè)量。

9、優(yōu)選的，述步驟1)的具體步驟為：對(duì)不同支路橢圓球面波信號(hào)自身間交叉項(xiàng)、接收裝置接收的調(diào)制信號(hào)與所述本地模板信號(hào)間的交叉項(xiàng)進(jìn)行離散化處理，獲取不同支路橢圓球面波信號(hào)自身間交叉項(xiàng)對(duì)應(yīng)矩陣a，即：

10、

11、所述接收裝置接收的調(diào)制信號(hào)與所述本地模板信號(hào)間的交叉項(xiàng)對(duì)應(yīng)矩陣b，即：

12、

13、式中，為第i支路pswfs信號(hào)，ai,j為交叉項(xiàng)的在時(shí)頻域第j時(shí)刻、第i頻率處的能量密度值，m為交叉項(xiàng)在頻域的離散化點(diǎn)數(shù)，n為交叉項(xiàng)在時(shí)域的離散化點(diǎn)數(shù)。

14、優(yōu)選的，所述步驟2)的具體步驟為：計(jì)算不同支路橢圓球面波信號(hào)自身間交叉項(xiàng)在不同時(shí)刻的能量密度峰值對(duì)應(yīng)向量c，即當(dāng)為0階pswfs信號(hào)，則即對(duì)交叉項(xiàng)離散化之后，其能量密度峰值點(diǎn)頻率在第p行，相應(yīng)的交叉項(xiàng)在第p行、不同列出現(xiàn)能量峰值。

15、優(yōu)選的，所述步驟3)的具體步驟為：將矩陣b除以向量c得到向量d，即當(dāng)為0階pswfs信號(hào)：

16、

17、優(yōu)選的，所述步驟4)的具體步驟為：將不同支路橢圓球面波信號(hào)自身間交叉項(xiàng)能量密度峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)頻率在向量d中對(duì)應(yīng)的數(shù)值作為時(shí)頻域特征檢測(cè)量，當(dāng)為0階pswfs信號(hào)，由于其能量密度峰值點(diǎn)頻率在第p行，其時(shí)頻域特征檢測(cè)量為bp，為便于后續(xù)區(qū)分，采用這種檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量時(shí)，稱其為基于信號(hào)間交叉項(xiàng)的非正交pswfs信號(hào)檢測(cè)方法(有濾波處理)。

18、本發(fā)明基于信號(hào)間交叉項(xiàng)的非正交橢圓球面波信號(hào)檢測(cè)方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下

19、有益效果：

20、相對(duì)于傳統(tǒng)相干檢測(cè)在時(shí)域/頻域單一能量域進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，本發(fā)明僅時(shí)頻二維能量域進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，將信號(hào)檢測(cè)依據(jù)一維特性拓展為利用二維特性，增加了用于信號(hào)檢測(cè)的特性維度，為探索研究包含pswfs信號(hào)在內(nèi)的通信信號(hào)檢測(cè)提供了新思路，也為探索研究二維域信號(hào)檢測(cè)新機(jī)理提供了參考依據(jù)；

21、相對(duì)于傳統(tǒng)相干檢測(cè)利用時(shí)域/頻域“全局”能量進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，本發(fā)明僅利用時(shí)頻域“局部”能量進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，能夠降低對(duì)信號(hào)檢測(cè)造成干擾的噪聲能量；

22、相對(duì)于傳統(tǒng)相干檢測(cè)，在pswfs信號(hào)非正交情況下，本發(fā)明有效降低了非正交pswfs信號(hào)間干擾、具有更優(yōu)的系統(tǒng)誤碼性能。