[发明专利]一种面向卫星频谱态势生成的底噪拟合与消除方法

说明书

本发明公开了一种面向卫星频谱态势生成的底噪拟合与消除方法，包括底噪数据拟合、底噪消除、态势预测三个部分，底噪数据拟合是将频谱数据进行排序进行信号阈值设定，频谱数据中高于阈值的认为是信号，低于阈值的认为是底噪，从而分离出底噪数据，对分离出的底噪进行多项式拟合；底噪消除是将原始信号数据减去根据拟合函数得出的底噪数据，实现底噪消除；态势预测是根据离线频谱数据训练完毕的模型对在线频谱数据进行频谱占用状态的预测。本方法可以提升卫星频谱对噪底起伏的适应能力，从而提高频谱态势预测的准确度。

技术领域

本发明涉及认知无线电卫星通信技术领域，具体的说是一种面向卫星频谱态势生成的底噪拟合与消除方法。

背景技术

随着无线智能设备的迅速发展和普及，频谱资源在无线通信中显得尤为珍贵，同时由于频谱分配策略，导致很大一部分频谱在一段时间内未被有效地利用，处于闲置状态。频谱的稀缺性和低利用率促进了相关研究，认知无线电技术是被认为是提高频谱利用率的有效方法之一，通过频谱感知技术，认知用户可以使用已被授权的频谱资源或者在不干扰授权用户的情况下，与之共享同一个频谱资源。

目前，国内外对各类通信系统中的干扰检测和抑制做了深入的研究，但关于卫星频谱数据的底噪消除的内容较少，现有的方法首先使用EMD方法求得各尺度残余分量的斜率信号；其次采用阈值化方法去除斜率信号中的噪声，其中噪声阈值采用中位数绝对离差方法求得。另一种方法就是对每一条频谱数据首先使用傅里叶级数拟合出该条数据的噪声基底以降低其对频谱感知的影响，然后对处理后的频谱进行能量检测，证明了五阶傅里叶级数能够利用部分底噪较为准确的还原出完整的频谱底噪，如公告号为CN109257128公开了一种基于傅里叶级数拟合去噪的频谱信号识别方法及系统，使用去噪方法和能量识别法的结合应用，能够排除信号波形对基线拟合的干扰，可以准确的识别频谱的使用情况。

近年来，卫星通信被广泛的应用到宇宙观测、远距离通信、科研等众多领域，已经在各个研究领域都得到了广泛的应用并取得了显著的成果，但有时候会遭受到一些有意或无意的干扰。抑制干扰的现有技术如CN110149134A公开了一种基于频谱感知的多馈源卫星干扰抑制方法，具体为多馈源卫星接收端M个接收馈源接收到的连续感知数据，经滤波采样后，得到M×L维的基带等效离散时间信号矩阵X；根据得到的基带等效离散时间信号矩阵X使用频谱感知判断干扰信号是否存在；如果干扰信号存在，根据线性约束最小方差准则，使用已知的目标信号角θ0和目标信号自相关矩阵RXX生成波束成形矢量ω；使用该波束成形矢量对基带等效离散时间信号向量X进行处理，通过该方法能够完成自适应的对卫星复杂信号进行抑制。但是目前，信号干扰在频谱资源监测系统中表现为有规律的底噪，而且待检测卫星频谱中的噪声基底往往起伏较大，这提高了频谱信号参数感知的难度。因此对卫星频谱数据进行底噪拟合和消除是可行的、合理的。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种面向卫星频谱态势生成的底噪拟合与消除方法，可以提升卫星频谱对噪底起伏的适应能力，从而提高频谱态势预测的准确度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明是一种面向卫星频谱态势生成的底噪拟合与消除方法，包括底噪数据拟合、底噪消除、态势预测三个部分，具体步骤如下：

步骤1，底噪数据拟合：包含原始频谱信号分离出底噪和对底噪进行多项式拟合两个模块，分别为a:每得到一帧频谱数据并得到阈值，设定频谱信号中功率值大于阈值的部分有信号存在，并去除该部分就得到没有信号频段的底噪；b：对保留下的频谱数据进行多项式拟合，得到该条频谱数据完整的底噪信息；

步骤2，底噪消除：用原始频谱信号数据减去拟合得到的底噪数据，即没有噪声的实际频谱信号；

步骤3，态势预测：通过对拟合去噪后的频谱数据的一个频点的数据集进行神经网络训练，来预测未来时间段频点的态势。

本发明的进一步改进在于：步骤1中，底噪数据拟合的过程具体包括如下步骤：