[发明专利]一种基于分组极差图的微弱信号检测方法

权利要求书

1.一种基于分组极差图的微弱信号检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、计算接收信号的功率谱：对过采样后的接收信号进行快速傅里叶变换，并进一步计算，得到功率谱；

步骤2、提取功率谱的极差谱：将功率谱样本分成L组，并提取每组的最大最小值之差构成极差谱；

步骤3、将极差谱转化为图：将极差谱转化为具有N₀个顶点的图G；

步骤4、计算图的GINI系数及相应的阈值：计算反映图的各顶点度数分布均匀度的GINI系数GI，以此为判决指标，并设置相应的阈值η；

步骤5、比较判决：通过将GINI系数GI与阈值η进行比较，判断信道中是否存在信号；

所述步骤1具体如下：

将经过路径损耗的传输信号s(t)和加性高斯白噪声n(t)组成的连续时间接收信号r(t)表示为：

r(t)＝s(t)+n(t)

其中

式中，ξ(δ)代表第δ个信息符号样本，g(t)表示在一个持续时间为T₀的时刻内携带一个信息样本的连续时间波形，g(t-δT₀)表示第δ个码元对应的脉冲；在接收端，r(t)以采样频率被过采样，Q是过采样因子；

K个连续接收信号样本的集合表示为：

r(k)＝s(k)+n(k)

式中，k＝0，1，...，K-1是离散时间序列，n(k)是均值为0方差为σ²的离散时间加性高斯白噪声样本，s(k)是经过路径损耗的传输信号样本；

信号检测结果包含以下两种情况：

H₀：信道中不存在信号；

H₁：信道中存在信号；

在这两个假设下的传输模型如下：

H₀：r(k)＝n(k)

H₁：r(k)＝s(k)+n(k)

由此，定义功率谱为：

其中，K是接收信号样本数，M是快速傅里叶变换点数；

所述步骤2具体如下：

将功率谱样本R_i(m)分成L组，并提取每组的最大最小值的差为其分组极差谱Z_i(l)：

Z_i(l)＝(z_i0，z_i1，...，z_i，L-1)，i＝0，1

式中，z_il，l＝0，...，L-1是经尺度参数和位置参数归一化后的极差样本；

所述步骤3具体如下：

将分组极差谱Z_i(l)作为输入信号，首先将输入信号样本归一化到区域[0，1]，再通过均匀量化转换成图形G(V，E)，图的顶点集V和边的集合E用下式表示：

其中，和N₀分别表示顶点数和量化级数；

所述步骤4具体如下：

设GI₀和GI₁分别是H₀和H₁，图的GINI系数，定义为：

式中，d_ij表示在H_i假设下，经过升序排列后的第j个顶点的度，即

T_i表示在H_i假设下，图的总顶点度数，

设置适当的阈值η用以进行判决；

所述步骤5中，将图的GINI系数GI与阈值η进行比较，若GI＜η，则判为H₀，否则，判为H₁。