[发明专利]稀疏信道下基于能量集中的水声前导信号检测方法

摘要

本发明提出了提出一种稀疏信道下基于能量集中度(EC)的水声前导信号检测方法，应用于稀疏信道下的水声通信系统，降低前导信号误检率，提高检测率，提高系统的检测性能，提高系统通信效率。本发明通过稀疏信号重构以及OMP算法，估计了几个重要元素（分量）的能量集中度用以判定稀疏信号是否重构成功，可应用与水声通信、水声定位跟踪、军事、航海远洋、雷达、声纳中。相较于现有技术有以下优点：1.本发明在加性高斯白噪声以及不同类型干扰下都具有很强的鲁棒性；2.相较于基于匹配滤波器的检测技术，本发明在多径信道下有较好的检测性能；3.相较于其它现有技术，本发明在复杂多变的实际水下环境中表现出较为理想的检测性能。

主权项

一种稀疏信道下基于能量集中度(EC)的水声前导信号检测方法，其特征在于：所述方法包括：步骤1、频带搬移及采样：首先将接收到的带通信号进行频率搬移得到基带信号x(t)，然后对基带信号x(t)以基带采样率B进行采样，其中B为指定带宽，采样间隔为Ts＝1/B；步骤2、块检测：在n时刻取N个连续接受样本组成数据块x[n]，x[n]＝[x[n‑N+1],···,x[n]]h,其中x[n]∈CN×1，并且块大小N大于模板大小NT，NT＝信号时长T/采样间隔Ts；对每个数据块进行检测，利用字典矩阵Φ对检测数据块x[n]进行OMP信号重构；步骤3、初始化残差、索引集：假设信道稀疏度为K，则需要在字典矩阵中找到K个字典条目组成索引向量集合用于信号重构。首先用观测量初始化残差量r0＝x[n]，并初始化索引集为空集，令迭代计数器i＝0，所述观测量即检测块；步骤4、寻找能量贡献路径，索引字典条目，找到索引值ti，更新索引集；步骤5、剔除相关路径，得到估计信号并更新残差；在经历有限次迭代后，执行步骤6；否则，设置i＝i+1并返回步骤4；步骤6、计算能量集中度EC得到本次检测结果：当有信号发送时，由于水下多径信道具有稀疏性，重构信号与x[n]匹配，其能量集中在前几个码元。计算能量集中度如下式：若ζ[n]＞ΓEC表明检测到信号，若ζ[n]＜ΓEC表明未检测到信号，其中ΓEC为检测门限值；到此，一个数据块样本检测完成；步骤7、窗口滑动，检测下一个数据块。