[发明专利]一种基于信号能熵比的数字信号存在性检测方法

摘要

本发明公开了一种基于信号能熵比的数字信号存在性检测方法，属于无线通信系统的信号检测领域，涉及一种计算复杂度低，不需任何先验知识的数字信号存在性检测方法，该方法可以作为非合作通信的帧同步方法，用于解决未知发送方帧结构情况下的接收端信号粗同步问题，代替帧同步，进行信息的粗提取；本发明是一种基于信号能熵比的数字信号存在性检测方法。由于背景技术所提出的CME迭代算法需要多次迭代才能收敛，这将带来极高的计算复杂度。因此，本发明提出使用能熵比作为信号存在性的度量指标，通过设定门限，比较能熵比与门限的大小，无须迭代，一次比较即可判断一帧内有无信号，简化计算的复杂度，在较高信噪比下，信号存在性检测准确率较高。

主权项

1.一种基于信号能熵比的数字信号存在性检测方法，包括以下步骤：步骤1、对接收信号r(t)以采样频率Fs采样后得r(n)，设r(n)的数据长度为N，对r(n)分帧；具体分帧方法及参数设定如下：取t秒的数据为一帧，即帧长wlen＝t×Fs；帧与帧间的重叠率设为n％，即帧移为inc＝wlen‑wlen×n％；N长的数据总的分帧数为所以长度为N的接收序列r(n)分帧后变为[r₁(n),r₂(n)...r_i(n),...,r_fn(n)]，其中各元素表示一帧数据；步骤2、对各帧数据做快速傅里叶变换，取模值得能量谱Yi(k),i＝1,2,...,fn；k＝1,2,...,wlen；步骤3、计算各帧数据的能量，时域上能量计算方法为：EL_i＝log₁₀(1+AMP_i/a)，i＝1,2,...,fn，其中a是设定的常数；步骤4、计算各帧数据的谱熵值：一帧数据内的每个频率分量的归一化谱概率密度函数为:谱熵为：步骤5、计算各帧数据的能熵比：步骤6、设定双门限：门限的设定与各帧的能熵比有关，由能熵比经过运算得来；具体如下：求所有帧的能熵比的最大值Me以及初始均值eth，其中eth是前NIS帧的能熵比的均值，NIS是一个常数，表示信号段开始前噪声帧的长度；设定门限Th1为噪声段门限：Th1＝α1×(Me‑eth)+eth，设定门限Th2为信号段门限：Th2＝α2×(Me‑eth)+eth，α1,α2为常数且α1＜α2；步骤7、设置最大允许的噪声帧长度MaxSilence和最小的信号帧长度MinLen,开始信号段的端点检测；步骤8：信号段的端点检测；步骤8.1、初始化：信号帧计数Count＝0,状态标志Case＝0，噪声帧计数Silence＝0；步骤8.2、读入一帧数据的能熵比；步骤8.3、若Case＝0或1，比较该能熵比与信号门限Th2的大小；若大于Th2，表示检测到信号，Count增1，记录当前帧数作为信号起始帧位置，Case置为2，转步骤8.2；否则转步骤8.4；步骤8.4、比较能熵比与噪声门限Th1的大小，若大于Th1,表示可能存在信号，Count增1，Case置为1，转步骤8.2；否则转步骤8.5；步骤8.5、未检测到信号，转步骤8.1，否则转步骤8.6；步骤8.6、若Case＝2，比较能熵比与噪声门限Th1的大小，大于Th1,表示本帧数据依旧在信号段，Count增1，Case不变，转步骤8.2；否则转步骤8.7；步骤8.7、存在噪声，Silence増1；判断Silence是否达到最大允许噪声帧数，若未达到最大允许噪声帧数，则当前帧继续当作信号段的一部分，Count增1，Case不变，转步骤8.2；否则判断信号帧计数Count是否大于最小信号段帧数，若小于最小信号段帧数则检测到的信号段帧数太短，认为无信号，转步骤8.1；否则转步骤8.8；步骤8.8、信号段判断结束，记录结束帧的位置，信号段标志加1，准备检测下一信号段，转步骤8.1。