一种低旁瓣随机跳频脉冲信号的调制方法

摘要

一种低旁瓣随机跳频脉冲信号的调制方法，涉及一种跳频脉冲信号的调制方法。解决了传统低旁瓣的随机跳频脉冲信号调制方法存在局部精确寻优能力差，收敛速度慢而导致随机跳频脉冲信号调制速度慢的问题，本发明先求出随机跳频脉冲信号的自相关函数，利用自相关函数计算随机跳频脉冲信号的偏差函数计算初始化频率组合，将初始化频率组合带入偏差函数获得最优初始频率组合再加入随机扰动，更新偏差函数，对更新的偏差函数进行检测，利用偏差函数值最大值点对应的时刻按梯度原理对频率组合进行a阶段频率调整，直到相邻两个阶段获得的偏差函数的旁瓣水平的差值小于设定门限时停止频率组合更新，完成随机跳频脉冲信号调制。本发明适用于信号调制领域。

主权项

一种低旁瓣随机跳频脉冲信号的调制方法，其特征在于，它的调制方法由以下步骤实现： 步骤一、待调制的随机跳频脉冲信号s(t)根据公式： 求出待调制的随机跳频脉冲信号s(t)的自相关函数χ(τ)，其中，T为脉冲宽度，N为随机跳频脉冲信号s(t)在一个信号周期内脉冲的个数，f_n为在该信号周期内的第n个脉冲的频率,f_m为在该信号周期内的第m个脉冲的频率； 步骤二、将步骤一获得的自相关函数χ(τ)，根据公式： E(τ)＝[χ(τ)‑d(τ)]²    (2) 获得待调制的随机跳频脉冲信号的偏差函数E(τ)，其中，d(τ)为具有期望旁瓣结构特点的目标函数； 步骤三、利用公式： 在[0,2]内依次以步进值为0.1选择21次k值，获得21组初始化频率组合；式中，N为一个信号周期内的脉冲个数，B为随机跳频脉冲信号的带宽，i为迭代次数； 步骤四、将获得的21组初始化频率组合分别代入步骤二中获得的待调制的随机跳频脉冲信号的偏差函数E(τ)，共获得21个偏差函数E(τ)，将其中旁瓣水平最低的偏差函数E(τ)对应的初始频率组合作为最优初始频率组合f_0,1、f_0,2、…、f_0,N； 步骤五、向步骤四求出的最优初始化频率组合f_0,1、f_0,2、…、f_0,N依次对应加入微小随机扰动c₁、c₂、…、c_N，获得非对称的最优初始化频率组合；所述微小的随机扰动c₁、c₂、…、c_N中的c₂、…、c_N‑1服从均值为零且均方差为B/(20N)的正态分布，c₁和c_N的值为零； 步骤六、将步骤五获得的非对称的最优初始化频率组合代入步骤二获得的待调制的随 机跳频脉冲信号的偏差函数E(τ)，获得更新后待调制的随机跳频脉冲信号的偏差函数E(τ)； 步骤七、检测步骤六中更新后待调制的随机跳频脉冲信号的偏差函数E(τ)输出的峰值点，得到除去主峰点后待调制的随机跳频脉冲信号的偏差函数E(τ)的峰值，同时检测偏差函数E(τ)在主瓣宽度预设值D处的输出值，比较该输出值与除去主峰点后待调制的随机跳频脉冲信号的偏差函数E(τ)的峰值获得最大值，从而获得最大值对应的时刻τ_i,max； 步骤八、将偏差函数E(τ)的最大值对应的时刻τ_i,max按梯度原理对频率组合进行a个阶段的频率调整，a为大于等于1的正整数，每个阶段获得一组调整后的频率组合，共获得a组调整后的频率组合； 获得a组调整后的频率组合的方法为： 步骤A、将偏差函数E(τ)的最大值对应的时刻τ_i,max，根据公式： 获得当前频率组合的调整量Δf_i,j为第j个脉冲第i次迭代的频率调整量；式中η为步进因子，为第i次迭代的频率组合；步骤B、利用步骤A获得的当前频率组合的调整量根据公式：对频率组合进行L次更新，L＝100，按最速下降法对步进因子η进行选择，通过公式： 对频率组合进行L次调整，获得L个频率组合的调整量L＝100，对每次调整获得的最大频率调整量进行统计并求均值，获得L个最大频率调整量的均值M；步骤C、以作为最大调整量，将带入公 式(4)，对频率组合进行Q次梯度调整，Q≥100，对应获得Q个频率组合的调整量的并利用公式对频率组合进行更新，获得Q个频率组合；步骤D、将步骤C获得的Q个频率组合分别代入待调制的随机跳频脉冲信号的偏差函数E(τ)，获得Q个偏差函数E(τ)，记录Q个偏差函数E(τ)中出现旁瓣水平的最优的结果，获得偏差函数E(τ)的精英保留曲线，直至连续W(W＝100)次未出现水平度更低的结果时此阶段调整结束，选择偏差函数E(τ)中出现旁瓣水平的最优结果的频率组合作为第a阶段调整后的频率组合，步骤九、将步骤八获得的a组调整后的频率组合代入步骤二获得的待调制的随机跳频脉冲信号的偏差函数E(τ)，获得a个偏差函数E(τ)； 步骤十、判断步骤九获得的a个偏差函数E(τ)相邻两个偏差函数E(τ)的旁瓣水平的差值是否小于设定门限ΔPSL，如果判断结果为是，则停止频率组合更新，将更新后的频率组合作为调制结果，完成随机跳频脉冲信号调制；否则，令a＝a+1，进行下一阶段调整，返回执行步骤八。