一种基于非参数核函数的短时突发通信信号检测方法

摘要

本发明属于通信信号盲检测技术领域，尤其涉及一种基于非参数核函数的短时突发通信信号检测。本发明通过高斯核函数来拟合概率密度函数比，采取最小化估计概率密度比与真实概率密度比的误差函数方法，将概率密度比的估计问题转化为一个凸优化问题，从而实现概率密度函数比的精确估计。利用得到的估计概率密度比函数构造Pearson距离得到信号的检测函数曲线，对检测函数曲线采用峰值搜索方法得到突发信号的起始点和终止点。本发明针对突发模式下的通信信号进行检测，能够精确地判断信号的起始点和终止点，为后续的信号处理提供了更多的先验信息，在非协作模式下对于信号的检测提供了更有效的处理手段，特别是突发模式通信通常处于非平稳信道。

主权项

一种基于非参数核函数的短时突发通信信号检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、对接收机接收到的模拟信号进行采样，得到信号时间序列y[n]，其中，n是不为零的自然数；S2、用滑窗在S1所得y[n]上截取样本，构造样本向量Y(n)，所述滑窗长度为k，其中，k≥1，k是自然数；S3、根据样本向量Y(n)构造两个Hankel矩阵，具体如下：$\begin{array}{c}\psi \left(n\right)=\begin{array}{}\end{array}\left[\begin{array}{cccc}Y\left(n\right)& Y(n+1)& ...& Y(n+N-1)\end{array}\right]\\ \psi (n+N)=\left[\begin{array}{cccc}Y(n+N)& Y(n+N+1)& ...& Y(n+2N-1)\end{array}\right]\end{array},$所述Hankel矩阵中每个列向量Y(t)＝[y(t)y(t+1)…y(t+k‑1)]^T为一个样本，其中，4k≤N≤6k，t＝n；S4、用高斯模型对S3所述两个Hankel矩阵进行估计，得到两个Hankel矩阵的样本的概率密度比其中，l在[1,2,3...,N]中遍历取值，为高斯核函数，σ为高斯宽度，p(Y)为样本矩阵Ψ(n)的概率密度函数，p'(Y)为样本矩阵Ψ(n+N)的概率密度函数，θ＝(θ₁,θ₂,...,θ_N)^T为模型参数，上标T表示矩阵转置；S5、最小化真实密度比函数与估计的密度比函数的二阶误差$J\left(Y\right)=\frac{1}{2}\int p^{\prime }\left(Y\right){(r\left(Y\right)-g(Y;\theta ))}^2\mathrm{dY},$即$\underset{\theta \in R^N}{\min }[\frac{1}{2}{\theta }^T\hat{H}\theta -{\hat{h}}^T\theta +\frac{\lambda }{2}{\theta }^T\theta ],$得到凸优化问题的解同时得到密度比函数的估计其中，是为了规范化的目的，参数λ≥0，是一个N维向量，的第l个元素是是一个N×N矩阵，第(l,l')个元素是${\hat{H}}_{l,l^{\prime }}=\frac{1}{N}\underset{j=1}{\overset{N}{\Sigma }}K({Y^{\prime }}_j,Y_l)K({Y^{\prime }}_j,Y_{l^{\prime }}),l^{\prime }\in \{\mathrm{1,2},...,N\},$Y_i,Y_j表示Hankel矩阵的不同列向量；S6、根据交叉验证算法得到的最优值，以此求得最优概率密度比函数估计S7、计算样本矩阵Ψ(n)和样本矩阵Ψ(n+N)的概率密度比函数的Pearson距离$\overline{\mathrm{PE}}={\overline{\mathrm{PE}}}_b+{\overline{\mathrm{PE}}}_f,$其中，${\overline{\mathrm{PE}}}_b=-\frac{1}{2N}\underset{j=1}{\overset{N}{\Sigma }}\hat{g}{\left(Y_j\right)}^2+\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}\hat{g}\left({Y^{\prime }}_i\right)-\frac{1}{2}$是Ψ(n)作为概率密度比的分子，Ψ(n+N)作为概率密度比的分母时，是Ψ(n+N)作为概率密度比的分子，Ψ(n)作为概率密度比的分母时；S8、通过对的峰值搜索得到突发信号的起始点和终止点，其中，是作为短时突发信号的检测函数，具体如下：S81、对标准化后进行峰值搜索，滤除中的毛刺，得到L个最大峰值点，设置峰值滤波器门限为S82、设置峰值间隔门限τ，当S81所述最大峰值点中相邻的点间隔小于τ，即|n_m‑n_m‑1|＜τ，滤除第m个峰值点n_m，滤除峰值处理后剩下的峰值点即为突发信号的起始点和终止点，其中，m∈[1,L]，30≤τ≤50。