一种复值信号的非圆性检验方法、系统、设备及介质

本发明属于通信，特别是涉及一种复值信号的非圆性检验方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、现存文献中的信号处理算法，如频谱感知，波达方向定位，通常假设待处理的信号是圆信号。然而，在许多实际应用场景中，圆信号的假设是不合理的，例如二进制相移键控(bpsk,binary phase shift keying)、偏置正交相移键控(oqpsk,offset quadraturephase shift keying)、高斯最小相移键控(gmsk,gaussian minimum shift keying)和幅度移键控(ask,amplitude shift keying)等调制信号都呈现出非圆特性，即它们的补偿协方差不为0；在这种情况下，将非零补偿协方差这一特征用于算法设计可以显著提升信号处理算法的性能。另一方面，如果在圆信号处理过程中使用针对非圆信号的算法会导致算法的收敛速度变得十分缓慢，甚至失效。因此，设计一个鲁棒算法的重要前提就是要判断待处理信号是否具有非圆特性，可以通过复值信号非圆性的统计检验来实现。

2、目前，用于检验信号非圆性的算法主要包括glrt(generalized likelihoodratio test),lmpit(locally most powerful invariant test)和rt(roy’s test)。glrt方法是最流行的用于检测信号非圆性的统计量，但是由于需要进行特征值分解导致复杂度太高。lmpit算法在信号的非圆度较大时遭受性能衰减，而rt算法适用于只存在一个发送信号的情况。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种复值信号的非圆性检验方法、系统、设备及介质，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种复值信号的非圆性检验方法，包括：

3、步骤一：获取接收天线的采样信号，计算所述采样信号的采样相干矩阵；

4、步骤二：根据采样相干矩阵构建分离函数；基于所述分离函数的表达式计算检验统计量数据；

5、步骤三：设定门限阈值，对所述检验统计量数据和所述门限阈值进行比较分析，基于比较结果判断所述采样信号的特性。

6、可选的，所述采样信号具体为：

7、

8、式中，h0表示接收信号是圆信号，h1表示接收信号是非圆信号；x(n)表示在采样时刻n接收天线接收到的信号向量，u(n)表示在采样时刻n发送天线发送的非圆信号向量，w(n)表示在采样时刻n的噪声向量，n＝1,2,···,n为采样点数；h表示信道增益系数矩阵，u＝[u1,u2,···,up]表示发射天线发送的p个非圆信号。

9、可选的，计算所述采样信号的采样相干矩阵，具体包括：

10、计算所述采样信号的采样标准协方差矩阵和采样补偿协方差矩阵；基于所述采样标准协方差矩阵和采样补偿协方差矩阵计算所述采样信号的采样相干矩阵；其中，计算所述采样信号的采样相干矩阵的具体计算公式为：

11、

12、式中，为采样相干矩阵，为采样标准协方差矩阵，为采样补偿协方差矩阵。

13、可选的，根据采样相干矩阵构建分离函数，具体计算公式为：

14、

15、式中，jg为分离函数，g(·)是一维的单调递增或单调递减函数，λi(i＝1,2,···,m)为采样相干矩阵的典型相关系数，m为接收天线的数量。

16、可选的，基于所述分离函数的表达式计算检验统计量数据，具体计算公式为：

17、

18、式中，为采样相干矩阵，上标(·)η表示共轭转置符号，tr(·)为矩阵的秩；t为检验统计量数据，m为接收天线的数量，g(·)是一维的单调递增或单调递减函数，jg为分离函数，λi(i＝1,2,···,m)为采样相干矩阵的典型相关系数，m为接收天线的数量。

19、可选的，所述步骤三具体包括：

20、当所述检验统计量数据大于所述门限阈值时，所述采样信号为非圆信号；当所述检验统计量数据小于所述门限阈值时，所述采样信号为圆信号。

21、一种复值信号的非圆性检验系统，包括：

22、信号采集模块，用于获取接收天线的采样信号，计算所述采样信号的采样相干矩阵；

23、统计量计算模块，用于根据采样相干矩阵构建分离函数；基于所述分离函数的表达式计算检验统计量数据；

24、特性判断模块，用于设定门限阈值，对所述检验统计量数据和所述门限阈值进行比较分析，基于比较结果判断所述采样信号的特性。

25、一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行所述的一种复值信号的非圆性检验方法。

26、一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种复值信号的非圆性检验方法。

27、本发明的技术效果为：本发明的检验方法包括获取接收天线的采样信号，计算所述采样信号的采样相干矩阵；根据采样相干矩阵构建分离函数；基于所述分离函数的表达式计算检验统计量数据；设定门限阈值，对所述检验统计量数据和所述门限阈值进行比较分析，基于比较结果判断所述采样信号的特性。本发明充分利用圆信号和非圆信号在补偿协方差矩阵上的统计差异，能够精确地检测信号的非圆性，并且具有较低的计算复杂度。

技术特征：

1.一种复值信号的非圆性检验方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种复值信号的非圆性检验方法，其特征在于，所述采样信号具体为：

3.根据权利要求1所述的一种复值信号的非圆性检验方法，其特征在于，计算所述采样信号的采样相干矩阵，具体包括：

4.根据权利要求1所述的一种复值信号的非圆性检验方法，其特征在于，根据采样相干矩阵构建分离函数，具体计算公式为：

5.根据权利要求1所述的一种复值信号的非圆性检验方法，其特征在于，基于所述分离函数的表达式计算检验统计量数据，具体计算公式为：

6.根据权利要求1所述的一种复值信号的非圆性检验方法，其特征在于，所述步骤三具体包括：

7.一种复值信号的非圆性检验系统，其特征在于，包括：

8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据权利要求1-6中任一项所述的一种复值信号的非圆性检验方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的一种复值信号的非圆性检验方法。

技术总结本发明属于通信技术领域，并公开了一种复值信号的非圆性检验方法、系统、设备及介质，包括：获取接收天线的采样信号，计算所述采样信号的采样相干矩阵；根据采样相干矩阵构建分离函数；基于所述分离函数的表达式计算检验统计量数据；设定门限阈值，对所述检验统计量数据和所述门限阈值进行比较分析，基于比较结果判断所述采样信号的特性。本发明所述技术方案能够充分利用圆信号和非圆信号在补偿协方差矩阵上的统计差异，能够精确地检测信号的非圆性，并且具有较低的计算复杂度。技术研发人员：赖华东,关钊雄,刘洺辛,徐今强,罗朋受保护的技术使用者：广东海洋大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27