一种接收信号的处理方法、装置

1.本发明涉及电子信息通信技术领域，尤其涉及一种接收信号的处理方法、装置。


背景技术：

2.无/有线声、光、电等信号在通信、雷达、测控、侦察等系统有广泛的应用，这些接收信号的处理通常采用电信号的处理方式。但是，在同一频段内，当有多个频谱相互混叠的信号时、或有用信号与干扰信号频谱混叠时，传统的电信号处理方式难以通过滤波处理等方法实现信号的分离提取，信号的解调检测性能和抗干扰能力受限，该问题是电子信息通信领域一个亟待解决的难点问题。
3.以通信系统为例，当前，为进一步提高频谱利用率，一种技术发展趋势是：进一步减小频分信号之间的中心频率间隔、增大频分信号之间的频谱交叠度，且频分信号之间不再满足正交性等要求。这种情况下，信号的解调检测难度急剧增大，主要包括两个方面的原因：一是由于不同频率的信号之间不存在保护间隔，不能通过滤波的方式分离提取出不同频率的信号；二是由于不同频率信号之间不再具有正交性，不能依赖正交性直接解调检测不同频率的频分信号。此时，如何分离提取出单个不同频率的频分信号是一个亟待解决的问题。
4.光波是一种特殊的电磁波，并具有独特的传播特性，与光信号的傅里叶带宽无关，不同中心频率或中心波长的光信号在某一色散介质中具有不同的折射率。利用这一特性，将接收信号变换到光波段，利用光的色散特性，经色散传播后分可离提取出需要的信号，再进行进一步的解调检测处理，可提高系统的性能。


技术实现要素：

5.针对上述技术问题，本发明针提供了一种接收信号的处理方法、装置。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
7.一种接收信号的处理方法，包括以下步骤
8.步骤1，将接收信号调制到光波段，形成光载信号；
9.步骤2，将光载信号由激光器发送至高色散特性的色散介质，光载信号中不同中心频率的信号分量在色散介质中折射向不同的角度，经色散介质传播后得到出射光载信号；
10.步骤3，采集出射光载信号，并对其进行解调检测处理，所述解调检测处理可以是光域解调检测处理、或光电域联合解调检测处理。
11.进一步地，将所述接收信号调制到光波段时，采用单边带抑制载波的调制方式。
12.由于色散过程与信号的傅里叶带宽无关，仅与信号的中心频率或中心波长有关。当所述接收信号为频分复用信号时，调制后形成的光载信号经色散介质传播后，在一定的出射距离，光载信号中不同中心频率的信号分量将出射至不同空间区域，对应多路独立的不同中心频率的光载信号。当所述接收信号为有用信号与干扰信号混合的复合接收信号时，调制后形成的光载信号经色散介质传播后，在一定的出射距离，有用信号和干扰信号将
出射至不同空间区域，选取有用信号区域的光载信号进行解调检测。
13.进一步地，在步骤1中，先对所述接收信号在时间域上进行分段缩放处理，再将缩放后的接收信号调制到光波段，所述缩放处理指的是：对于时间长度为t的一段接收信号，将其在时间域上压缩为时间长度为t/n的接收信号，其中n值远大于1。
14.进一步地，所述的光波段指的是紫外光波段。
15.进一步地，所述接收信号的类型可以是无线电信号、有线电信号、声学信号、或光学信号。
16.本发明还公开了一种接收信号的处理装置，包括信号接收放大模块、电光调制模块、光学色散模块、解调检测模块。
17.其中：
18.信号接收放大模块，用于接收放大接收到的信号，并将接收信号转化为电信号；
19.电光调制模块，用于将信号接收放大模块输出的电信号调制到光波段，输出光载信号，并发送至光学色散模块；
20.光学色散模块，含色散介质，如三棱镜，用于色散传播光载信号，分离光载信号中包含的不同中心频率的信号分量；由于不同中心频率的信号分量具有不同的折射率，折射传播过程将偏向不同的角度，在一定的出射距离，不同中心频率的信号分量将出射至不同空间区域。
21.解调检测模块，用于解调检测出射至不同空间区域的光载信号，恢复信号中携带的信息，所述解调检测可以是光域解调检测、或光电域联合解调检测。
22.进一步地，所述接收装置还包括时间分段缩放模块，位于信号接收放大模块和电光调制模块之间，用于将时间长度为t的一段接收信号，在时间域上压缩为时间长度为t/n的接收信号，其中n值远大于1。
23.进一步地，电光调制模块中所述的光波段，特指紫外光波段。
24.本发明还公开了一种用于接收信号检测、或分析、或测量、或测试仪器设备，所述仪器设备包括本发明提供的接收信号的处理方法或装置。
25.本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质被配置成存储程序，所述程序被配置成执行所述的一种接收信号的处理方法。
26.与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
27.(1)传统接收信号的处理方法难以解调检测出频谱混叠的非正交频分复用信号。本发明提供的接收信号的处理方法，可先从接收信号中分离提取出所有的频分复用信号、再进行单独或联合解调检测处理，可实现对频谱混叠的非正交频分复用信号的分离提取和单独解调检测，避免了频分复用信号之间的干扰，可有效提高通信系统的解调检测性能和频带利用率。
28.(2)对于有意或无意的频谱混叠的干扰信号，采用本发明提供的接收信号的处理方法后，由于干扰信号的色散特性与有用信号不完全不同，可在一定程度上实现有用信号与干扰信号的分离，提高系统的抗干扰性能。需要说明的是，这一应用不局限于通信系统，可应用于雷达、导航等信号的接收处理，提升对应系统的抗干扰能力。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例及附图。
30.图1为本发明实施例提供一种接收信号的处理方法方法的示意性流程图；
31.图2为本发明实时例提供一种接收信号处理方法的信号分离提取过程示意图；
32.图3为本发明实施例提供一种接收信号的处理装置的组成示意图。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例及技术方案，都应属于本发明保护的范围。
34.实施例
35.图1为本发明实施例的一种接收信号的处理方法的示意性流程图。参照图1，接收处理方法包括：将接收信号变换到光波段；将变换后的光载信号发送至色散介质；采集出射后的光载信号，并对其进行解调检测处理。
36.接收信号为无线电通信信号，用r(t)表示，r(t)＝r1(t)+r2(t)，其中：r1(t)为中心频率是1ghz、速率是50mb/s的bpsk调制信号(带宽为100mhz)，r2(t)为中心频率是1.025ghz、速率是50mb/s的bpsk调制信号(带宽为100mhz)。接收处理过程具体包括以下步骤：
37.步骤1.将接收信号r(t)变换到光波段。
38.将接收信号r(t)分段划分为若干t＝1毫秒时长的分段信号，每一分段信号包含50000个调制符号；取n＝106，将每一段t＝1毫秒时长的信号缩放成t/n＝1纳秒时长的缩放分段信号，缩放分段信号中：r1(t)变为中心频率是1thz、带宽是100ghz的bpsk调制信号，r2(t)变为中心频率是1.025thz、带宽也是100ghz的bpsk调制信号。
39.采用单边带抑制载波的调制方式，将每一段1纳秒时长的缩放分段信号变换到320nm的紫外光波段，变换后的光载信号中r1(t)和r2(t)的中心频率间隔为25ghz。
40.步骤2.将变换后的光载信号发送至色散介质。
41.采用激光器等器件，将步骤1生成的紫外光载信号以一定角度发送向玻璃色散介质，光载信号在玻璃色散介质中色散传播。由于光载信号中r1(t)和r2(t)的中心频率不同(他们对应的光载信号波长不同)，其在玻璃色散介质中对应的折射率不同，r1(t)和r2(t)两个信号在玻璃色散介质中的传播折射角度不同，在一定传播距离之后，二者出射的空间位置不同，从而实现了频谱混叠信号的分离提取。
42.步骤3.对出射光载信号进行解调检测。
43.光载信号出射后，在一定的出射距离，r1(t)和r2(t)将形成两个空间上分离的光载信号，分别对两个空间上分离的光载信号进行采集，并对其进行解调检测处理，恢复出信号中携带的信息。
44.需要说明的是：在原始的无线电接收信号r(t)中，由于r1(t)和r2(t)中心频率间隔为25mhz，而r1(t)和r2(t)信号的带宽都是100mhz，两个信号频谱之间交叠75mhz，频谱交叠度为75％。本领域技术人员应该熟知，不能通过滤波处理和折射传播等方式将接收信号r(t)中的r1(t)和r2(t)分离出来，通过本发明提供的接收信号的处理方法，可以从接收信号r(t)中分离提取出r1(t)和r2(t)两个信号，图2为本发明实时例提供一种接收信号处理方法的信号分离提取过程示意图。
45.需要说明的是：本实施例仅为接收信号的处理方法的一种实施例，给定的一些参量数值并不是对本发明的限制，仅在于对发明实施例的说明。
46.本领域普通技术人员可以意识到，本实施例的方法可用于任意不同中心频率信号的分离，且允许信号频谱之间存在较大程度的混叠，该方法不仅限于本发明所述的频分复用信号接收处理。对于有意或无意的干扰信号，本发明提供的方法可以一定程度上实现有用信号与干扰信号的分离，进而抑制干扰，提高信扰比。
47.本领域技术人员应该熟知，对于完整接收信号的处理方法而言，本实施例所述步骤的仅为其中的一部分，完整的接收信号的处理方法还可包括但不局限于：滤波、放大、均衡、解码、解密等处理，为了描述的简洁性，在此不再赘述。基于此对该实施例进行的扩展、修改、完善都属于本发明保护的范围。
48.图3为本发明实施例提供一种接收信号的处理装置的组成示意图，包括信号接收放大模块、时间分段缩放模块、电光调制模块、光学色散模块、解调检测模块。其中：
①
信号接收放大模块，用于接收放大接收到的信号，并将接收信号转化为电信号；
②
时间分段缩放模块，用于将时间长度为t的一段接收信号，在时间域上压缩为时间长度为t/n的接收信号，其中n值远大于1；
③
电光调制模块，用于将信号接收放大模块输出的电信号调制到光频段，输出光载信号，并发送至光学色散模块；
④
光学色散模块，用于色散传播光载信号，分离光载信号中包含的不同中心频率的信号分量，在一定的出射距离，不同中心频率的信号分量将出射至不同空间区域；
⑤
解调检测模块，用于解调检测出射至不同空间区域的光载信号，恢复信号中携带的信息。
49.本领域的技术人员应当能够认识到：所述装置包含的功能模块，可被配置为实施例提供的方法过程的功能模块，用于实现对接收信号的处理，为了描述的简洁性，不再对所述功能模块的配置过程进行描述。
50.在本发明的实施例中，还提供了一种用于接收信号检测、或分析、或测量、或测试仪器设备，所述仪器设备包括本发明提供的接收信号的处理方法或装置。
51.在本发明的实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质被配置成存储程序，程序被配置成执行上述的实施例的方法。
52.本领域的技术人员应当能够认识到：基于本实施例提供的技术方案，通过修改、扩展，可应用于有用信号与干扰或噪声信号的部分或完全分离，进而抑制干扰或噪声，提高接收信号的信扰/噪比。
53.本领域的技术人员应当能够认识到：基于本实施例提供的技术方案，通过修改、扩展，可应用到雷达系统、有线通信系统、导航系统、测控系统、声学系统、光学系统等，这些扩展和修改都属于本发明保护的范围。
54.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。
55.本领域普通技术人员可以意识到，结合本发明中所公开的实施例描述的各示例的模块及方法步骤，能够以模拟电路、数字处理芯片、光电/电光学器件、软件代码或者四者的结合来实现，为了清楚地说明模拟电路、数字处理芯片、光电/电光学器件、软件代码的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以何种方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
56.在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置、设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块单元或组件可以结合或者可以集成成为另一个模块单元，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的、光的或其它的形式连接。
57.作为分离部件说明的模块单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块单元来达到本发明实施例方案的目的。
58.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个模块单元中，也可以是各个模块单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上模块单元集成在一个模块单元中。上述集成的模块单元既可以采用模拟或数字光电硬件电路的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
59.集成的模块单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或数字处理芯片执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、硬盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、高速缓存存储器、电可编程rom(eprom)存储器，电可擦除可编程rom(eeprom)存储器、寄存器、快闪存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

技术特征：
1.一种接收信号的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将接收信号调制到光波段，形成光载信号；步骤2，将光载信号由激光器发送至高色散特性的色散介质，光载信号中不同中心频率的信号分量在色散介质中折射向不同的角度，经色散介质传播后得到出射光载信号；步骤3，采集出射光载信号，并对其进行解调检测处理。2.根据权利要求1所述的接收信号的处理方法，其特征在于，步骤1中所述将接收信号调制到光波段时，采用单边带抑制载波的调制方式。3.根据权利要求1、或2所述的接收信号的处理方法，其特征在于，先对所述接收信号在时间域上进行分段缩放处理，再将缩放后的接收信号调制到光波段，所述缩放处理指的是：对于时间长度为t的一段接收信号，将其在时间域上压缩为时间长度为t/n的接收信号，其中n值远大于1。4.根据权利要求1-3任意一项所述的接收信号的处理方法，其特征在于，所述光波段指紫外光波段。5.一种接收信号的处理装置，其特征在于：包括信号接收放大模块、电光调制模块、光学色散模块、解调检测模块；其中：信号接收放大模块，用于接收放大接收到的信号，并将接收信号转化为电信号；电光调制模块，用于将信号接收放大模块输出的电信号调制到光波段，输出光载信号，并发送至光学色散模块；光学色散模块，含色散介质，用于色散传播光载信号，分离光载信号中包含的不同中心频率的信号分量，在一定的出射距离，不同中心频率的信号分量将出射至不同空间区域；解调检测模块，用于解调检测出射至不同空间区域的光载信号，恢复信号中携带的信息。6.根据权利要求5所述的接收信号的处理装置，还包括时间分段缩放模块，位于所述信号接收放大模块和电光调制模块之间，用于将时间长度为t的一段接收信号，在时间域上压缩为时间长度为t/n的接收信号，其中n值远大于1。7.一种用于接收信号检测、或分析、或测量、或测试仪器设备，其特征在于所述仪器设备包括所述接收信号的处理方法或装置。8.一种计算机可读存储介质，其特征在于计算机可读存储介质被配置成存储程序，程序被配置成执行所述接收信号的处理方法。

技术总结
本发明公开了一种接收信号的处理方法，属电子信息通信技术领域。步骤包括：将接收信号变换到光波段，形成光载接收信号；将光载接收信号发送至色散介质，光载接收信号在色散介质中色散传播；采集出射光载接收信号，并对其进行解调检测处理。本发明还提供一种用于实现本发明接收信号处理方法的装置。本发明提供的方法、装置可应用于不同中心频率接收信号的分离提取、有用信号与干扰信号的分离等，可处理无/有线电信号、声学信号、光学信号等类型的接收信号，可应用到通信、导航、测控、雷达等系统。雷达等系统。雷达等系统。


技术研发人员：康家方 王红星 毛忠阳 刘传辉 刘锡国 陆发平 刘晓
受保护的技术使用者：中国人民解放军海军航空大学
技术研发日：2023.05.29
技术公布日：2023/8/24