1.一种基于时间反演和空间分集的信号检测方法,其特征在于,包括:S1:在信号发送端设置测性能门限ρ;
S2:信号发送端利用发送天线向环境发送探测信号,合法接收端的接收天线接收到探测信号;
S3:合法接收端接收到探测信号后,对信号进行时间反演处理,得到时反信号;
S4:合法接收端将时反信号发送给信号发送端,并在信号发送端做空间分集处理;
S5:对空间分集信号进行NP准则检测,得到检测概率PnD;将得到的检测概率与测性能门限进行比较;
若PnD≥ρ,检测性能已经满足期望,得到检测结果;
若PnD<ρ,检测性能不满足期望,进行下一步;
S6:将时反信号进行时间反演逆处理,得到优化后的探测信号,并返回步骤S2;
其中,ρ表示测试性能门限,NP表示奈曼皮尔逊检测算法,PnD表示检测概率,n表示进行迭代的次数。
2.根据权利要求1所述的一种基于时间反演和空间分集的信号检测方法,其特征在于,信号发送端采用M根发送天线,合法接收端采用N根接收天线;通过信道估计获得信号发送端与合法接收端的信道冲击响应,信道冲击响应的表达式为:其中,L表示可识别多径条数, 表示送天线m到合法接收端接收天线n的第l个抽头的幅度, 表示发送天线m到合法接收端接收天线n的第l个抽头的时延;每个信道 是独立同分布的循环对称高斯随机变量,其均值为0,方差为
3.根据权利要求1所述的一种基于时间反演和空间分集的信号检测方法,其特征在于,信号发送端发送的探测信号采用相互正交波形,波形的表达式为:其中,sm表示第m个发送天线所发出的信号, 表示第m′个发送天线所发出的信号;
合法接收端的第n个接收天线接收到的信号为:
其中,i表示迭代的次数,i∈{1,2,…,n},L表示可识别多径条数,M表示发送天线数,N表示接收天线数, 表示信道冲击响应,v(t)表示白噪声, 表示目标运动对接收信号产生的相位变化,ωc表示载波角频率, 表示信号从第m个发送天线到第n个接收天线在第l条路径经过运动目标后产生的多普勒频移。
4.根据权利要求1所述的一种基于时间反演和空间分集的信号检测方法,其特征在于,所述时间反演处理的过程包括:信号在接收端进行时间取逆,再进行共轭运算以及能量归一化;最后得到时间反演处理后的时反信号为: 将时反信号发送给发送端;发送端接收到的信号为:由于信号 的往返路径相同,时间反演对有用信号的有聚
焦作用,即增强了检测信号的能量;
由于信号 的往返路径不
相同,这部分信号视为互相关,其取值很小,只取第一项用作主要的到达信号;则表达式为:其中,k表示能量归一化因子,*表示共轭运算符,i表示迭代的次数,i∈{1,2,…,n},表示信号从第m个发送天线到第n个接收天线在第l条路径的路径增益, 表示信号从第n个接收天线到第m个发送天线在第l′条路径的路径增益, 表示发送信号, 表示由于目标运动所产生的相位变化,k表示能量归一化因子, 表示信号从第m个发送天线到第n个接收天线在第l条路径经过运动目标后产生的多普勒频移, 表示信号从第m个发送天线到第n个接收天线在第l条路径的时延, 表示信号从从第n个接收天线到第m个发送天线在第l′条路径的,w(t)表示高斯白噪声。
5.根据权利要求1所述的一种基于时间反演和空间分集的信号检测方法,其特征在于,所述空间分集处理的过程包括:步骤1:令 当多径足够大时,根据中心极限定理,Gl,i为正态分布,则
步骤2:由于Gl,i为正态分布,则有均值和方差的表达式为:
由均值和方差的表达式可得 是服从 分布,其中 是自由度为2的卡方分布,方差 则有
步骤3:令 根据步骤1和步骤2得到的表达式求得:
步骤4:根据步骤3求出的 将信号用二元假设法进行排列,即:
其中,i表示迭代的次数,i∈{1,2,…,n},Gl,i表示路径增益的平方与运动所产生的相位乘积之和,ul,i表示均值,Φl,i表示方差, 表示信号从第m个发送天线到第n个接收天线在第l条路径的路径增益, 表示由于目标运动所产生的相位变化, 表示信号从第m个发送天线到第n个接收天线在第l条路径的时延, 表示信号从第m个发送天线到第n个接收天线在第l条路径经过运动目标后产生的多普勒频移,CN(.)复高斯分布, 表示,表示自由度为2的卡方分布,δα表示路径增益的标准差,k表示能量归一化因子,L表示可识别多径条数,M表示发送天线数,N表示接收天线数,t表示时间,y表示接收信号,z表示目标信号,w表示噪声,H0表示目标未出现运动,H1表示目标出现了运动。
6.根据权利要求1所述的一种基于时间反演和空间分集的信号检测方法,其特征在于,所述空间分集信号进行NP准则检测的过程包括:S41:确定空间分集信号的似然比litr,即:
S42:根据似然比litr求出虚警概率PiFA,即:
S43:根据虚警概率PiFA求出重传后的判决门限ηtr,判决门限的表达式为:S44:根据似然比li,tr、虚警概率Pi,FA以及判决门限ηi,tr求出最后的检测概率PiD;
S45:检测概率PiD越大,其对应的信号性能越好;
其中,i表示迭代的次数,i∈{1,2,…,n},ltr表示似然比,δn表示噪声分布的标准差,表示自由度为2MN的卡方分布,δα表示路径增益分布的标准差,y表示接收信号, 表示在没有目标运动下的似然比,H0表示目标未出现运动,H1表示目标出现了运动,ηtr表示重传后的判决门限, 表示自由度为2MN的卡方分布的反累积分布函数,PD表示最后的检测概率。
7.根据权利要求6所述的一种基于时间反演和空间分集的信号检测方法,其特征在于,所述最后的检测概率PiD的表达式为:其中,L表示可识别多径条数,M表示发送天线数,N表示接收天线数,Λ为迭代系数,其值取决于迭代次数。