專利名稱：一種基于周期圖的無線信號檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于認(rèn)知無線電技術(shù)領(lǐng)域，具體運用于空白數(shù)字電視頻段感知中對低功耗無線麥克風(fēng)信號的檢測。
背景技術(shù)：
美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)規(guī)定電視空白頻段感知設(shè)備要能檢測出信號強(qiáng)度為-107dbm的無線麥克風(fēng)信號。在如此低的信號強(qiáng)度下，由于雜散輻射、泄露、交調(diào)等引起的窄帶干擾與麥克風(fēng)信號很相似，現(xiàn)有的檢測方法沒有將窄帶干擾與無線麥克風(fēng)信號進(jìn)行區(qū)分而導(dǎo)致了極高的虛警率，這使得可用空白電視頻段的數(shù)目急劇下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基于周期圖的無線麥克風(fēng)信號檢測方法，用于解決現(xiàn)有的無線麥克風(fēng)信號檢測方法中存在的無法將窄帶干擾與無線麥克風(fēng)信號進(jìn)行區(qū)分而導(dǎo)致了極高的誤警率的問題，這極大地提高了可用空白電視頻段的數(shù)目。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種基于周期圖的無線麥克風(fēng)信號檢測方法，包括兩大步驟步驟1 獲得檢測所需的時域數(shù)字信號將天線模塊接收到的信號送到低噪聲放大器中，放大信號，經(jīng)過帶通濾波器，其帶寬可以根據(jù)實際需要進(jìn)行調(diào)整，接著將濾波后的信號送入正交下變頻器，以所選電視頻段內(nèi)的頻點作為本振頻率對信號進(jìn)行下正交變頻處理，進(jìn)而得到IQ兩路信號，然后讓兩路信號分別通過一定帶寬的低通濾波和增益控制器，將出來的IQ兩路信號送入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，最后將模數(shù)轉(zhuǎn)換器出來的兩路數(shù)字信號送入時域信號預(yù)處理模塊中，在該模塊中完成對信號的接收、下采樣、下變頻、IQ合并以及存儲等處理，進(jìn)而我們獲得了檢測所需的時域數(shù)字信號。步驟2 在頻域完成對麥克風(fēng)信號的檢測對步驟1得到的時域數(shù)字信號進(jìn)行頻譜掃描獲得待檢測的頻點，利用快速傅里葉變換(FFT)算法計算獲得M段待檢測頻點的時域信號的頻域值，接著計算出M段頻域信號
的周期圖的平均值，然后對平均值進(jìn)行預(yù)處理。對預(yù)處理后平均值進(jìn)行^ /2」點的圓周移
權(quán)利要求
1.一種基于周期圖的無線麥克風(fēng)信號檢測方法，其特征在于，包括獲得M段頻域信號，通過對頻域信號預(yù)處理及移位處理后，得到移位向量，估計移位向量的均值與協(xié)方差矩陣，找出所述向量的最大值點或其附近的較大值點，以其為中心左右各取若干點，組成信息向量計算獲得所述信息向量^的判決統(tǒng)計量Τρ，通過預(yù)定方法模擬或計算獲得門限值Y，根據(jù)所述判決統(tǒng)計量Tp與所述門限值γ的比較結(jié)果判決獲得的M段頻域信號是否為無線麥克風(fēng)信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，獲得M段頻域信號包括通過離散傅里葉變換或快速傅里葉變換算法將檢測所需的M段不重疊或部分重疊的時域數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成頻域信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，頻域信號預(yù)處理包括計算獲得M段待檢測頻域信號的周期圖，再對M段周期圖取平均值，并對所述平均值進(jìn)行消除頻偏的預(yù)處理。對所述平均值進(jìn)行消除頻偏的預(yù)處理包括以下步驟步驟1 利用M段周期圖的平均值估計出噪聲方差，并找出所述平均值中最大的兩個元素；步驟2 將步驟1中得到的最大的兩個元素代入到理論均值表達(dá)式中獲得待檢測信號的頻偏；步驟3 將步驟2得到的頻偏估計值代入到理論均值表達(dá)式中估計出待檢測信號的信噪比。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在消除頻偏預(yù)處理中，對噪聲方差ο2的估計包括以下方法利用儀器(如頻譜分析儀)進(jìn)行測量，即選擇一段只有噪聲的頻段測量出當(dāng)前噪聲的功率；或者根據(jù)得到的周期圖，選擇一段只有噪聲的頻段，利用中位數(shù)、取均值等方法估計出噪聲功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在消除頻偏預(yù)處理中，對信噪比的估計包括以下方法利用儀器(如頻譜分析儀)測量出一定帶寬下信號加噪聲的總功率，同時再測出噪聲的功率，進(jìn)而可以估計出信噪比；或者根據(jù)得到的周期圖，選擇一段只有噪聲的頻段，利用中位數(shù)、取均值等方法估計出噪聲功率，再用類似方法估計出一定帶寬下信號的總功率，進(jìn)而可以估計出信噪比。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，移位處理完成對預(yù)處理后周期圖的平均值進(jìn)行移位并組成移位向量；根據(jù)得到的噪聲方差和信噪比估計值、M以及信號頻域樣本的長度計算出移位向量的均值和協(xié)方差矩陣；并找出移位向量中的最大值點或其附近的較大值點，并以其為中心左右各取若干個點，組成信息向量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，計算獲得判決統(tǒng)計量Tp包括利用判決理論，計算獲得判決統(tǒng)計量，通過預(yù)定方法模擬或計算獲得門限值Y，根據(jù)Tp與γ的比較結(jié)果給出判決，即如果Tp ≤ Y，則為窄帶干擾，否則為無線麥克風(fēng)信號。
8.一種基于周期圖的無線麥克風(fēng)信號檢測裝置，包括天線模塊、低噪聲放大器、帶通濾波器、下變頻至中頻或基帶模塊、低通濾波器、增益控制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和時域信號預(yù)處理模塊，其特征在于，天線模塊的信號輸出端與低噪聲放大器的信號輸入端連接，低噪聲放大器的信號輸出端與帶通濾波器的信號輸入端連接，帶通濾波器的信號輸出端與下變頻至中頻或基帶模塊的信號輸入端連接，下變頻至中頻或基帶模塊的信號輸出端與低通濾波器的信號輸入端連接，低通濾波器的信號輸出端與增益控制器的信號輸入端連接，增益控制器的信號輸出端與模數(shù)控制器的信號輸入端連接，模數(shù)控制器的信號輸出端與時域信號預(yù)處理模塊的信號輸入端連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述天線模塊為甚高頻和特高頻頻段接收天線，所述下變頻至中頻或基帶模塊包括根據(jù)要檢測的電視頻段設(shè)置本振的頻率，通過正交下變頻器將信號下變頻至中頻或基帶。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述低通濾波器的帶寬需大于或等于一個電視頻段帶寬的一半，所述增益控制器包括根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器所需的電壓或電流能手動或自動調(diào)整輸出電壓值或電流值，所述時域信號預(yù)處理模塊用于通過可編程芯片或軟件實現(xiàn)兩大功能一是對IQ兩路信號的接收、下采樣、下變頻、合并以及存儲等處理；二是為其他模塊如本振、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、USB芯片等提供所需的控制信號。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于周期圖的無線麥克風(fēng)信號檢測方法，它解決了現(xiàn)有檢測方法無法將窄帶干擾與無線麥克風(fēng)信號進(jìn)行區(qū)分的問題。該方法包括通過天線模塊、射頻前端模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊以及時域信號預(yù)處理模塊來獲得檢測所需的時域數(shù)字信號；在頻域完成對麥克風(fēng)信號的檢測，即計算獲得M段待檢測時域數(shù)字信號的周期圖的平均值，并對平均值進(jìn)行移位處理得到移位向量，估計出移位向量的均值和協(xié)方差矩陣，找出移位向量中的最大值點，并以所述最大值點為中心左右各取若干個點，組成信息向量；利用判決理論，對信息向量計算獲得判決統(tǒng)計量；通過預(yù)定方法模擬或計算出門限值，如果所述判決統(tǒng)計量小于所述門限值，則為窄帶干擾，否則為無線麥克風(fēng)信號。
文檔編號H04B17/00GK102571237SQ201110459578
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者孫歡歡, 張文逸, 張韜韜 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)