一種聯(lián)合方差修正的信號(hào)檢測(cè)與時(shí)域定位方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信號(hào)檢測(cè)技術(shù)，尤其涉及一種聯(lián)合方差修正的信號(hào)檢測(cè)與時(shí)域定位方 法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 利用信號(hào)特征和噪聲功率等信息，按照一定的準(zhǔn)則對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，以 判定有用信號(hào)是否存在的技術(shù)，稱為信號(hào)檢測(cè)技術(shù)。信號(hào)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，如認(rèn)知 無(wú)線電中應(yīng)用信號(hào)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行頻譜感知，以檢測(cè)周圍的頻譜空穴，可以為認(rèn)知用戶提供 可利用的頻譜資源。
[0003] 現(xiàn)有的信號(hào)檢測(cè)技術(shù)，主要包括匹配濾波器檢測(cè)，循環(huán)平穩(wěn)特征檢測(cè)和能量檢測(cè)。
[0004] 匹配濾波器檢測(cè)的準(zhǔn)則是使得輸出信噪比最大，它是在信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)掌握到接收 信號(hào)先驗(yàn)信息的情況下一種有效的檢測(cè)方法。若是系統(tǒng)所掌握的先驗(yàn)信息不準(zhǔn)確，則匹配 濾波器的檢測(cè)性能將急劇下降。
[0005] 循環(huán)平穩(wěn)特征檢測(cè)主要是針對(duì)調(diào)制后的信號(hào)具有類似于周期性的性質(zhì)而設(shè)計(jì)的 信號(hào)檢測(cè)方法。該檢測(cè)方法具有較強(qiáng)的抵抗噪聲功率不確定性的能力，并且在低信噪比的 條件下也具有很好的檢測(cè)性能，但其計(jì)算復(fù)雜度遠(yuǎn)大于匹配濾波器檢測(cè)和能量檢測(cè)。
[0006] 能量檢測(cè)通過(guò)計(jì)算信號(hào)在特定頻段內(nèi)的能量值，并且與預(yù)先設(shè)定的檢測(cè)門限值進(jìn) 行比較，從而獲得判決結(jié)果。能量檢測(cè)具有簡(jiǎn)單易行、檢測(cè)速度快、無(wú)需預(yù)先知道接收信號(hào) 的結(jié)構(gòu)就能夠獲得判決結(jié)果等特點(diǎn)。
[0007] 能量檢測(cè)方法因其簡(jiǎn)單易行與檢測(cè)速度快等特點(diǎn)成為了信號(hào)檢測(cè)技術(shù)中最常用 的方法之一。本發(fā)明的發(fā)明人在研宄本發(fā)明的技術(shù)方案時(shí)，認(rèn)為傳統(tǒng)的能量檢測(cè)方法易受 噪聲不確定性的影響，檢測(cè)準(zhǔn)確率較低。并且，傳統(tǒng)的能量檢測(cè)方法只能檢測(cè)信號(hào)是否出 現(xiàn)，并不能精確定位信號(hào)出現(xiàn)的起始位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的能量檢測(cè)方法因容易受到 噪聲不確定性的影響而無(wú)法精確定位信號(hào)起始位置的不足。
[0009] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例首先提供了一種聯(lián)合方差修正的信號(hào)檢 測(cè)與時(shí)域定位方法，包括：對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行訓(xùn)練，獲得能量統(tǒng)計(jì)量門限值和方差統(tǒng)計(jì)量門限 值；對(duì)樣本信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得離散的采樣信號(hào)集合；對(duì)所述離散的采樣信號(hào)集合進(jìn)行分 段，獲得多個(gè)采樣信號(hào)子集合；獲得每個(gè)采樣信號(hào)子集合的能量統(tǒng)計(jì)量和方差統(tǒng)計(jì)量；采 用聯(lián)合方差統(tǒng)計(jì)量修正的信號(hào)能量檢測(cè)方法，根據(jù)所述能量統(tǒng)計(jì)量與能量統(tǒng)計(jì)量門限值、 或者所述能量統(tǒng)計(jì)量與能量統(tǒng)計(jì)量門限值以及所述方差統(tǒng)計(jì)量與方差統(tǒng)計(jì)量門限值，判斷 每個(gè)采樣信號(hào)子集合中是否包含有用信號(hào)；根據(jù)所有包含有用信號(hào)的采樣信號(hào)子集合，確 定有用信號(hào)的時(shí)域起始位置的置信區(qū)間；在所述置信區(qū)間內(nèi)對(duì)有用信號(hào)的時(shí)域起始位置進(jìn) 行精確定位。
[0010] 優(yōu)選地，對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行訓(xùn)練，獲得能量統(tǒng)計(jì)量門限值和方差統(tǒng)計(jì)量門限值，包 括：按照預(yù)設(shè)采樣頻率對(duì)預(yù)先采集到的所述噪聲信號(hào)進(jìn)行采樣，得到離散的采樣噪聲信號(hào) 集合；根據(jù)所述離散的采樣噪聲信號(hào)集合中每個(gè)采樣點(diǎn)的幅度值獲得所述能量統(tǒng)計(jì)量門限 值；將所述離散的采樣噪聲信號(hào)集合按時(shí)域到達(dá)先后順序進(jìn)行分段，得到多個(gè)采樣噪聲信 號(hào)子集合；根據(jù)每個(gè)采樣噪聲信號(hào)子集合的能量統(tǒng)計(jì)量以及所有采樣噪聲信號(hào)子集合的能 量統(tǒng)計(jì)量的期望，獲得所述方差統(tǒng)計(jì)量門限值。
[0011] 優(yōu)選地，采用聯(lián)合方差統(tǒng)計(jì)量修正的信號(hào)能量檢測(cè)方法，根據(jù)所述能量統(tǒng)計(jì)量與 能量統(tǒng)計(jì)量門限值、或者所述能量統(tǒng)計(jì)量與能量統(tǒng)計(jì)量門限值以及所述方差統(tǒng)計(jì)量與方差 統(tǒng)計(jì)量門限值，判斷每個(gè)采樣信號(hào)子集合中是否包含有用信號(hào)，包括：對(duì)不滿足采用聯(lián)合方 差統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行修正的條件的采樣信號(hào)子集合，根據(jù)該采樣信號(hào)子集合的能量統(tǒng)計(jì)量與所述 能量統(tǒng)計(jì)量門限值的大小關(guān)系，確定該采樣信號(hào)子集合是否包含有用信號(hào)；對(duì)滿足采用聯(lián) 合方差統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行修正的條件的采樣信號(hào)子集合，根據(jù)該采樣信號(hào)子集合的能量統(tǒng)計(jì)量與 所述能量統(tǒng)計(jì)量門限值的大小關(guān)系以及該采樣信號(hào)子集合的方差統(tǒng)計(jì)量與所述方差統(tǒng)計(jì) 量門限值的大小關(guān)系，確定該采樣信號(hào)子集合是否包含有用信號(hào)。
[0012] 優(yōu)選地，對(duì)不滿足采用聯(lián)合方差統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行修正的條件的采樣信號(hào)子集合，在該 采樣信號(hào)子集合的能量統(tǒng)計(jì)量大于所述能量統(tǒng)計(jì)量門限值時(shí)，確定該采樣信號(hào)子集合中包 含有用信號(hào)；對(duì)滿足采用聯(lián)合方差統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行修正的條件的采樣信號(hào)子集合，在該采樣信 號(hào)子集合的能量統(tǒng)計(jì)量大于所述能量統(tǒng)計(jì)量門限值且該采樣信號(hào)子集合的方差統(tǒng)計(jì)量大 于所述方差統(tǒng)計(jì)量門限值時(shí)，確定該采樣信號(hào)子集合中包含有用信號(hào)。
[0013] 優(yōu)選地，根據(jù)所有包含有用信號(hào)的采樣信號(hào)子集合，確定有用信號(hào)的時(shí)域起始位 置的置信區(qū)間，包括：計(jì)算每個(gè)包含有用信號(hào)的采樣信號(hào)子集合各自的檢測(cè)置信門限概率； 在所有包含有用信號(hào)的采樣信號(hào)子集合中找到時(shí)域上第一個(gè)滿足檢測(cè)置信門限概率的采 樣信號(hào)子集合，將所述第一個(gè)滿足檢測(cè)置信門限概率的采樣信號(hào)子集合作為有用信號(hào)起始 位置的置信中心點(diǎn)；根據(jù)所述置信中心點(diǎn)以及置信半徑確定所述置信區(qū)間。
[0014] 優(yōu)選地，在所述置信區(qū)間內(nèi)對(duì)有用信號(hào)的時(shí)域起始位置進(jìn)行精確定位，包括：在所 述置信區(qū)間內(nèi)隨機(jī)獨(dú)立選取多個(gè)初始位置定位集合；對(duì)任一個(gè)初始位置定位集合中的采樣 點(diǎn)按時(shí)域到達(dá)先后順序進(jìn)行分段，得到所述任一個(gè)初始位置定位集合中的多個(gè)初始位置定 位子集合；獲得所述任一個(gè)初始位置定位集合中的每個(gè)初始位置定位子集合各自的檢測(cè)置 信門限概率；在所述任一個(gè)初始位置定位集合中找到時(shí)域上第一個(gè)滿足檢測(cè)置信門限概率 的初始位置定位子集合，將所述第一個(gè)滿足檢測(cè)置信門限概率的初始位置定位子集合所包 含的第一個(gè)采樣點(diǎn)所在位置作為所述任一個(gè)初始位置定位集合中的有用信號(hào)的起始位置； 根據(jù)所有初始位置定位集合中的有用信號(hào)的起始位置，在所述置信區(qū)間內(nèi)對(duì)有用信號(hào)的所 述時(shí)域起始位置進(jìn)行精確定位。
[0015] 本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種聯(lián)合方差修正的信號(hào)檢測(cè)與時(shí)域定位系統(tǒng)，包括： 訓(xùn)練模塊，設(shè)置為對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行訓(xùn)練，獲得能量統(tǒng)計(jì)量門限值和方差統(tǒng)計(jì)量門限值；采樣 模塊，設(shè)置為對(duì)樣本信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得離散的采樣信號(hào)集合；分段模塊，設(shè)置為對(duì)所述離 散的采樣信號(hào)集合進(jìn)行分段，獲得多個(gè)采樣信號(hào)子集合；統(tǒng)計(jì)模塊，設(shè)置為獲得每個(gè)采樣信 號(hào)子集合的能量統(tǒng)計(jì)量和方差統(tǒng)計(jì)量；以及判斷模塊，設(shè)置為采用聯(lián)合方差統(tǒng)計(jì)量修正的 信號(hào)能量檢測(cè)方法，根據(jù)所述能量統(tǒng)計(jì)量與能量統(tǒng)計(jì)量門限值、或者所述能量統(tǒng)計(jì)量與能 量統(tǒng)計(jì)量門限值以及所述方差統(tǒng)計(jì)量與方差統(tǒng)計(jì)量門限值，判斷每個(gè)采樣信號(hào)子集合中是 否包含有用信號(hào)；確定模塊，設(shè)置為根據(jù)所有包含有用信號(hào)的采樣信號(hào)子集合，確定有用信 號(hào)的時(shí)域起始位置的置信區(qū)間；定位模塊，設(shè)置為在所述置信區(qū)間內(nèi)對(duì)有用信號(hào)的時(shí)域起 始位置進(jìn)行精確定位。
[0016] 優(yōu)選地，對(duì)不滿足采用聯(lián)合方差統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行修正的條件的采樣信號(hào)子集合，所述 判斷模塊設(shè)置為根據(jù)該采樣信號(hào)子集合的能量統(tǒng)計(jì)量與所述能量統(tǒng)計(jì)量門限值的大小關(guān) 系，確定該采樣信號(hào)子集合是否包含有用信號(hào)；對(duì)滿足采用聯(lián)合方差統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行修正的條 件的采樣信號(hào)子集合，所述判斷模塊設(shè)置為根據(jù)該采樣信號(hào)子集合的能量統(tǒng)計(jì)量與所述能 量統(tǒng)計(jì)量門限值的大小關(guān)系以及該采樣信號(hào)子集合的方差統(tǒng)計(jì)量與所述方差統(tǒng)計(jì)量門限 值的大小關(guān)系，確定該采樣信號(hào)子集合是否包含有用信號(hào)。
[0017] 優(yōu)選地，所述確定模塊包括：計(jì)算單元，設(shè)置為計(jì)算每個(gè)包含有用信號(hào)的采樣信號(hào) 子集合各自的檢測(cè)置信門限概率；查找單元，設(shè)置為在所有包含有用信號(hào)的采樣信號(hào)子集 合中找到時(shí)域上第一個(gè)滿足檢測(cè)置信門限概率的采樣信號(hào)子集合，將所述第一個(gè)滿足檢測(cè) 置信門限概率的采樣信號(hào)子集合作為有用信號(hào)起始位置的置信中心點(diǎn)；確定單元，設(shè)置為 根據(jù)所述置信中心點(diǎn)以及置信半徑確定所述置信區(qū)間。
[0018] 優(yōu)選地，所述定位模塊包括：選取單元，設(shè)置為在所述置信區(qū)間內(nèi)隨機(jī)獨(dú)立選取多 個(gè)初始位置定位集合；分段單元，設(shè)置為對(duì)任一個(gè)初始位置定位集合中的采樣點(diǎn)按時(shí)域到 達(dá)先后順序進(jìn)行分段，得到所述任一個(gè)初始位置定位集合中的多個(gè)初始位置定位子集合； 獲取單元，設(shè)置為獲得所述任一個(gè)初始位置定位集合中的每個(gè)初始位置定位子集合各自的 檢測(cè)置信門限概率；指定單元，設(shè)置為在所述任一個(gè)初始位置定位集合中找到時(shí)域上第一 個(gè)滿足檢測(cè)置信門限概率的初始位置定位子集合，將所述第一個(gè)滿足檢測(cè)置信門限概率的 初始位置定位子集合所包含的第一個(gè)采樣點(diǎn)所在位置作為所述任一個(gè)初始位置定位集合 中的有用信號(hào)的起始位置；定位單元，設(shè)置為根據(jù)所有初始位置定位集合中的有用信號(hào)的 起始位置，在所述置信區(qū)間內(nèi)對(duì)有用信號(hào)的所述時(shí)域起始位置進(jìn)行精確定位。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的聯(lián)合方差修正的信號(hào)檢測(cè)與時(shí)域定位方法，以及相應(yīng) 系統(tǒng)的實(shí)施例，均可以明顯抑制背景噪聲的變化對(duì)信號(hào)檢測(cè)性能造成的影響，能夠克服信 號(hào)的發(fā)送與接收過(guò)程之間的時(shí)延問(wèn)題，可以對(duì)有用信號(hào)出現(xiàn)的起始位置進(jìn)行精確定位。
[0020] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變 得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在 說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)和/或流程來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案或現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的 一部分。其中，表達(dá)本發(fā)明實(shí)施例的附圖與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明的技術(shù)方 案，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
[0022] 圖1為本發(fā)明的聯(lián)合方差修正的信號(hào)檢測(cè)與時(shí)域定位方法的實(shí)施例的流程示意 圖。
[0023] 圖2為本發(fā)明的聯(lián)合方差修正的信號(hào)檢測(cè)與時(shí)域定位方法的實(shí)施例中噪聲的平 均功率與信號(hào)檢測(cè)準(zhǔn)確率的示意圖。
[0024] 圖3為本發(fā)明的聯(lián)合方差修正的信號(hào)檢測(cè)與時(shí)域定位方法的實(shí)施例的定位精度 統(tǒng)計(jì)結(jié)果的對(duì)比圖。
[0025] 圖4為本發(fā)明的聯(lián)合方差統(tǒng)計(jì)量修正的時(shí)域定位系統(tǒng)的實(shí)施例的構(gòu)造示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用 技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成相應(yīng)技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。本發(fā) 明實(shí)施例以及實(shí)施例中的