专利名称：一种检测亚音频信号的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种检测亚音频信号的方法和设备。
背景技术：
连续语音控制静噪系统(CTCSS,ContinuousTone Controlled Squelch System),一种将低于音频频率的频率(67Hz 250.3Hz，共39个亚音点(或50个点))附加在音频信号中一起传输的技术。因其频率范围在标准音频以下，故称为亚音频。
在对讲机设计中采用亚音频技术其目的是避免不同用户的相互干扰，避免收听无关的呼叫和干扰信号。当对讲机的发射机发送话音信号的同时，伴随着发射机不断发出亚音频连续信号，经调制后在同一信道发射出去。当接收机收到载波信号和亚音频信号后进行调解，并与本机预置的亚音频信号进行比较识别以决定是否开启静噪电路，只有相同的亚音频码时，静噪电路音频输出才能打开通过扬声器发出声音。因此它可以在共用信道中制止来自其它用户的无用话音和其它信令干扰。所以可以说它是通过亚音频信令编码解码来提高通信网络抵御外界干扰能力并解决非网络用户入网的信令识别系统。同时亚音频信号具有选择呼叫功能，利用连续单音频编码进行选择呼叫，并始终和传输话音信号同时进行也是当前最有效的选呼方式。主呼叫只要按PTT (Push To Talk，一键通)就能发出群呼或全呼，当对讲机通话结束后也无需按键挂机，较之以电话互连方式人工编码选呼(DTMF)要简单、方便、快捷的多。
目前的对讲机主要以模拟为主，因而亚音频信号检测一般都由模拟电路实现。随着对讲机数字化的推进，为了兼容模拟对讲机，需要对模拟对讲机进行数字化处理。
现有的亚音频信号检测方案是采用单点DFT (离散傅里叶变换)算法:基于接收信号，利用DFT计算目标频率上频率分量，检测复序列的幅度，判断是否超过预先设定的门限值。由于亚音频信号所用的频率中两个相邻的频率间隔较小，使得单点DFT算法检测亚音频信号时很容易引起亚音频信号的虚检(即在信道上本没有发送该频率的亚音)，使得检测可靠性不高。
综上所述，目前单点DFT算法检测亚音频信号很容易引起亚音频信号的虚检，使得检测可靠性不高。发明内容
本发明实施例提供一种检测亚音频信号的方法和设备，用以解决现有技术中存在的单点DFT算法检测亚音频信号很容易引起亚音频信号的虚检，使得检测可靠性不高的问题。
本发明实施例提供的一种检测亚音频信号的方法，包括:
从所有频率中选择与预先设置的亚音频率最接近的至少一个比较频率；
根据收到的信号的功率估计值和选择的每个比较频率的DFT叠加值，确定每个比较频率对应的归一化功率值，以及根据收到的信号的功率估计值和亚音频率的DFT叠加值，确定亚音频率对应的归一化功率值；
根据每个比较频率对应的归一化功率值以及亚音频率对应的归一化功率值，判断收到的信号是否是亚音频信号。
本发明实施例提供的一种检测亚音频信号的设备，包括:
选择模块，用于从所有频率中选择与预先设置的亚音频率最接近的至少一个比较频率；
确定模块，用于根据收到的信号的功率估计值和选择的每个比较频率的DFT叠加值，确定每个比较频率对应的归一化功率值，以及根据收到的信号的功率估计值和亚音频率的DFT叠加值，确定亚音频率对应的归一化功率值；
判断模块，用于根据每个比较频率对应的归一化功率值以及亚音频率对应的归一化功率值，判断收到的信号是否是亚音频信号。
由于根据与预先设置的亚音频率最接近的至少一个比较频率的归一化功率值和亚音频率的归一化功率值，判断收到的信号是否是亚音频信号，从而减少了出现亚音频信号虚检情况的次数，提高了检测可靠性以及检测的性能。
图1为本发明实施例检测亚音频信号的方法流程示意图2为本发明实施例划分三个频率检测亚音频信号的方法流程示意图3为本发明实施例检测亚音频信号的设备结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例从所有频率中选择与预先设置的亚音频率最接近的至少一个比较频率，根据每个比较频率对应的归一化功率值以及亚音频率对应的归一化功率值，判断收到的信号是否是亚音频信号。由于根据与预先设置的亚音频率最接近的至少一个比较频率的归一化功率值和亚音频率的归一化功率值，判断收到的信号是否是亚音频信号，从而减少了出现亚音频信号虚检情况的次数，提高了检测可靠性以及检测的性能。
其中，本发明实施例可以应用于模拟对讲机无线专用网络通信中，也可以应用于任一单音信号检测的通信系统中。
下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
如图1所示，本发明实施例检测亚音频信号的方法包括下列步骤:
步骤101、从所有频率中选择与预先设置的亚音频率最接近的至少一个比较频率；
步骤102、根据收到的信号的功率估计值和选择的每个比较频率的DFT叠加值，确定每个比较频率对应的归一化功率值，以及根据收到的信号的功率估计值和亚音频率的DFT叠加值，确定亚音频率对应的归一化功率值；
步骤103、根据每个比较频率对应的归一化功率值以及亚音频率对应的归一化功率值，判断收到的信号是否是亚音频信号。
步骤101中，与预先设置的亚音频率最接近的至少一个比较频率，这里的最接近的是指对应的频率值最接近的至少一个比较频率。
在实施中，会预先存储所有频率值，然后预先设定一个频率值为亚音频率的频率值，从预先存储所有频率值中找到最接近亚音频率的频率值的至少一个频率值作为与预先设置的亚音频率最接近的至少一个比较频率的频率值。
比如需要选择两个比较频率，预先存储的频率值中有f\、f2、f3、f4和f5，若为亚音频率的频率值，则f2和f3就是两个比较频率的频率值；若f2为亚音频率的频率值，则和f3就是两个比较频率的频率值；若f5为亚音频率的频率值，则f3和f4就是两个比较频率的频率值。
亚音频的频率可以任意配置。
较佳地,步骤102之前还包括进一步包括:
根据预先设定的频率范围和带通滤波器的对应关系中，确定亚音频率所属的频率范围对应的带通滤波器；
通过确定的带通滤波器对收到的信号进行滤波。
相应的，可以对滤波后的信号进行功率估计，确定收到的信号的功率估计值；以及根据滤波后的信号，确定对应的DFT值。
由于通过带通滤波器对收到的信号进行滤波，从而将不必要的带外信号滤掉，进一步提闻后续亚首判决的检测性能。
比如有三个带通滤波器A、B和C，A对应的频率范围是[f\ f2) ；B对应的频率范围是[f2 f3] ;C对应的频率范围是(f3 f4]。假设亚音频率为f:
若彡f < f2,则选择带通滤波器A ；
若f2彡f彡f3,则选择带通滤波器B ；
若f3 < f < f4,则选择带通滤波器C。
由于按照不同的频率区间，对信号进行带通滤波，从而更精确的滤除期望频率外的干扰，可以提高亚音频信号的检测概率；
对滤波后的信号进行功率估计，确定收到的信号的功率估计值，用于对频域信号的功率进行归一化。
较佳地，步骤102中，在确定每个比较频率的DFT值以及亚音频率的DFT值时，可以设置一个DFT窗长L，则根据设定的`DFT窗长，周期确定选择的每个比较频率的DFT值以及亚音频率的DFT值。
具体的，在计算时，每个周期计算DFT的长度计为L。也就好说，每L长度滑动一次，每滑动一次就计算每个比较频率的DFT值以及亚音频率的DFT值。
其中，L的大小可以根据经验确定。由于L越大，检测精度越高，但是相应的检测时间就长；相反的，L越小，检测精度越低，但是相应的检测时间就少，所以L的大小还根据检测精度需求与检测时间的需求进行选取。比如若需要较高的检测精度，就可以设置L较大；若需要较少的检测时间，就可以设置L较小。
较佳地，步骤102中，根据每个比较频率的DFT值，分别确定每个比较频率对应的DFT叠加值。
在实施中，将同一个比较频率对应的连续N个DFT值之和作为该比较频率对应的DFT叠加值；其中，N是正整数，N个DFT值包括当前周期确定的DFT值以及之前N-1个周期确定的DFT值。。
较佳地，步骤102中，根据亚音频信号的DFT值，确定亚音频率对应的DFT叠加值。
在实施中，将亚音频率对应的N个DFT值之和作为亚音频率对应的DFT叠加值；其中，N是正整数，N个DFT值包括当前周期确定的DFT值以及之前N-1个周期确定的DFT值。
若选择的DFT窗长较小，则在信噪比低的时候亚音频信号的漏检过大，从而影响对讲机的覆盖距离。较佳地，若本发明实施例中的N大于1，则在每计算出一个L点的DFT值，都将最近计算出的连续N个DFT值进行叠加，等效于进行了 NL点的DFT计算，从而可以提出亚音频信号的检测性能。
在时间上，每完成一个DFT计算，就将连续的N个同一个频率对应的DFT值相叠力口，从而得到该频率对应的DFT叠加值。
由于通过块滑动累积计算DFT值，在没有增加检测时间的基础上提高亚音频信号的检测概率。
如果一共计算出的DFT值的数量小于N，将不够的几个认为是零。比如N是3，第一周期的DFT值是A，则第一周期后得到的DFT叠加值就是A+0+0 ;第二周期的DFT值是B，则第二周期后得到的DFT叠加值就是Α+Β+0 ;第三周期的DFT值是C，则第二周期后得到的DFT叠加值就是A+B+C ;第四周期的DFT值是D，则第二周期后得到的DFT叠加值就是B+C+D，依次类推。
具体可以参见下列表达式:
Dx (n-N+1) = Dx (n-N+2)；
.
.
.
Dx (η-1) =Dx (η)；
Dx (η) = Vx ；
Dx(n) = Dx(n) + Dx(n-\) +.....Dx(n-N + \)。
其中，Vx为当前周期内第X个频率的相应的DFT值；DX (η)表示第χ个频率、第η个周期计算出来的 DFT 值，Dx(-N+1) = Dx (-N+2) =...= Dx (-1) = O表示在第 η 个周期第χ个频率连续N个DFT的叠加值。。
较佳地，步骤102中，将每个比较频率对应的DFT叠加值的模值的平方分别除以信号的功率估计值得到每个比较频率对应的归一化功率值，将亚音频率对应的DFT叠加值的模值的平方除以信号的功率估计值得到亚音频率对应的归一化功率值。
假设选择了两个比较频率。Do O)是亚音频率对应的DFT叠加值；仪(X)是一个比较频率对应的DFT叠加值；乃2O)是另一个比较频率对应的DFT叠加值。在实施中，可以根据下列公式确定频率的归一化功率值:
权利要求
1.一种检测亚音频信号的方法，其特征在于，该方法包括: 从所有频率中选择与预先设置的亚音频率最接近的至少一个比较频率； 根据收到的信号的功率估计值和选择的每个比较频率的离散傅里叶变换DFT叠加值，确定每个比较频率对应的归一化功率值，以及根据收到的信号的功率估计值和亚音频率的DFT叠加值，确定亚音频率对应的归一化功率值； 根据每个比较频率对应的归一化功率值以及亚音频率对应的归一化功率值，判断收到的信号是否是亚音频信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定DFT叠加值之前还包括: 根据预先设定的频率范围和带通滤波器的对应关系中，确定亚音频率所属的频率范围对应的带通滤波器； 通过确定的带通滤波器对收到的信号进行滤波。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个比较频率的DFT叠加值以及所述亚音频率的DFT叠加值是根据下列步骤确定的: 根据设定的DFT窗长，周期确定选择的每个比较频率的DFT值以及亚音频率的DFT值；根据每个比较频率的DFT值，分别 确定每个比较频率对应的DFT叠加值，以及根据亚音频信号的DFT值，确定亚音频率对应的DFT叠加值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，确定每个比较频率对应的DFT叠加值以及确定亚音频率对应的DFT叠加值包括: 将同一个比较频率对应的N个DFT值之和作为该比较频率对应的DFT叠加值； 将亚音频率对应的N个DFT值之和作为亚音频率对应的DFT叠加值； 其中，N是正整数，N个DFT值包括当前周期确定的DFT值以及之前N-1个周期确定的DFT 值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个比较频率对应的归一化功率值以及所述亚音频率对应的归一化功率值是根据下列步骤确定的: 将每个比较频率对应的DFT叠加值的模值的平方分别除以信号的功率估计值得到每个比较频率对应的归一化功率值；以及 将亚音频率对应的DFT叠加值的模值的平方除以信号的功率估计值得到亚音频率对应的归一化功率值。
6.如权利要求1 5任一所述的方法，其特征在于，判断收到的信号是否是亚音频信号包括: 若亚音频率对应的归一化功率值大于门限值，且亚音频率对应的归一化功率值大于任意一个比较频率对应的归一化功率值，则确定收到的信号是亚音频信号；否则，确定收到的信号不是亚音频信号。
7.—种检测亚音频信号的设备，其特征在于，该设备包括: 选择模块，用于从所有频率中选择与预先设置的亚音频率最接近的至少一个比较频率； 确定模块，用于根据收到的信号的功率估计值和选择的每个比较频率的DFT叠加值，确定每个比较频率对应的归一化功率值，以及根据收到的信号的功率估计值和亚音频率的DFT叠加值，确定亚音频率对应的归一化功率值；判断模块，用于根据每个比较频率对应的归一化功率值以及亚音频率对应的归一化功率值，判断收到的信号是否是亚音频信号。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述确定模块还用于: 根据预先设定的频率范围和带通滤波器的对应关系中，确定亚音频率所属的频率范围对应的带通滤波器；通过确定的带通滤波器对收到的信号进行滤波。
9.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述确定模块具体用于: 根据设定的DFT窗长，周期确定选择的每个比较频率的DFT值以及亚音频率的DFT值； 根据每个比较频率的DFT值，分别确定每个比较频率对应的DFT叠加值，以及根据亚音频信号的DFT值，确定亚音频率对应的DFT叠加值。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述确定模块具体用于: 将同一个比较频率对应的N个DFT值之和作为该比较频率对应的DFT叠加值；将亚音频率对应的N个DFT值之和作为亚音频率对应的DFT叠加值； 其中，N是正整数，N个DFT值包括当前周期确定的DFT值以及之前N-1个周期确定的DFT 值。
11.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述确定模块具体用于: 将每个比较频率对应的DFT叠加值的模值的平方分别除以信号的功率估计值得到每个比较频率对应的归一化功率值；以及将亚音频率对应的DFT叠加值的模值的平方除以信号的功率估计值得到亚音频率对应的归一化功率值。
12.如权利要求7 11任一所述的设备，其特征在于，所述判断模块具体用于: 若亚音频率对应的归一化功率值大于门限值，且亚音频率对应的归一化功率值大于任意一个比较频率对应的归一化功率值，则确定收到的信号是亚音频信号；否则，确定收到的信号不是亚音频信号。`
全文摘要
本发明实施例涉及通信技术领域，特别涉及一种检测亚音频信号的方法和设备，用以解决现有技术中存在的单点DFT算法检测亚音频信号很容易引起亚音频信号虚检的问题。本发明实施例的方法包括从所有频率中选择与预先设置的亚音频率最接近的至少一个比较频率；确定每个比较频率对应的归一化功率值以及亚音频率对应的归一化功率值；根据每个比较频率对应的归一化功率值以及亚音频率对应的归一化功率值，判断收到的信号是否是亚音频信号。由于根据与预先设置的亚音频率最接近的至少一个比较频率的归一化功率值和亚音频率的归一化功率值，判断收到的信号是否是亚音频信号，从而减少了出现亚音频信号虚检情况的次数，提高了检测可靠性以及检测的性能。
文档编号H04B17/00GK103138854SQ20111039149
公开日2013年6月5日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者张凌雁, 胡赛桂, 张业龙, 何海波, 王荣 申请人:福建联拓科技有限公司