专利名称：一种基于周期图的无线信号检测方法
技术领域：
本发明属于认知无线电技术领域，具体运用于空白数字电视频段感知中对低功耗无线麦克风信号的检测。
背景技术：
美国联邦通信委员会(FCC)规定电视空白频段感知设备要能检测出信号强度为-107dbm的无线麦克风信号。在如此低的信号强度下，由于杂散辐射、泄露、交调等引起的窄带干扰与麦克风信号很相似，现有的检测方法没有将窄带干扰与无线麦克风信号进行区分而导致了极高的虚警率，这使得可用空白电视频段的数目急剧下降。
发明内容
本发明提供了一种基于周期图的无线麦克风信号检测方法，用于解决现有的无线麦克风信号检测方法中存在的无法将窄带干扰与无线麦克风信号进行区分而导致了极高的误警率的问题，这极大地提高了可用空白电视频段的数目。本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种基于周期图的无线麦克风信号检测方法，包括两大步骤步骤1 获得检测所需的时域数字信号将天线模块接收到的信号送到低噪声放大器中，放大信号，经过带通滤波器，其带宽可以根据实际需要进行调整，接着将滤波后的信号送入正交下变频器，以所选电视频段内的频点作为本振频率对信号进行下正交变频处理，进而得到IQ两路信号，然后让两路信号分别通过一定带宽的低通滤波和增益控制器，将出来的IQ两路信号送入到模数转换器中，最后将模数转换器出来的两路数字信号送入时域信号预处理模块中，在该模块中完成对信号的接收、下采样、下变频、IQ合并以及存储等处理，进而我们获得了检测所需的时域数字信号。步骤2 在频域完成对麦克风信号的检测对步骤1得到的时域数字信号进行频谱扫描获得待检测的频点，利用快速傅里叶变换(FFT)算法计算获得M段待检测频点的时域信号的频域值，接着计算出M段频域信号
的周期图的平均值，然后对平均值进行预处理。对预处理后平均值进行^ /2」点的圆周移
权利要求
1.一种基于周期图的无线麦克风信号检测方法，其特征在于，包括获得M段频域信号，通过对频域信号预处理及移位处理后，得到移位向量，估计移位向量的均值与协方差矩阵，找出所述向量的最大值点或其附近的较大值点，以其为中心左右各取若干点，组成信息向量计算获得所述信息向量^的判决统计量Τρ，通过预定方法模拟或计算获得门限值Y，根据所述判决统计量Tp与所述门限值γ的比较结果判决获得的M段频域信号是否为无线麦克风信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获得M段频域信号包括通过离散傅里叶变换或快速傅里叶变换算法将检测所需的M段不重叠或部分重叠的时域数字信号转换成频域信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，频域信号预处理包括计算获得M段待检测频域信号的周期图，再对M段周期图取平均值，并对所述平均值进行消除频偏的预处理。对所述平均值进行消除频偏的预处理包括以下步骤步骤1 利用M段周期图的平均值估计出噪声方差，并找出所述平均值中最大的两个元素；步骤2 将步骤1中得到的最大的两个元素代入到理论均值表达式中获得待检测信号的频偏；步骤3 将步骤2得到的频偏估计值代入到理论均值表达式中估计出待检测信号的信噪比。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在消除频偏预处理中，对噪声方差ο2的估计包括以下方法利用仪器(如频谱分析仪)进行测量，即选择一段只有噪声的频段测量出当前噪声的功率；或者根据得到的周期图，选择一段只有噪声的频段，利用中位数、取均值等方法估计出噪声功率。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在消除频偏预处理中，对信噪比的估计包括以下方法利用仪器(如频谱分析仪)测量出一定带宽下信号加噪声的总功率，同时再测出噪声的功率，进而可以估计出信噪比；或者根据得到的周期图，选择一段只有噪声的频段，利用中位数、取均值等方法估计出噪声功率，再用类似方法估计出一定带宽下信号的总功率，进而可以估计出信噪比。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，移位处理完成对预处理后周期图的平均值进行移位并组成移位向量；根据得到的噪声方差和信噪比估计值、M以及信号频域样本的长度计算出移位向量的均值和协方差矩阵；并找出移位向量中的最大值点或其附近的较大值点，并以其为中心左右各取若干个点，组成信息向量。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算获得判决统计量Tp包括利用判决理论，计算获得判决统计量，通过预定方法模拟或计算获得门限值Y，根据Tp与γ的比较结果给出判决，即如果Tp ≤ Y，则为窄带干扰，否则为无线麦克风信号。
8.一种基于周期图的无线麦克风信号检测装置，包括天线模块、低噪声放大器、带通滤波器、下变频至中频或基带模块、低通滤波器、增益控制器、模数转换器和时域信号预处理模块，其特征在于，天线模块的信号输出端与低噪声放大器的信号输入端连接，低噪声放大器的信号输出端与带通滤波器的信号输入端连接，带通滤波器的信号输出端与下变频至中频或基带模块的信号输入端连接，下变频至中频或基带模块的信号输出端与低通滤波器的信号输入端连接，低通滤波器的信号输出端与增益控制器的信号输入端连接，增益控制器的信号输出端与模数控制器的信号输入端连接，模数控制器的信号输出端与时域信号预处理模块的信号输入端连接。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述天线模块为甚高频和特高频频段接收天线，所述下变频至中频或基带模块包括根据要检测的电视频段设置本振的频率，通过正交下变频器将信号下变频至中频或基带。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述低通滤波器的带宽需大于或等于一个电视频段带宽的一半，所述增益控制器包括根据模数转换器所需的电压或电流能手动或自动调整输出电压值或电流值，所述时域信号预处理模块用于通过可编程芯片或软件实现两大功能一是对IQ两路信号的接收、下采样、下变频、合并以及存储等处理；二是为其他模块如本振、模数转换器、USB芯片等提供所需的控制信号。
全文摘要
本发明提供了一种基于周期图的无线麦克风信号检测方法，它解决了现有检测方法无法将窄带干扰与无线麦克风信号进行区分的问题。该方法包括通过天线模块、射频前端模块、模数转换模块以及时域信号预处理模块来获得检测所需的时域数字信号；在频域完成对麦克风信号的检测，即计算获得M段待检测时域数字信号的周期图的平均值，并对平均值进行移位处理得到移位向量，估计出移位向量的均值和协方差矩阵，找出移位向量中的最大值点，并以所述最大值点为中心左右各取若干个点，组成信息向量；利用判决理论，对信息向量计算获得判决统计量；通过预定方法模拟或计算出门限值，如果所述判决统计量小于所述门限值，则为窄带干扰，否则为无线麦克风信号。
文档编号H04B17/00GK102571237SQ201110459578
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者孙欢欢, 张文逸, 张韬韬 申请人:中国科学技术大学