基于谱型分析的自适应音频干扰检测方法
【专利摘要】本发明公开一种基于谱型分析的自适应音频干扰检测方法，包括如下步骤：频谱数据获取，目标点设立，判别窗口数据获取，音频干扰判别和检测结束判别。本发明的音频干扰检测方法，环境适应性好、抗噪声性能强、计算复杂度低、检测准确度高。
【专利说明】基于谱型分析的自适应音频干扰检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线通信和数字信号处理【技术领域】，特别是一种基于谱型分析的自适应音频干扰检测方法。
【背景技术】
[0002]音频干扰是指在频谱内一个或多个独立非连续频点上存在的干扰。在无线通信领域中无线传输环境复杂多变，尤其是在通信密度较高的城市区域，由于网络规划不健全、设备干扰、交流电传输等原因造成的音频干扰现象难以避免。能够及时检测音频干扰对于传输信道监控、维护通信系统稳定有着重要的意义。
[0003]现有的音频干扰检测主要采用门限阈值的方法，该方法通过比较当前频点与周围频点的幅度差值是否超过某一门限判断当前频点是否存在音频干扰。
[0004]该方法存在的问题是:由于对通信环境的变换比较敏感，当信号、噪声等环境变化时会导致其检测准确度降低，即环境适应性差、抗噪声性能弱、计算复杂度高，难以适用于背景噪声多变、通信机制复杂、信号类型繁多的卫星通信、深空通信等应用领域。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种基于谱型分析的自适应音频干扰检测方法，环境适应性好、抗噪声性能强、计算复杂度低、检测准确度高。
[0006]实现本发明目的的技术解决方案为:一种基于谱型分析的自适应音频干扰检测方法，包括以下步骤:
[0007]10)频谱数据获取:从前端傅里叶变换设备获得频谱数据；
[0008]20)目标点设立:若首次分析该帧频谱数据，则设频谱内第一个点为目标点，否则设当前目标点下一点为目标点；
[0009]30)判别窗口数据获取:建立音频干扰判别窗口，根据音频干扰判别窗口获取目标点及相应参考点幅度数据；
[0010]40)音频干扰判别:根据目标点、参考点幅度数据，计算判定条件，并根据判定条件，判别当前目标点是否为音频干扰；
[0011]50)检测结束判别:判断当前目标点是否为频谱中最后一个点，若是，则检测结束，若不是，则转至目标点设立(20)步骤。
[0012]本发明与现有技术相比，其显著优点:
[0013]1、适应性强:采用幅度自适应设计,能够适应各种复杂信号、噪声环境；
[0014]2、检测率高:采用两级判定条件设计，各级条件之间互补性能好，串联实现对音频干扰的高检测率检测；
[0015]3、误警率低:采用两级判定条件设计，其中一级判定条件一级判定条件对于毛刺干扰虚警率低，但对于窄带信号虚警率较高；二级判定条件对于窄带信号虚警率低，但对于毛刺干扰虚警率高。而这两级判定条件对于单、多音干扰识别率都很高，所以两级串联可以在基本不减小检测率的前提下大大减小虚警率；
[0016]4、计算复杂度低:无需复杂计算，即能够实现实时或准实时分析。
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明基于谱型分析的自适应音频干扰检测方法流程图。
[0019]图2是音频干扰判别窗口结构图。
[0020]图3是一组典型的判定窗口参数配置示例。
[0021]图4是仿真环境中满足一级条件的疑似音频干扰点。
[0022]图5是仿真环境中满足二级条件的疑似音频干扰点。
[0023]图6是仿真环境中最终检测出的音频干扰点。
【具体实施方式】
[0024]一种基于谱型分析的自适应音频干扰检测方法，包括以下步骤:
[0025]10)频谱数据获取:从前端傅里叶变换设备获得频谱数据；
[0026]所述频谱数据获取(10)步骤中:从前端傅里叶变换设备获得的数据为幅度谱和/或功率谱。
[0027]20)目标点设立:若首次分析该帧频谱数据，则设频谱内第一个点为目标点，否则设当前目标点下一点为目标点；
[0028]所述设立目标点(20)步骤中:频谱长度为N,频谱内频点集合为P= (Pi I O < i< N}，其中Pi表示第i个点的幅度。
[0029]首次分析该巾贞频谱时,令目标点PN = P1,非首次分析频谱时,若上次分析目标点为Pi,则当前目标点PN = Pi+1。
[0030]30)判别窗口数据获取:建立音频干扰判别窗口，根据音频干扰判别窗口获取目标点及相应参考点幅度数据；
[0031]所述判别窗口数据获取(30)步骤包括:
[0032]31)建立音频干扰判别窗口:根据在对频谱分析期间，判别窗口中目标点与参考点相对位置结构不发生变换的特征，建立标示了目标点与参考点的位置关系的音频干扰判别窗口 ；
[0033]参考点分为一级判定条件参考点集、二级判定条件参考点集，分别用于计算一级判定条件和二级判定条件。在对一帧频谱分析期间，判定窗口中目标点与参考点相对位置结构不发生变换。
[0034]所述建立音频干扰判别窗口(31)步骤中:令Lwin为判定窗口总长度。其中一级判定窗口长度为L11,二级窗口长度为L12，窗口中包含两个一级、二级窗口，分别位于目标点两侦U。PN为目标点。目标点与二级窗口之间间隙长度为Lg2，二级窗口与一级窗口之间隙长度为Lgl。判定窗口示意图如图2所示,一组典型的判定窗口参数配置如图3所示。
[0035]32)获取目标点及相应参考点幅度数据:根据目标点本身位置及判别窗口获得目标点及相应所有参考点的幅值。
[0036]根据窗口获取参考点点集,设当前目标点[0037]PN = Pi(I)，
[0038]则一级判定点集
[0039]PL1 = (Pj I 1-Gl-LlICj < i_Gl 或 i+Gl < j < i+Gl+Lll} (2)，
[0040]其中Gl = Lg2+Lu+Lgl。
[0041]二级判定点集
[0042]PL2 = {Pj I 1-Lg2-L12 < j < 1-Lg2 或 i+Lg2 < j < i+Lg2+L12} (3)。
[0043]40)音频干扰判别:根据目标点、参考点幅度数据，计算判定条件，并根据判定条件，判别当前目标点是否为音频干扰；
[0044]所述音频干扰判别(40)步骤包括:
[0045]41) 一级判定条件计算:根据目标点、参考点幅度数据，计算作为一级判定条件的均值；
[0046]所述一级判定条件计算(41)步骤具体为:
[0047]设一级判定系数a u，小对于目标点PN代表其幅值，一级判定点集为PL1，计算一
[0048]级判定条件:
【权利要求】
1.一种基于谱型分析的自适应音频干扰检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 10)频谱数据获取:从前端傅里叶变换设备获得频谱数据； 20)目标点设立:若首次分析该帧频谱数据，则设频谱内第一个点为目标点，否则设当前目标点下一点为目标点； 30)判别窗口数据获取:建立音频干扰判别窗口，根据音频干扰判别窗口获取目标点及相应参考点幅度数据； 40)音频干扰判别:根据目标点、参考点幅度数据，计算判定条件，并根据判定条件，判别当前目标点是否为音频干扰； 50)检测结束判别:判断当前目标点是否为频谱中最后一个点，若是，则检测结束，若不是，则转至目标点设立(20)步骤。
2.根据权利要求1所述的音频干扰检测方法，其特征在于:所述频谱数据获取(10)步骤中:从前端傅里叶变换设备获得的数据为幅度谱和/或功率谱。
3.根据权利要求1所述的音频干扰检测方法，其特征在于，所述判别窗口数据获取(30)步骤包括: 31)建立音频干扰判别窗口:根据在对频谱分析期间，判别窗口中目标点与参考点相对位置结构不发生变换的特征，建立标示了目标点与参考点的位置关系的音频干扰判别窗Π ； 32)获取目标点及相应参考点幅度数据:根据目标点本身位置及判别窗口获得目标点及相应所有参考点的幅值。
4.根据权利要求1所述的音频干扰检测方法，其特征在于，所述音频干扰判别(40)步骤包括: 41)一级判定条件计算:根据目标点、参考点幅度数据，计算作为一级判定条件的均值； 42)二级判定条件计算:根据目标点、参考点幅度数据，计算作为二级判定条件的最大值； 43)干扰判定:根据一级判定条件和二级判定条件，判定当前目标点是否为音频干扰。
5.根据权利要求4所述的音频干扰检测方法，其特征在于，所述一级判定条件计算(41)步骤具体为: 设一级判定系数α11，对于目标点PN代表其幅值，一级判定点集为PL1，计算一 级判定条件:
6.根据权利要求4所述的音频干扰检测方法，其特征在于，所述二级判定条件计算(42)步骤具体为: 设二级判定系数α 12，对于目标点PN代表其幅值，二级判定点集为PL2，计算二级判定条件:
7.根据权利要求4所述的音频干扰检测方法，其特征在于，所述干扰判定(43)步骤具体为:若目标点同时满足一级、二级判别条件，则判定目标点为音频干扰，否则为非音频干扰。
【文档编号】H04B17/00GK103780319SQ201410029953
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】谢智东, 胡婧, 韩福丽, 郑晖, 孙谦, 李永强, 边东明, 张更新 申请人:中国人民解放军理工大学