主导信号检测方法和装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 优先权数据
[0002] 本申请要求于2014年4月8日提交的G.B专利申请号1406340. 8,的权益，其全部 公开内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003] 本公开开涉及用于在给定的频率范围内寻找主导信号和/或在给定的频率范围 内寻找至少一个显著信号的方法和装置。
【背景技术】
[0004] 在许多应用中期望定位信号并可能当它在频率内变化时进行跟踪。这些应用的范 围从相对低的频率（诸如，在电力线监控，期望以所期望的准确度找到电源线频率）到在现 代通信系统中的高频率，诸如现代的移动电话系统中（尽管在该上下文中，其被理解为包 括语音和/或数据传输）。
[0005] 移动电话的领域是其中在接收机接收可能显著变化信号功率的系统的例子。接收 机可以是在由基站覆盖的小区的边缘试图与移动设备进行通信的基站，并且因此所接收的 信号可相对较弱。与此同时，另一个运营商网络上的手机可以以类似的频率操作并接近基 站，使得其在基站的信号比较大。该信号可以被称为"阻塞信号"或干扰，因为它可降低或 抑制本来所希望的信号的可行的接收。可能出现的试图从基站和/或在点到点通信系统中 接收信号的设备可出现类似的问题。
[0006] 有利地是能够找到主导信号和/或阻断信号的频率。这可以使得采取行动以减轻 阻断信号的效果。例如，通过估计因阻塞信号的存在能发生的干扰，并产生信号以减少或校 正干扰。
[0007] 技术内容
[0008] 在本公开的第一方面，提供了一种在输入信号内识别主导或显著频率分量的方 法。该方法可使用电子硬件实现。该方法可包括多个迭代。在迭代中，执行多个操作。从跨 越第一频率范围的输入信号选择频率的测试范围，其中第一频率范围表示感兴趣的范围。 选择测试范围可以通过过滤输入信号以衰减测试范围之外的频率来实现。对测试范围内的 频率进行分析，以确定主导频率分量或至少一个显著频率分量的存在。如果该频率分量被 确定，则估计所述主导或至少一个显著信号分量的频率。频率的估计值然后用于使用频率 的测试范围的不同范围的随后迭代中。该迭代可包括调节测试范围的中心频率和/或测试 范围的带宽。测试范围可被视为是搜索范围的同义词。
[0009] 该过程可以重复，直到主导信号已以准确的足够程度被确定或直到足够数量（优 选的预定数量）的迭代已经完成。
[0010] 也可以基于先前发现的显著频率分量的了解而重复该过程，以通过引导搜索远离 他们而寻找除了任何先前识别分量的其他显著信号。
[0011] 测试范围内的频率可以由分析引擎进行检查。该分析引擎可包括傅立叶变换引 擎。可替代地，分析引擎可以包括参量引擎。参量引擎可以例如被布置成执行列文森递归 求解矩阵，诸如托普利兹矩阵。
[0012] 因此，可以提供一种分析输入信号以在频率搜索范围内找到主导频率的方法，包 括：将所述频率搜索范围分割为多个区域；分析每个区域内的信号强度，以识别具有包含 主导信号的最大可能性的候选区域；并限定新的频率搜索范围以进行搜索。与之前的频率 搜索范围相比，新的频率搜索范围可以被减小尺寸，并且包括所述候选区域。分割、分析和 限定的操作可以重复，直到已经达到所期望的频率分辨率。在第一迭代中，频率搜索范围 (测试范围）可对应于第一频率范围。
[0013] 在实施例中，定位主导信号的方法包括以递归方式执行搜索，其中较低频率LF#P较高频率UFK2间的频率搜索范围被划分成Y个频率区间，以及输入信号被分析，以识别在 每个频率区间内存在的信号幅度。一旦具有最大信号幅值的频率区间YMAXtt)已被定位，如 果区间宽度小于表示可接受频率分辨率的预定频率范围，所述区间的中心频率可以作为结 果输出。K值代表迭代计数。
[0014] 如果可接受的分辨率还没有达到，则进一步执行搜索，其中频率的搜索范围缩小 到新的较低频率LFK+1和新的上限频率UFK+1，其中UFK+1和LFK+1之间的范围包括区间YMAX⑷ 的全部频率范围，以及UFk+1-LFk+1小于UFk-LFk。
[0015] 有利的是，被分析的信号已被转换为或已经存在于数字域中。该数字信号可被抽 取。施加到搜索的信号的抽取率可以在每次迭代K中有所不同，以便改变搜索的分辨率。
[0016] 频率搜索范围可以通过改变数字滤波器的中心频率（通带中心频率）中选择。原 则上给出已知的频率搜索范围和已知的所需分辨率，滤波器的中心频率和滤波器带宽可以 预定，用于特定滤波器实施方式的系数可被计算或查询。然而，也可通过使用频率转换技术 (例如，向下转换）选择频率搜索范围，以将感兴趣的频率范围置于每次迭代的给定频率空 间内。例如最低频率可在每次迭代被转换为基本上〇Hz，然后设置过滤器的高频率截止点以 控制滤波器的带宽。
[0017] 无论用于改变搜索范围和缩小的上述方法可以被看作是"缩放"到频率空间的区 域。
[0018] 在实施例中，该方法包括：定位频率测试范围以包括具有在方法的先前迭代中识 别的最大幅度的快速傅立叶频率范围变换（FFT)区间的频率范围（或对于第一迭代，整个 第一频率范围）；将滤波器的通带减少为之前迭代的FFT区间的带宽，再加上保护频带（或 对于第一次迭代，整个第一频率范围）；将采样率降低到FFT，使得每个FFT区间覆盖降低 的频率范围；执行FFT;识别具有最大幅度的FFT区间，以及与该区间相关联的频率参量； 并重复所述定位、所述降低通带、所述降低采样率、所述执行以及所述识别的连续迭代直到 FFT带宽被减小到所需的分辨率。
[0019] 该保护频带的范围可以从基本上零赫兹向上。保护频带可以被设定为当前区间宽 度的比例，诸如一半大小或大于当前区间宽度。频率测试或搜索空间可以具有最大振幅的 FFT区间的中心频率为中心。
[0020] 在进一步的变化中，提供在第一频率范围内搜索至少一个显著频率或主导频率的 方法，包括：从所述第一频率范围中选择测试范围，和使用参量方法分析测试范围内的信 号，以估计测试范围内的主导或至少一个显著频率，和基于估计细化测试范围。
[0021] 有利的是，测试范围可以通过带通滤波器或者低通滤波器选择，它可以组合带频 率变换器。可替代地，测试范围可以通过串联连接的过滤器的操作来定义以合成带通滤波 器。
[0022] 优选地，该参量引擎被布置为解决第M级的尤尔〃沃克公式。M的值可以定义由参 量引擎来识别的显著频率分量的数目。
[0023] 优选地，M被保持为相对小的整数，以减少在参量引擎中的计算负担。M可以小于 10。有利的是，M可以小于5。在一个实施例中，M=l，这在计算上是有效的。
[0024] 参量引擎可迭代工作，以在输入信号中定位主导频率分量。
[0025] 根据本公开的第二个方面，提供了一种主导信号检测装置，被布置为递归或迭代 地搜索输入信号的输入频率范围，并在每遍以搜索在前一次识别的降低的频率搜索范围含 包含主导信号，并继续直到主导信号的频率已被估计为预定精度。
[0026] 有利地，该装置可以包括搜索空间/测试范围控制器，用于确定和/或施加通带到 频率搜索空间，和频谱分析引擎，用于将搜索空间内的分配频谱功率分配到多个频率区间。 搜索空间控制器可以包括频率转换器，用于映射可变的频率搜索范围为预定的频率范围， 以提供给可控带宽滤波器。在搜索的每个第k次迭代中的频率搜索范围可以被划分成Y个 频率区间，以及输入信号被进行分析以确定在每个分区中发生的信号幅度。一旦具有最大 信号幅度的区间YMAX?已经被确定，如果区间宽度小于表示可接受的频率分辨率的预定频 率范围，则区间中心频率可以作为结果输出。有利的是，输入频率为在每次迭代以不同量转 换的频率，使得在对应于YMAX(K)的频率范围中的信号被映射到频率空间，允许使用固定 频率（例如，具有中心频率〇赫兹）的可变带宽滤波器，例如，低通滤波器。
[0027] 频谱分析引擎可包括低N点快速傅立叶变换（FFT)引擎。该引擎可被提供作为专 用硬件，并对低至2、3或4个缓冲信号工作，即分析2、3或4个样本信号。这样的低N点 FFT引擎可用于在数字域中对数字信号，并在模拟域中对模拟信号进行工作。控制器可检 查该FFT引擎的输出，以确定具有最大信号模量的区间。控制器已了解正在执行的搜索算 法，因此能够估计映射到区间YMAX?的频率范围。控制器使用该信息来设置频率转换器的 操作和滤波器的带宽，以确保下一搜索以对应于区间YMAX?的频率范围为中心，并基本上 限于此。
[0028] 可选地，光谱分析引擎可以包括参量引擎。在这样的布置中，参量引擎分析提供给 它的信号，以确定M个最显著信号，其中M是所述参量引擎的级数。参量引擎可用于执行迭 代搜索，其中在每次迭代中主导信号的频率被估计，并且在随后的迭代中，基于当前迭代的 估计在降低的搜索空间或测试范围中执行搜索。
[0029] 根据进一步的方面，提供了包括主导信号检测装置的接收器。有利的是，主导信号 检测装置被布置为寻找阻断信号的谐波，其中该谐波发生在数字化信号中次。接收机可以 在电信设备中实现，诸如无线电、无线调制解调器、电话、基站等等。
【附图说明】
[0030] 现在将参考附图，通过非限制性示例的方式描述本发明的实施例，其中：
[0031] 图1是用于检测主导信号的装置的示意图；
[0032] 图2是更详细示出图1的装置的组件的示意图；
[0033] 图3a至3c示出和第一至第三次迭代的搜索处理相关联的频率图；