基于频谱特征识别的窄带干扰检测方法与流程

本发明属于通信及数字信号处理，尤其涉及一种基于频谱特征识别的窄带干扰检测方法。

背景技术：

1、窄带干扰一般指带宽小于0.1倍中心频率的带宽信号。在通信系统中，窄带干扰信号通常会使原有信号波形产生较大畸变，致使通信质量严重下降。窄带干扰信号通常难以避免，所以对窄带干扰信号采取主动监测、主动剔除已经成为当前主流的应对窄带干扰的方法。

2、目前常见的窄带干扰检测方法主要分为两类，时域检测法和频域检测法。在频域检测法中，现有常见检测技术有门限检测法和峰均值比较法两种，其中门限检测法一般通过比较信号功率来分辨窄带干扰信号，而峰均值比较法一般通过频谱峰值与均值之比来分辨窄带干扰信号。以上两种方法中门限法通常需要提前得知信号的功率信息，峰均值比较法通常由于信号的波动性而存在一定的不稳定性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种基于频谱特征识别的窄带干扰检测方法，可有效检测出混杂于信号中的窄带干扰信号，具有较高的检测灵敏度和良好的稳定性，可解决通信系统中窄带干扰信号的检测问题。

2、为实现上述目的，本申请公开的一种基于频谱特征识别的窄带干扰检测方法，包括以下步骤：

3、adc采样获取基带信号；

4、对基带信号进行下采样；通过加窗模块对该基带信号进行边沿平滑处理，随后通过fft计算模块得到频谱数据；再将频谱数据与幅度修正的功率修正因子相乘，获得功率归一化的频谱数据；再对功率归一化的频谱数据进行能量计算，然后对得到的数据进行平滑滤波，至此完成一次频谱能量数据的获取；

5、重复获取多次频谱能量数据，并对多次频谱能量数据进行iir滤波；根据iir滤波后的频谱能量数据的最大值设置干扰门限、边沿门限和平坦门限；通过判断当前计算频点位置是否为上升沿或下降沿来初步确定干扰的边沿位置；对iir滤波后的频谱能量数据进行规则匹配；

6、输出匹配后得到的干扰段区间。

7、优选地，adc采样获取固定长度的基带信号。

8、优选地，所述幅度修正的功率修正因子的计算方式如下：

9、；

10、其中，为实际信号的平均功率，为功率归一化的幅度修正因子，为信号平均功率的期望值；

11、将32位的分为[31:24]、[23:16]、[15:8]与[7:0]共4段各8bit，然后根据最高bit位所在段，令取对应段的8bit位，则取值范围为，进行查表得到，查找表如下式：；

12、然后依据下式求得的近似值：

13、；

14、其中，若位于[31:24]段则取24；同理若位于[23:16]段则取16，若位于[15:8]段则取8，若位于[7:0]段则取0。

15、优选地，所述iir滤波的计算公式为：

16、；

17、上式中为当前次滤波后的结果，为上一次滤波后的结果，为当前的频谱能量数据。

18、优选地，根据iir滤波后的频谱能量数据的最大值设置干扰门限、边沿门限和平坦门限，其中干扰门限为频谱能量数据最大值的，边沿门限为频谱能量数据最大值的，平坦门限为频谱能量数据最大值的，，n和m为预设值。

19、优选地，所述通过判断当前计算频点位置是否为上升沿或下降沿来初步确定干扰的边沿位置，包括；

20、当前计算频点位置为，对的左边和右边分别扩展 m个频点得到计算区域，则对应计算区域的频点序列记为，取前判区域为区间，过渡带为区间，后判区域为区间，同时，将前判区域能量均值记为，后判区域能量均值记为；记点能量为，点能量为，点能量为；

21、上升沿判断规则如下：对于点，当时，若存在边沿门限，边沿门限时有 平坦门限，干扰门限，，表示正整数，则点此时所在位置将被标记为上升沿；

22、下降沿判断规则如下：对于点，当时，若存在边沿门限，边沿门限时有平坦门限，干扰门限，，则点此时所在位置将被标记为下降沿。

23、优选地，所述规则匹配包括：从左至右，若第一个边沿为下降沿，则上升沿位置被置为1；若最后一个边沿为上升沿，则下降沿位置被置为fft最大点标号；其它情况按照从左至右就近原则进行两两配对，即当前下降沿与左侧最近的上升沿位置配对；若遇到连续多个同向边沿，即两个以上的连续上升沿中间没有下降沿，或两个以上的连续下升沿中间没有上升沿，则按照配对后的上升沿与下降沿频谱间隔最大的原则来进行配对，且需确保上升沿标号总是小于与之配对的下降沿标号；在已配对的区间中，如果区间长度小于过渡带长度与后判区域长度之和，则去除该区间。

24、本发明的有益效果如下：

25、本发明基于频谱特征识别的窄带干扰检测方法，可对有用信号和窄带干扰信号进行区分，通过搜索窄带干扰在频谱上的起止位置实现对窄带干扰的检测，可有效的检测出混杂于信号中的窄带干扰信号，并且具有较高的检测灵敏度和良好的稳定性，能够有效解决通信系统中窄带干扰信号的检测问题。

技术特征：

1.一种基于频谱特征识别的窄带干扰检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于频谱特征识别的窄带干扰检测方法，其特征在于，adc采样获取固定长度的基带信号。

3.根据权利要求1所述的基于频谱特征识别的窄带干扰检测方法，其特征在于，所述幅度修正的功率修正因子的计算方式如下：

4.根据权利要求1所述的基于频谱特征识别的窄带干扰检测方法，其特征在于，所述iir滤波的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的基于频谱特征识别的窄带干扰检测方法，其特征在于，根据iir滤波后的频谱能量数据的最大值设置干扰门限、边沿门限和平坦门限，其中干扰门限为频谱能量数据最大值的，边沿门限为频谱能量数据最大值的，平坦门限为频谱能量数据最大值的，，n和m为预设值。

6.根据权利要求1所述的基于频谱特征识别的窄带干扰检测方法，其特征在于，所述规则匹配包括：从左至右，若第一个边沿为下降沿，则上升沿位置被置为1；若最后一个边沿为上升沿，则下降沿位置被置为fft最大点标号；其它情况按照从左至右就近原则进行两两配对，即当前下降沿与左侧最近的上升沿位置配对；若遇到连续多个同向边沿，即两个以上的连续上升沿中间没有下降沿，或两个以上的连续下升沿中间没有上升沿，则按照配对后的上升沿与下降沿频谱间隔最大的原则来进行配对，且需确保上升沿标号总是小于与之配对的下降沿标号；在已配对的区间中，如果区间长度小于过渡带长度与后判区域长度之和，则去除该区间。

技术总结本发明公开了一种基于频谱特征识别的窄带干扰检测方法，包括以下步骤：ADC采样获取基带信号；对基带信号进行下采样；通过加窗模块对该基带信号进行边沿平滑处理，通过FFT计算模块得到频谱数据；获得功率归一化的频谱数据；对频谱数据进行能量计算、平滑滤波，完成频谱能量数据的获取；对多次频谱能量数据进行IIR滤波；根据滤波后的频谱能量数据的最大值设置干扰门限、边沿门限和平坦门限；对IIR滤波后的频谱能量数据进行规则匹配；输出匹配后得到的干扰段区间。本发明可有效检测出混杂于信号中的窄带干扰信号，具有较高的检测灵敏度和良好的稳定性，可解决通信系统中窄带干扰信号的检测问题。技术研发人员：杨军,汤康,王林,朱江,高凯,李二保,杨虎,叶涛,肖磊受保护的技术使用者：湖南国科锐承电子科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/21