一种蓝牙综测仪信号模式类型的识别方法与流程

本发明涉及一种蓝牙信号识别方法，具体为一种蓝牙综测仪信号模式类型的识别方法，属于无线通信信号处理。

背景技术：

1、随着无线通信技术的高速发展，针对短距离高速传输需求的蓝牙技术已经广泛地应用在手持通信设备，比如手机和笔记本电脑，以及共享单车等，因此，针对蓝牙设备的测试就成为蓝牙技术装备到各种应用产品的重要流程。

2、一般而言，蓝牙设备的测试需要高精度的蓝牙综测仪，高精度的蓝牙综测仪需要高效的信号综合测试仪算法。具体而言，蓝牙信号帧速率模式的识别是蓝牙综测仪算法的关键一环，蓝牙信号的帧速率分为br、edr2m、edr3m、ble1m、ble2m、ble125k和ble500k。由于每一帧速率的蓝牙信号帧结构都存在一定差异，从而引起在蓝牙综测仪接收端信号帧头解析和payload解析的差异。此外，蓝牙信号帧结构信息的准确获取是正确解析帧头信息和正确解调蓝牙信号和译码的前提。

3、由于蓝牙设备已经广泛地应用于我们生活的各个方面，针对蓝牙信号的物理层信号处理算法已经存在大量的前人研究成果(也包括针对蓝牙信号帧速率识别技术)。现有技术中，公告号为cn107181540b公开的一种蓝牙信号处理装置及蓝牙数据帧检测方法，该技术方案包括能量估计器计算蓝牙信号的功率值，频移键控解调器在功率值大于第一阈值时解调蓝牙信号，输出解调信号，帧检测器对解调信号进行帧检测，输出帧检测信号。以此方式对蓝牙信号进行处理，保证在蓝牙信号功率值满足预设条件时再进行解调，无需时时进行解调，进而只对符合功率要求的有效蓝牙信号进行帧检测过程，减少进行帧检测的时间，从而减小蓝牙信号处理时的功耗，同时又不影响有效蓝牙数据的正常处理。然而，针对蓝牙综测仪开发的蓝牙信号帧速率识别与传统的蓝牙设备信号的帧速率识别存在应用环境和测试要求差异性，现有技术并没有提到和解决。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决传统的蓝牙设备信号的帧速率识别存在应用环境和测试要求差异性的技术问题而提供一种蓝牙综测仪信号模式类型的识别方法，该识别方法具体应用于蓝牙综测仪开发过程中接收端无线信号的探测和分类技术，利用蓝牙信号帧结构特征联合判决识别帧速率类型，提高蓝牙综测仪检测设备信号的精确度。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种蓝牙综测仪信号模式类型的识别方法，该识别方法利用蓝牙信号帧结构特征联合判决识别帧速率类型，其中，蓝牙信号帧结构特征包括蓝牙信号前导码、高阶累积量(不同调制方式下的高阶累积量的差异性)、edr同步序列的相关峰均比值和帧头携带的包类型信息。

3、该识别方法具体包括：

4、步骤一、蓝牙信号前导码自相关计算：

5、当蓝牙信号为br、edr-2m或edr-3m模式时，前导码均为4bits；

6、当蓝牙信号为ble-coded时，前导码为80bits；

7、当蓝牙信号为ble-2m时，前导码为16bits；

8、当蓝牙信号为ble-1m时，前导码为8bits；

9、因此，在蓝牙综测仪接收端，对接收信号与80bits前导码、16bits前导码、8bits前导码和4bits前导码分别做相关运算；

10、步骤二、高阶累积量参数计算：

11、蓝牙信号的调制方式包括gfsk和dpsk；

12、其中，br和ble使用gfsk调制；edr的帧头部分使用gfsk，edr的payload部分使用dpsk调制；

13、通过调制蓝牙信号的高阶累积量判决区分br、edr和ble；

14、步骤三、基于蓝牙信号的峰均比判决帧速率类型：

15、edr信号的判决需要用到同步序列，根据蓝牙协议，对edr信号的同步序列做dpsk调制；

16、步骤四、基于蓝牙信号的包类型判决帧速率类型：

17、edr-2m和edr-3m的判决需要用到同步帧头解析时候检测到的包类型，再进一步细化区分；

18、根据蓝牙协议，帧头的前导码携带包类型信息，准确定位到蓝牙信号的帧头位置后，找到携带包类型信息的前导码，然后根据前导码确定包类型。

19、作为本发明再进一步的技术方案：步骤一具体包括：

20、br和edr帧格式的前导码表示为pbr/edr；

21、ble-1m帧格式的前导码表示为pble1m；

22、ble-2m帧格式的前导码表示为pble2m；

23、ble-coded帧格式的前导码表示为pble80；

24、在蓝牙综测仪接收端，接收信号表示为r(t)，t是时间变量；然后对接收信号r(t)做相位差分运算得到接收信号r(t)的相位差分序列：

25、l(n),n＝0,1,…n-1

26、即：

27、l(n)＝φ(r(t)),n＝0,1,…n-1

28、其中，φ表示相位差分运算函数，n表示序列长度；

29、接收信号的相位差分序列l(n)分别和前导码pble80、pble2m和pble1m做相关运算，即：

30、k＝α((pble80，pble2m，pble1m)，l(n))

31、其中，α是相关运算函数，k是相关运算值。

32、作为本发明再进一步的技术方案：步骤一中，蓝牙信号为ble-coded时，ble-coded包括ble125k和ble500k，ble125k和ble500k的区分采用fec译码后的accessaddress后一位表示携带区分ble125k和ble500k信息，当这一位是1的时候表示ble500k，0的时候表示ble125k。

33、作为本发明再进一步的技术方案：步骤二具体包括：

34、对于零均值复平稳随机过程r(t)，其p阶混合矩可以表示为：

35、mpq＝e[r(t)p-qr*(t)q]

36、其中，*表示函数的共轭，高阶累积量定义为：

37、

38、不同蓝牙信号帧速率类型的高阶累积量有所不同，可以根据高阶累积量的不同完成蓝牙信号帧速率类型识别。

39、作为本发明再进一步的技术方案：从高阶累积量的二阶、四阶、六阶累积量选取3个特征参数进行蓝牙信号帧速率类型识别，即为：

40、

41、其中，f1用于判决br信号，f2用于判决edr信号。f3用于判决ble信号。

42、作为本发明再进一步的方案：步骤三中，具体包括：

43、edr2m的同步序列为：

44、syn2m＝[0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1]

45、edr3m的同步序列为：

46、syn3m＝[0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 01 0]

47、在蓝牙综测仪接收端，接收信号r(t)和同步序列做相关运算得到：

48、kedr(t)＝α((syn2m，syn3m)，r(t))

49、首先求出相关值kedr(t)的峰值，写为kh；其次求出kedr(t)相关值的平均值，写为km；相关值的峰值和均值比为：

50、kpeak＝kh/km

51、通过kpeak＝kh/km判决是否是edr信号；当kpeak大于某个阈值的时候才认为是edr信号，否则不是edr信号，其中，阈值的取值需要根据蓝牙信号的通信环境确定。

52、作为本发明再进一步的技术方案：步骤四具体包括：

53、根据蓝牙协议，帧头的前导码有4bits携带包类型信息，并且所述4bits携带包类型包括null、poll、fhs、dv、hv1、hv2、hv3、ev3、ev4、ev5、dm1、dh1、dm3、dh3、dm5、dh5、aux1、2-ev3、2-ev5、2-dh1、2-dh3、2-dh5、3-ev3、3-ev5、3-dh1、3-dh3和3-dh5；

54、当包类型检测结果是2-ev3、2-ev5、2-dh1、2-dh3和2-dh5的时候，判决为edr2m；

55、当包类型检测结果是3-ev3、3-ev5、3-dh1、3-dh3和3-dh5的时候，判决为edr3m；

56、基于包类型检测结果，完成帧速率类型的判决。

57、本发明的有益效果是：1)通过建立蓝牙信号不同帧速率类型的前导码数据库，根据不同前导码自相关特性，考虑不同帧速率得到不同相关运算值的情况下判决ble的帧速率；2)本发明联合蓝牙信号高阶累积量特征来进一步区分ble、br和edr信号，避免由于前导码自相关性计算出现的识别误差；3)本发明使用edr的同步序列与br和ble模式的不同，从而计算不同的峰均比来判决和识别edr帧模式；4)本发明联合前导码、峰均比和高阶累积量，以及包类型判决识别蓝牙信号帧速率类型，多个判决条件具有明显的特征区别，能够准确识别不同的蓝牙信号帧速率；5)本发明中的方法可以在噪声干扰较强环境下，针对蓝牙综测仪的各项参数测试具有较强的鲁棒性。