一种联合方差修正的信号检测与时域定位方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种联合方差修正的信号检测与时域定位方法和系统，克服现有技术中的能量检测方法无法精确定位信号起始位置的不足。该方法包括：训练获得能量统计量门限值和方差统计量门限值；对样本信号采样获得离散的采样信号集合；对离散的采样信号集合进行分段获得多个采样信号子集合；获得每个采样信号子集合的能量统计量和方差统计量；采用联合方差统计量修正的信号能量检测方法，判断每个采样信号子集合中是否包含有用信号；根据所有包含有用信号的采样信号子集合，确定有用信号的时域起始位置的置信区间；在置信区间内对有用信号的时域起始位置进行精确定位。本发明专利技术的实施例可以对有用信号出现的起始位置进行精确定位。

【技术实现步骤摘要】
一种联合方差修正的信号检测与时域定位方法和系统
本专利技术涉及信号检测技术，尤其涉及一种联合方差修正的信号检测与时域定位方法和系统。
技术介绍
利用信号特征和噪声功率等信息，按照一定的准则对接收到的信号进行检测，以判定有用信号是否存在的技术，称为信号检测技术。信号检测技术的应用十分广泛，如认知无线电中应用信号检测技术进行频谱感知，以检测周围的频谱空穴，可以为认知用户提供可利用的频谱资源。现有的信号检测技术，主要包括匹配滤波器检测，循环平稳特征检测和能量检测。匹配滤波器检测的准则是使得输出信噪比最大，它是在信号检测系统掌握到接收信号先验信息的情况下一种有效的检测方法。若是系统所掌握的先验信息不准确，则匹配滤波器的检测性能将急剧下降。循环平稳特征检测主要是针对调制后的信号具有类似于周期性的性质而设计的信号检测方法。该检测方法具有较强的抵抗噪声功率不确定性的能力，并且在低信噪比的条件下也具有很好的检测性能，但其计算复杂度远大于匹配滤波器检测和能量检测。能量检测通过计算信号在特定频段内的能量值，并且与预先设定的检测门限值进行比较，从而获得判决结果。能量检测具有简单易行、检测速度快、无需预先知道接收信号的结构就能够获得判决结果等特点。能量检测方法因其简单易行与检测速度快等特点成为了信号检测技术中最常用的方法之一。本专利技术的专利技术人在研究本专利技术的技术方案时，认为传统的能量检测方法易受噪声不确定性的影响，检测准确率较低。并且，传统的能量检测方法只能检测信号是否出现，并不能精确定位信号出现的起始位置。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有技术中的能量检测方法因容易受到噪声不确定性的影响而无法精确定位信号起始位置的不足。为了解决上述技术问题，本专利技术的实施例首先提供了一种联合方差修正的信号检测与时域定位方法，包括：对噪声信号进行训练，获得能量统计量门限值和方差统计量门限值；对样本信号进行采样，获得离散的采样信号集合；对所述离散的采样信号集合进行分段，获得多个采样信号子集合；获得每个采样信号子集合的能量统计量和方差统计量；采用联合方差统计量修正的信号能量检测方法，根据所述能量统计量与能量统计量门限值、或者所述能量统计量与能量统计量门限值以及所述方差统计量与方差统计量门限值，判断每个采样信号子集合中是否包含有用信号；根据所有包含有用信号的采样信号子集合，确定有用信号的时域起始位置的置信区间；在所述置信区间内对有用信号的时域起始位置进行精确定位。优选地，对噪声信号进行训练，获得能量统计量门限值和方差统计量门限值，包括：按照预设采样频率对预先采集到的所述噪声信号进行采样，得到离散的采样噪声信号集合；根据所述离散的采样噪声信号集合中每个采样点的幅度值获得所述能量统计量门限值；将所述离散的采样噪声信号集合按时域到达先后顺序进行分段，得到多个采样噪声信号子集合；根据每个采样噪声信号子集合的能量统计量以及所有采样噪声信号子集合的能量统计量的期望，获得所述方差统计量门限值。优选地，采用联合方差统计量修正的信号能量检测方法，根据所述能量统计量与能量统计量门限值、或者所述能量统计量与能量统计量门限值以及所述方差统计量与方差统计量门限值，判断每个采样信号子集合中是否包含有用信号，包括：对不满足采用联合方差统计量进行修正的条件的采样信号子集合，根据该采样信号子集合的能量统计量与所述能量统计量门限值的大小关系，确定该采样信号子集合是否包含有用信号；对满足采用联合方差统计量进行修正的条件的采样信号子集合，根据该采样信号子集合的能量统计量与所述能量统计量门限值的大小关系以及该采样信号子集合的方差统计量与所述方差统计量门限值的大小关系，确定该采样信号子集合是否包含有用信号。优选地，对不满足采用联合方差统计量进行修正的条件的采样信号子集合，在该采样信号子集合的能量统计量大于所述能量统计量门限值时，确定该采样信号子集合中包含有用信号；对满足采用联合方差统计量进行修正的条件的采样信号子集合，在该采样信号子集合的能量统计量大于所述能量统计量门限值且该采样信号子集合的方差统计量大于所述方差统计量门限值时，确定该采样信号子集合中包含有用信号。优选地，根据所有包含有用信号的采样信号子集合，确定有用信号的时域起始位置的置信区间，包括：计算每个包含有用信号的采样信号子集合各自的检测置信门限概率；在所有包含有用信号的采样信号子集合中找到时域上第一个满足检测置信门限概率的采样信号子集合，将所述第一个满足检测置信门限概率的采样信号子集合作为有用信号起始位置的置信中心点；根据所述置信中心点以及置信半径确定所述置信区间。优选地，在所述置信区间内对有用信号的时域起始位置进行精确定位，包括：在所述置信区间内随机独立选取多个初始位置定位集合；对任一个初始位置定位集合中的采样点按时域到达先后顺序进行分段，得到所述任一个初始位置定位集合中的多个初始位置定位子集合；获得所述任一个初始位置定位集合中的每个初始位置定位子集合各自的检测置信门限概率；在所述任一个初始位置定位集合中找到时域上第一个满足检测置信门限概率的初始位置定位子集合，将所述第一个满足检测置信门限概率的初始位置定位子集合所包含的第一个采样点所在位置作为所述任一个初始位置定位集合中的有用信号的起始位置；根据所有初始位置定位集合中的有用信号的起始位置，在所述置信区间内对有用信号的所述时域起始位置进行精确定位。本专利技术的实施例还提供了一种联合方差修正的信号检测与时域定位系统，包括：训练模块，设置为对噪声信号进行训练，获得能量统计量门限值和方差统计量门限值；采样模块，设置为对样本信号进行采样，获得离散的采样信号集合；分段模块，设置为对所述离散的采样信号集合进行分段，获得多个采样信号子集合；统计模块，设置为获得每个采样信号子集合的能量统计量和方差统计量；以及判断模块，设置为采用联合方差统计量修正的信号能量检测方法，根据所述能量统计量与能量统计量门限值、或者所述能量统计量与能量统计量门限值以及所述方差统计量与方差统计量门限值，判断每个采样信号子集合中是否包含有用信号；确定模块，设置为根据所有包含有用信号的采样信号子集合，确定有用信号的时域起始位置的置信区间；定位模块，设置为在所述置信区间内对有用信号的时域起始位置进行精确定位。优选地，对不满足采用联合方差统计量进行修正的条件的采样信号子集合，所述判断模块设置为根据该采样信号子集合的能量统计量与所述能量统计量门限值的大小关系，确定该采样信号子集合是否包含有用信号；对满足采用联合方差统计量进行修正的条件的采样信号子集合，所述判断模块设置为根据该采样信号子集合的能量统计量与所述能量统计量门限值的大小关系以及该采样信号子集合的方差统计量与所述方差统计量门限值的大小关系，确定该采样信号子集合是否包含有用信号。优选地，所述确定模块包括：计算单元，设置为计算每个包含有用信号的采样信号子集合各自的检测置信门限概率；查找单元，设置为在所有包含有用信号的采样信号子集合中找到时域上第一个满足检测置信门限概率的采样信号子集合，将所述第一个满足检测置信门限概率的采样信号子集合作为有用信号起始位置的置信中心点；确定单元，设置为根据所述置信中心点以及置信半径确定所述置信区间。优选地，所述定位模块包括：选取单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种联合方差修正的信号检测与时域定位方法，包括：对噪声信号进行训练，获得能量统计量门限值和方差统计量门限值；对样本信号进行采样，获得离散的采样信号集合；对所述离散的采样信号集合进行分段，获得多个采样信号子集合；获得每个采样信号子集合的能量统计量和方差统计量；采用联合方差统计量修正的信号能量检测方法，根据所述能量统计量与能量统计量门限值、或者所述能量统计量与能量统计量门限值以及所述方差统计量与方差统计量门限值，判断每个采样信号子集合中是否包含有用信号；根据所有包含有用信号的采样信号子集合，确定有用信号的时域起始位置的置信区间；在所述置信区间内对有用信号的时域起始位置进行精确定位。

【技术特征摘要】
2014.12.30 CN 20141084899801.一种联合方差修正的信号检测与时域定位方法，包括：对噪声信号进行训练，获得能量统计量门限值和方差统计量门限值；对样本信号进行采样，获得离散的采样信号集合；对所述离散的采样信号集合进行分段，获得多个采样信号子集合；获得每个采样信号子集合的能量统计量和方差统计量；对不满足采用联合方差统计量进行修正的条件的采样信号子集合，根据该采样信号子集合的能量统计量与所述能量统计量门限值的大小关系，确定该采样信号子集合是否包含有用信号，所述采用联合方差统计量进行修正的条件为所述采样信号子集合的次序大于联合修正长度；对满足采用联合方差统计量进行修正的条件的采样信号子集合，根据该采样信号子集合的能量统计量与所述能量统计量门限值的大小关系以及该采样信号子集合的方差统计量与所述方差统计量门限值的大小关系，确定该采样信号子集合是否包含有用信号；根据所有包含有用信号的采样信号子集合，确定有用信号的时域起始位置的置信区间；在所述置信区间内对有用信号的时域起始位置进行精确定位。2.根据权利要求1所述的方法，其中，对噪声信号进行训练，获得能量统计量门限值和方差统计量门限值，包括：按照预设采样频率对预先采集到的所述噪声信号进行采样，得到离散的采样噪声信号集合；根据所述离散的采样噪声信号集合中每个采样点的幅度值获得所述能量统计量门限值；将所述离散的采样噪声信号集合按时域到达先后顺序进行分段，得到多个采样噪声信号子集合；根据每个采样噪声信号子集合的能量统计量以及所有采样噪声信号子集合的能量统计量的期望，获得所述方差统计量门限值。3.根据权利要求1所述的方法，其中：对不满足采用联合方差统计量进行修正的条件的采样信号子集合，在该采样信号子集合的能量统计量大于所述能量统计量门限值时，确定该采样信号子集合中包含有用信号；对满足采用联合方差统计量进行修正的条件的采样信号子集合，在该采样信号子集合的能量统计量大于所述能量统计量门限值且该采样信号子集合的方差统计量大于所述方差统计量门限值时，确定该采样信号子集合中包含有用信号。4.根据权利要求1所述的方法，其中，根据所有包含有用信号的采样信号子集合，确定有用信号的时域起始位置的置信区间，包括：计算每个包含有用信号的采样信号子集合各自的检测置信门限概率；在所有包含有用信号的采样信号子集合中找到时域上第一个满足检测置信门限概率的采样信号子集合，将所述第一个满足检测置信门限概率的采样信号子集合作为有用信号起始位置的置信中心点；根据所述置信中心点以及置信半径确定所述置信区间。5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述置信区间内对有用信号的时域起始位置进行精确定位，包括：在所述置信区间内随机独立选取多个初始位置定位集合；对任一个初始位置定位集合中的采样点按时域到达先后顺序进行分段，得到所述任一个初始位置定位集合中的多个初始位置定位子集合；获得所述任一个初始位置定位集合中的每个初始位置定位子集合各自的检测置信门限概率；在所述任一个初始位置定位集合中找到...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵中原，
申请(专利权)人：无锡北邮感知技术产业研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32