信号检测与捕获方法、装置、接收机及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种信号检测与捕获方法、装置、接收机及存储介质。该方法应用于接收机，包括：获取当前接收信号序列以及对应的当前接收机状态；根据与当前接收机状态匹配的操作，对当前接收信号序列进行定时位置纠正和频偏纠正，并对纠正后的当前接收信号序列进行分段傅里叶变换处理；根据变换处理结果以及与当前接收机状态匹配的状态切换条件，对接收机状态进行更新，接收机包括有多个可选切换状态；返回执行获取当前接收信号序列，以及与当前接收信号序列对应的当前接收机状态的操作，直至确定当前接收信号序列所属的帧信号为目标信号。本发明专利技术实施例的技术方案，实现在保证目标信号捕获准确度的同时，降低硬件资源消耗，提高数据处理速度。

【技术实现步骤摘要】
信号检测与捕获方法、装置、接收机及存储介质
本专利技术实施例涉及无线通信
，尤其涉及一种信号检测与捕获方法、装置、接收机及存储介质。
技术介绍
为了满足越来越多远距离物联网设备之间的通信，低功耗、大容量的广域网应运而生，例如，工作在非授权频段的Lora、sigfox，以及工作在授权频段的NB-IoT等。扩频技术的抗干扰容限较高，甚至信号湮灭在噪声里也能正确接收到信息，适合远距离通信。现有技术中，以Lora为代表的低功耗广域网采用线性扫频信号作为扩频信号，由于傅里叶变换在很多场景下做信号处理时可简化计算、提升效率，因此，以扫频信号实现扩频的信号在接收机中基本采用傅里叶变换来进行信号检测和捕获。但是，接收机可支持的扩频因子越大，单次傅里叶变换的接收信号序列的长度越长，当接收信号的序列长度很长时，一方面，傅里叶变换的计算量非常大，所需的计算时间很长，数据处理速度较慢，另一方面，需要占用更多的硬件资源，增加资源的消耗。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种信号检测与捕获方法、装置、接收机及存储介质，以实现在保证目标信号捕获准确度的同时，降低硬件资源消耗，提高数据处理速度。第一方面，本专利技术实施例提供了一种信号检测与捕获方法，应用于接收机，包括：获取当前接收信号序列，以及与当前接收信号序列对应的当前接收机状态；根据与当前接收机状态匹配的操作，对当前接收信号序列进行对应的定时位置纠正和频偏纠正，并对纠正后的当前接收信号序列进行分段傅里叶变换处理；根据变换处理结果以及与当前接收机状态匹配的状态切换条件，对接收机状态进行更新，所述接收机包括有多个可选切换状态；返回执行获取当前接收信号序列，以及与当前接收信号序列对应的当前接收机状态的操作，直至确定当前接收信号序列所属的帧信号为目标信号。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种信号检测与捕获装置，应用于接收机，包括：获取模块，用于获取当前接收信号序列，以及与当前接收信号序列对应的当前接收机状态；变换模块，用于根据与当前接收机状态匹配的操作，对当前接收信号序列进行对应的定时位置纠正和频偏纠正，并对纠正后的当前接收信号序列进行分段傅里叶变换处理；状态更新模块，用于根据变换处理结果以及与当前接收机状态匹配的状态切换条件，对接收机状态进行更新，所述接收机包括有多个可选切换状态；循环模块，用于返回执行获取当前接收信号序列，以及与当前接收信号序列对应的当前接收机状态的操作，直至确定当前接收信号序列所属的帧信号为目标信号。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种接收机，所述接收机包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本专利技术任意实施例提供的信号检测与捕获方法。第四方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本专利技术任意实施例提供的信号检测与捕获方法。本专利技术实施例的技术方案，应用于接收机，通过获取当前接收信号序列，以及与当前接收信号序列对应的当前接收机状态；根据与当前接收机状态匹配的操作，对当前接收信号序列进行对应的定时位置纠正和频偏纠正，并对纠正后的当前接收信号序列进行分段傅里叶变换处理；根据变换处理结果以及与当前接收机状态匹配的状态切换条件，对接收机状态进行更新，返回执行获取当前接收信号序列，以及与当前接收信号序列对应的当前接收机状态的操作，直至确定当前接收信号序列所属的帧信号为目标信号，解决了现有技术中存在的接收信号序列较长时，数据处理速度慢、占用资源多的问题，实现在保证目标信号捕获准确度的同时，降低硬件资源消耗，提高数据处理速度。附图说明图1a是本专利技术实施例一中的一种信号检测与捕获方法的流程图；图1b是本专利技术实施例一中的一种线性扫频信号的时域图；图1c是本专利技术实施例一中的一种线性扫频信号的频域图；图1d是本专利技术实施例一中的一种接收信号的帧结构示意图；图1e是本专利技术实施例一中的一种接收机状态的切换示意图；图2是本专利技术实施例二中的一种信号检测与捕获方法的流程图；图3是本专利技术实施例三中的一种信号检测与捕获装置的结构示意图；图4是本专利技术实施例四中的一种接收机的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1a是本专利技术实施例一中的一种信号检测与捕获方法的流程图，本实施例可适用于对较长的接收信号序列进行傅里叶变换，以检测和捕获目标信号的情况，该方法可以由信号检测与捕获装置来执行，该装置可以由硬件和/或软件来实现，并一般可以集成在接收机中。如图1a所示，该方法应用于接收机，包括：步骤110、获取当前接收信号序列，以及与当前接收信号序列对应的当前接收机状态。本实施例中，接收信号序列是通过滑动窗从接收机接收的帧信号中截取的，通过移动滑动窗的位置，可以在接收的帧信号中截取到不同的接收信号序列。接收的帧信号中包括经过衰减的扫频信号、噪声以及数据信号，本实施例中的接收信号序列是指经过衰减的扫频信号加噪声，其中，扫频信号用于实现信号检测和信号捕获。如图1b所示，扫频信号采用正弦信号做激励，该激励的幅值保持不变，其频率随时间的变化以某一固定步长增加，并且，经频域变换后，扫频信号能够在频域实现稀疏表示，呈现出能量聚焦效应，如图1c所示。本实施例中，接收机指的是非相干接收机，当前接收机状态表示接收机在当前接收信号处理过程中所处的信号处理阶段，不同的接收机状态对当前接收信号序列进行不同的信号处理操作，达到不同的处理效果。示例性的，当前接收机状态为第一状态时，表示接收机当前处于接收信号处理的初始化阶段，与当前接收机状态匹配的操作可以判断当前接收信号序列是否是帧同步字。步骤120、根据与当前接收机状态匹配的操作，对当前接收信号序列进行对应的定时位置纠正和频偏纠正，并对纠正后的当前接收信号序列进行分段傅里叶变换处理。本实施例中，考虑到接收信号序列可能存在频率偏移和滑动窗的定时位置偏移，为了提高当前接收信号序列对应的傅里叶变换处理结果的准确度，在获取与当前接收信号序列对应的当前接收机状态之后，需要先根据与当前接收机状态匹配的操作，对当前接收信号序列进行对应的定时位置纠正和频偏纠正，以粗略消除频率偏移和滑动窗的定时位置偏移对后续分段傅里叶变换处理的影响。可选的，根据与当前接收机状态匹配的操作，对当前接收信号序列进行对应的定时位置纠正和频偏纠正，可以包括：如果当前接收机状态为初始化的第一状态，则不对当前接收信号序列进行对应的定时位置纠正和频偏纠正；如果当前接收机状态不为所述第一状态，则根据历史接收信号序列的频谱峰值位置，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号检测与捕获方法，其特征在于，应用于接收机，包括：/n获取当前接收信号序列，以及与当前接收信号序列对应的当前接收机状态；/n根据与当前接收机状态匹配的操作，对当前接收信号序列进行对应的定时位置纠正和频偏纠正，并对纠正后的当前接收信号序列进行分段傅里叶变换处理；/n根据变换处理结果以及与当前接收机状态匹配的状态切换条件，对接收机状态进行更新，所述接收机包括有多个可选切换状态；/n返回执行获取当前接收信号序列，以及与当前接收信号序列对应的当前接收机状态的操作，直至确定当前接收信号序列所属的帧信号为目标信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种信号检测与捕获方法，其特征在于，应用于接收机，包括：
获取当前接收信号序列，以及与当前接收信号序列对应的当前接收机状态；
根据与当前接收机状态匹配的操作，对当前接收信号序列进行对应的定时位置纠正和频偏纠正，并对纠正后的当前接收信号序列进行分段傅里叶变换处理；
根据变换处理结果以及与当前接收机状态匹配的状态切换条件，对接收机状态进行更新，所述接收机包括有多个可选切换状态；
返回执行获取当前接收信号序列，以及与当前接收信号序列对应的当前接收机状态的操作，直至确定当前接收信号序列所属的帧信号为目标信号。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据与当前接收机状态匹配的操作，对当前接收信号序列进行对应的定时位置纠正和频偏纠正，包括：
如果当前接收机状态为初始化的第一状态，则不对当前接收信号序列进行对应的定时位置纠正和频偏纠正；
如果当前接收机状态不为所述第一状态，则根据历史接收信号序列的频谱峰值位置，对当前接收信号序列进行定时位置纠正，并根据所述历史接收信号序列的频偏值，对当前接收信号序列进行分数倍频偏纠正。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对纠正后的当前接收信号序列进行分段傅里叶变换处理，包括：
将纠正后的当前接收信号序列均分为第一数量的子序列，并对每段子序列进行傅里叶变换；
对第一数量的子序列的傅里叶变换结果做取模方处理，并对处理后的傅里叶变换结果进行非相干叠加处理；
根据非相干叠加处理后的傅里叶变换结果，确定当前接收信号序列的频谱峰值位置以及频偏值。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据变换处理结果以及与当前接收机状态匹配的状态切换条件，对接收机状态进行更新，包括：
在当前接收机状态为初始化的第一状态时，根据变换处理结果确定当前接收信号序列的信噪比是否大于门限阈值；
若是，则将接收机状态更新为检测帧同步字的第二状态，否则，保持当前接收机状态不变。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据变换处理结果以及与当前接收机状态匹配的状态切换条件，对接收机状态进行更新，包括：
在当前接收机状态为检测帧同步字的第二状态时，如果检测到当前接收信号序列的信噪比大于门限阈值，且根据当前接收信号序列的频谱峰值位置确定当前接收信号序列为帧同步字，则对计数器进行累加；
如果所述计数器累加后的数值满足数量阈值条件，则将接收机状态更新为检测第一频率同步字的第三状态；
在当前接收机状态为检测帧同步字的第二状态时，如果检测到当前接收信号序列的信噪比小于等于门限阈值，和/或，根据当前接收信号序列的频谱峰值位置确定当前接收信号序列不为帧同步字，则将接收机状态切换回初始化的第一状态。

【专利技术属性】
技术研发人员：李建龙，郑波浪，李晓明，刘伟，熊艳伟，
申请(专利权)人：北京升哲科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11