CN109245839A - 一种检测窄带干扰的方法及其通信芯片、通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测窄带干扰的方法及其通信芯片、通信装置；利用传输两个数据包之间的空闲时间进行窄带干扰检测；包括以下步骤：首先获取噪声功率最小的子载波P_min及其位置；然后计算平均噪声功率；最后根据平均噪声功率判断子载波是否存在窄带干扰。该方法所需要的运算复杂度固定，能够适用于专用电路(ASIC)和数字信号处理(DSP)，并且该方法还能够与高灵敏度的包检测一起工作，在及其嘈杂的信道上提供可靠的通信。

Description

一种检测窄带干扰的方法及其通信芯片、通信装置

技术领域

本发明属于通信技术领域；涉及一种检测窄带干扰的方法；还涉及一种能够运行上述方法的通信芯片；还涉及一种具有上述通信芯片的通信装置。

背景技术

在宽带有线通信和宽带无线通信***中，窄带干扰(NBI)会严重影响通信质量。比如在无线局域网中，在相同频点上工作的蓝牙设备会对干扰范围内的WiFi设备产生窄带干扰。而在类如网线或电力线通信的有线通信***中，短波无线电会带来射频上的窄带干扰。

窄带干扰通常表征为在相对孤立的窄频段上具有的能量远高于传输信号的平均能量。对于使用正交频分复用(OFDM)技术的通信***而言，有效信号带宽内的窄带干扰会导致部分子载波上传输的有效信息遭受不同程度的损失。此外，在使用OFDM技术的接收机中，使用有限点数的快速傅里叶变换(FFT)将信号从时域变换到频域的过程会导致窄带干扰泄漏到相邻的子载波上。

因此，在接收机中需要将窄带干扰检测出来，并在频域将这些被窄带干扰污染的子载波屏蔽。实际应用中，传输信号带宽内可能有多个窄带干扰，这些干扰彼此的频率、带宽和强度各不相同。较高功率的NBI可能会掩盖那些低功率NBI信号，因此窄带干扰的检测通常是以迭代的方法完成的,其大致过程如下：首先计算所有子载波上的平均功率；然后使用门限值NBIThr去屏蔽受污染的子载波，即若第i个子载波上的功率P_min>Pavg*NBIThr，那么我们就认为[i–NBIWidth,i+NBIWidth]区间内的子载波上检测到了窄带干扰，其中NBIWidth为预设的单边带窄带干扰屏蔽宽度；最后，基于更新屏蔽信息后的子载波计算新的平均功率，并仿照上一步进行新一轮的窄带干扰检测。

上述常规方法的弊端在于窄带干扰检测的处理延时不固定且不可预测，会导致硬件的实时处理难以控制。

发明内容

本发明提供了一种检测窄带干扰的方法及其通信芯片、通信装置；该方法所需要的运算复杂度固定，能够适用于专用电路(ASIC)和数字信号处理(DSP)，并且该方法还能够与高灵敏度的包检测一起工作，在及其嘈杂的信道上提供可靠的通信。

本发明的技术方案是：一种检测窄带干扰的方法，利用传输两个数据包之间的空闲时间进行窄带干扰检测；包括以下步骤：步骤S1，获取噪声功率最小的子载波P_min；步骤S2，计算平均噪声功率；具体过程是：

步骤S21，建立计算平均功率集合；并且将P_min作为计算平均功率集合的第一个元素；

步骤S22，对所有子载波P₁、P₂……P_n，分别进行步骤S23-S25；

步骤S23，将P_j作为检测子载波，P_j∈(P₁、P₂......P_n)得到子载波P_j前m个子载波的功率之和V_j-m，以及子载波P_j之后m个子载波的功率之和V_j+m，取V_j-m和V_j+m中的最大值；

步骤S24，计算平均功率集合中小于等于m个元素之和与去除功率的可编程阈值的乘积A；

步骤S25，若A小于步骤S23中的最大值，则将子载波P_j加入计算平均功率集合中；

步骤S26，遍历所有子载波P₁、P₂……P_n之后，得到最终的计算平均功率集合，并且计算该集合所有子载波的平均功率V_平均，V_平均为平均噪声功率；

步骤S3，子载波的功率大于平均噪声功率与去除功率的可编程阈值的乘积，则该子载波存在窄带干扰；其中P_i∈(P₁、P₂......P_n)。

更进一步的，本发明的特点还在于：

其中步骤S1中最小功率值为从噪声功率的起点开始取若干个子载波，得到噪声功率值最小子载波。

其中步骤S24中计算平均功率集合中的元素数量小于m时，计算集合中所有元素之和与去除功率的可编程阈值的乘积A。

其中步骤S24中计算平均功率集合中的元素数量大于m时，计算集合中最后m个元素的和与去除功率的可编程阈值的乘积A。

其中步骤S24和步骤S3中的去除功率可编程阈值的值为3-10。

其中步骤S3中遍历P₁、P₂......P_n中每一个子载波，得到所有存在窄带干扰的子载波。

其中在该方法运行的过程中，检测到数据包传输，则停止该方法的运行。

本发明的另一技术方案是：一种通信芯片，该通信芯片能够运行如上述的检测窄带干扰的方法。该通信芯片为ASIC芯片，或为DSP芯片。

本发明的另一技术方案是：一种通信装置，该通信装置具有如上所述的通信芯片。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的方法，其检测窄带干扰的过程所需要的运算复杂度固定，适于实现ASIC芯片或DSP芯片。该方法在传输两个数据包之间的空闲时间进行窄带干扰的检测，避免了由于窄带信道造成的窄带干扰虚警，并且该方法与数据包检测结合紧密，提高了检测性能；该方法中采用一次性估算出平均噪声功率，没有迭代计算过程，使计算的复杂度固定，硬件时间难度低。

更进一步的，对于最小功率值的核心参数能够配置，数据的灵活性好。

更进一步的，该方法中计算平均功率集合中元素之和根据集合中元素的数量进行相应的设置，使计算结果更可靠。

更进一步的，该方法与数据包的检测结合紧密，计算性能良好。

本发明的有益效果还在于：该方法能够适用于不同的通信芯片，包括专用电路芯片和数字信号处理芯片；该通信芯片能够一次检测多个窄带干扰，且延时低，该芯片的核心参数能够灵活配置，该芯片采用一次性计算平均噪声功率，降低了运算复杂度，提高了芯片的计算性能。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图；

图2为本发明方法中计算平均噪声功率的流程示意图；

图3为本发明中噪声功率起点的若干个子载波的功率示意图；

图4为本发明中具有高噪声功率子载波的功率示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步说明。

本发明提供了一种检测窄带干扰的方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S1，获取噪声功率最小的子载波；具体的从噪声功率起点开始取若干子载波，从若干个子载波中获取噪声功率最小的子载波，并且将该子载波的索引作为起点。如图1所示，

步骤S2，计算平均噪声功率，具体过程是：

步骤S21，构建计算平均噪声功率集合，该集合用于存储用于计算平均噪声功率的子载波及其索引，将步骤S1中得到的噪声功率最小的子载波作为该集合的第一个元素。

步骤S22，从所有子载波中取子载波P_j作为检测子载波，P_j∈(P₁、P₂......P_n)；计算得到子载波P_j的前m个子载波的功率之和V_j-m，以及子载波P_j之后m个子载波的功率之和V_j+m，并且比较V_j-m和V_j+m，取两者的最大值；

其中m的数值可以根据子载波的数量进行调整，需要结合窄带干扰带宽进行考量，在一定范围内m选择越大，其精度越高，但是m的数值越大，计算复杂度越大。

步骤S23，计算平均功率集合中≤m个子载波的功率之和与去除功率的可编程阈值的乘积A；该步骤中分为两种情况：1)计算平均功率集合中的子载波数量≤m，则计算该集合中所有子载波的功率之和与去除功率的可编程阈值的乘积；2)计算平均功率集合中的子载波数量＞m，则按照该集合中子载波的进入顺序取最后m个子载波，并计算m个子载波的功率之和与去除功率的可编程阈值的乘积；

其中去除功率的可编程阈值的取值为3-10；优选为3、5、7、9或10；

步骤S24，若步骤S24中得到的A小于步骤S22中的最大值，则将该子载波P_j加入计算平均功率集合中；如图4所示，矩形中的功率被视为高功率，是不被加入计算平均功率集合的。

步骤S25，遍历所有的子载波，使所有的子载波均通过步骤S22-S24的检测，并且得到最终的计算平均功率集合，计算该集合中所有子载波的平均功率V_平均，V_平均为平均噪声功率；

步骤S3，计算平均噪声功率与去除功率的可编程阈值的乘积B，若子载波的功率大于该乘积B，则该子载波中存在窄带干扰；遍历所有子载波P₁、P₂……P_n，然后得到所有存在窄带干扰的子载波。如图4所示，矩形中的功率被视为高功率，在计算过程中矩形中的子载波会被判断存在窄带干扰。

上述方法的步骤S1-S3在传输两个数据包之间的空闲时间进行，因此在上述方法的运行过程中，如果检测到数据包传输，在停止上述方法的运行，进行数据包传输。

本发明检测窄带干扰的方法的具体实施例为：

本实施例中检测窄带干扰的方法在传输两个数据包之间的空闲时间进行，因此若检测到数据包传输，则停止该该检测方法，进行数据包传输。

传输带宽上有120个子载波，分别为：P₁、P₂...P_i...P₁₁₉、P₁₂₀；选取前三个子载波，并且得到噪声功率最小的子载波P₁。

然后构建计算平均功率集合，并且将P₁作为该集合的第一个子载波。

从子载波P₂开始遍历所有的子载波，检测每一个子载波是否能够加入计算平均功率集合，具体过程如下：

计算子载波P₂之前的3个子载波的功率之和得到V_2-3，计算子载波P₂之前的3个子载波的功率之和得到V₂₊₃；其中P₂之前的3个子载波包括P₂、P₁₂₀和P₁₁₉，P₂之后的3个子载波包括P₃、P₄和P₅。在本发明中将所有子载波按照顺序排成首尾相接的圆形，获取检测子载波的前3个子载波和后3个子载波。

比较V₂₊₃和V_2-3的大小，得到其中的最大值。

计算平均功率集合中小于等于3个子载波和去除功率的可编程阈值的乘积A。在检测子载波P₂时，计算平均功率集合中只有子载波P₁，因此A为P₁的功率与去除功率的可编程阈值的乘积。

比较A与上述V₂₊₃和V_2-3的最大值，A小于该最大值，则将子载波P₂加入到计算平均功率集合中，此时计算平均功率集合中具有子载波P₁和P₂；同时对下一个子载波P₃进行检测。

在检测子载波P₁₃是否能够加入计算平均功率集合时，此时计算平均功率集合中具有4个子载波，按照先后顺序分别为P₁、P₂、P₆和P₁₀。

计算子载波P₁₃之前的3个子载波的功率之和得到V_13-3，计算子载波P₁₃之前的3个子载波的功率之和得到V₁₃₊₃；其中P₁₃之前的3个子载波包括P₁₂、P₁₁和P₁₀，P₁₃之后的3个子载波包括P₁₄、P₁₅和P₁₆。

比较V₁₃₊₃和V_13-3的大小，得到其中的最大值。

计算平均功率集合中3个子载波和去除功率的可编程阈值的乘积A。在检测子载波P₁₃时，计算平均功率集合中有4个子载波，按照加入该集合的顺序，选择后三个子载波P₂、P₆和P₁₀，则A为三个子载波的和与去除功率的可编程阈值的乘积。

比较A与上述V₂₊₃和V_2-3的最大值，A大于该最大值，对下一个子载波P₁₄进行检测。

按照顺序对所有子载波进行检测，得到的计算平均功率集合中共有22个子载波，计算22个子载波的平均功率V_平均，V_平均即为平均噪声功率。

然后计算平均噪声功率与去除功率的可编程阈值的乘积，得到B；将每一个子载波的功率与B进行比较，若子载波的功率大于B，则该子载波存在窄带干扰；并且最终得到所有存在窄带干扰的子载波。

本实施例中去除功率的可编程阈值取值为3-10，优选为3、5、7、9或10均可。

本发明还提供了一种通信芯片，该通信芯片能够运行上述检测窄带干扰的方法，并且实现检测窄带干扰的检测。该通信芯片为ASIC芯片或DSP芯片。

本发明还提供了一种通信装置，该通信装置具有上述的通信芯片。

Claims (10)

1.一种检测窄带干扰的方法，其特征在于，利用传输两个数据包之间的空闲时间进行窄带干扰检测；包括以下步骤：

步骤S1，获取噪声功率最小的子载波P_min；

步骤S2，计算平均噪声功率；具体过程是：

步骤S21，建立计算平均功率集合；并且将P_min作为计算平均功率集合的第一个元素；

步骤S22，对所有子载波P₁、P₂……P_n，分别进行步骤S23-S25；

步骤S23，将P_j作为检测子载波，P_j∈(P₁、P₂......P_n)；得到子载波P_j前m个子载波的功率之和V_j-m，以及子载波P_j之后m个子载波的功率之和V_j+m，取V_j-m和V_j+m中的最大值；

步骤S24，计算平均功率集合中小于等于m个子载波之和与去除功率的可编程阈值的乘积A；

步骤S25，若A小于步骤S23中的最大值，则将子载波P_j加入计算平均功率集合中；

步骤S26，遍历所有子载波P₁、P₂……P_n之后，得到最终的计算平均功率集合，并且计算该集合所有子载波的平均功率V_平均，V_平均为平均噪声功率；

步骤S3，子载波的功率大于平均噪声功率与去除功率的可编程阈值的乘积，则该子载波存在窄带干扰。

2.根据权利要求1所述的检测窄带干扰的方法，其特征在于，所述步骤S1中最小功率值为从噪声功率的起点开始取若干个子载波，得到噪声功率值最小子载波。

3.根据权利要求1所述的检测窄带干扰的方法，其特征在于，所述步骤S24中计算平均功率集合中的元素数量小于m时，计算集合中所有元素之和与去除功率的可编程阈值的乘积A。

4.根据权利要求1所述的检测窄带干扰的方法，其特征在于，所述步骤S24中计算平均功率集合中的元素数量大于m时，计算集合中最后m个元素的和与去除功率的可编程阈值的乘积A。

5.根据权利要求1所述的检测窄带干扰的方法，其特征在于，所述步骤S24和步骤S3中的去除功率可编程阈值的值为3-10。

6.根据权利要求1所述的检测窄带干扰的方法，其特征在于，所述步骤S3中遍历P₁、P₂......P_n中每一个子载波，得到所有存在窄带干扰的子载波。

7.根据权利要求1所述的检测窄带干扰的方法，其特征在于，在该方法运行的过程中，检测到数据包传输，则停止该方法的运行。

8.一种通信芯片，其特征在于，该通信芯片能够运行如权利要求1所述的检测窄带干扰的方法。

9.根据权利要求8所述的通信芯片，其特征在于，该通信芯片为ASIC芯片，或为DSP芯片。

10.一种通信装置，其特征在于，该通信装置具有如权利要求8所述的通信芯片。