CN101540639B - 一种实现异常检测的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现异常检测的装置，该装置包括电平测量单元、电平判决单元、异常判决单元。电平测量单元用于计算出至少两路分集接收信号的接收电平强度后，将至少两路分集接收信号的接收电平强度输入电平判决单元；电平判决单元用于在至少两路分集接收信号的接收电平强度中，获取任两路分集接收信号的接收电平强度，如果当前两路分集接收信号接收电平强度之间的相差值超出预设的阀值，则直接向异常判决单元请求异常检测；否则，进行互相关性检测后向异常判决单元请求异常检测。本发明还公开了一种实现异常检测的方法。采用本发明的装置及方法，能实现有效的异常检测，从而确保天线分集接收系统处于正常工作状态。

Description

一种实现异常检测的装置及方法

技术领域

本发明涉及实现异常检测的技术，尤其涉及一种适用于天线分集接收系统的实现异常检测的装置及方法。

背景技术

在无线通讯领域中，衰落是影响通讯质量的主要因素，快衰落的深度可达30～40dB。为了保证无线通讯系统提供给用户最佳的通讯质量，需要一种解决方案使无线通讯系统能克服这种深衰落的影响。如果采用的解决方案是利用加大发射功率，比如将目前的发射功率提高1000～10000倍来克服这种深衰落的影响是不现实的，而且会造成对其他接收机的干扰。目前，有效的解决方案是在接收机侧实现信号的分集接收，从而达到抗衰落目的。其中，所谓分集接收指：接收机对收到的多个衰落特性相互独立，比如携带同一信息的信号进行特定的处理，以降低信号电平起伏的技术。这里需要指出的是，在无线通讯系统采用分集接收技术要想达到有效的抗衰落目的，必须满足一个前提。这个前提是保证采用分集接收技术所处理的信号必须是互相关性小的衰落信号，也可以理解为非相关的衰落信号。具体来说，当采用分集接收技术所处理的两个衰落信号同步起伏，比如在同一个时刻都处于上升或下降，也就是衰落特征很相似，那么这两个信号，就同时处于深度衰落，采用分集接收技术就不会有任何效果，无法达到抗衰落的目的。这里，衰落特征很相似的信号归属于互相关性大的衰落信号，也可以理解为相关的衰落信号。然而，在任一时刻，两个非相关的衰落信号同时处于深度衰落的概率是极小的，那么采用分集接收技术合成信号的衰落程度会明显减小。也就是说，只有当采用分集接收技术所处理的信号是非相关的衰落信号时，才能达到抗衰落的目的。

现有的无线通讯系统中通常都是已经实现了分集接收技术的天线分集接收系统。并且，只有当天线分集接收系统能达到抗衰落的目的时，该天线分集接收系统才处于正常工作状态，只有当天线分集接收系统处于正常工作状态，才能保证将最佳的通讯质量提供给用户。那么，在天线分集接收系统中，需要保证采用分集接收技术所处理的信号必须是互相关性小的衰落信号。而目前并不有一种有效的实现异常检测的解决方案，能检测出异常，从而确保该天线分集接收系统处于正常工作状态，并确保采用分集接收技术所处理的信号是互相关性小的衰落信号。

以下对现有异常检测的解决方案所存在的缺点进行阐述。

专利号为JP08274696A，发明名称为ALARM DETECTION SYSTEM FORDIVERSITY RECEIVER的专利提出了一种分集接收机的异常检测系统，其主要目的是，提出一种针对相位合成分集接收机的故障检测及相位补偿方法。其所描述内容与针对上述天线分集接收系统存在的问题所要解决的侧重点不同。专利号为JP02260829A，发明名称为DIVERSITY SIGNAL ALARM DETECTOR的专利提出了一种分集接收机的异常检测方法，其核心思想是，通过测量分集接收机实际接收情况设置参考接收信号电平，并利用该参考电平实现快速准确定位分集接收机的异常情况，该发明的特点在于可以根据实际情况动态调整分集接收机的异常检测条件，实施快速的准确判断出分集接收机的状态，该专利描述的异常检测方法并不完善，不能完全有效的检测出造成分集接收机异常的主要异常因素。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现异常检测的装置，能实现有效的异常检测，从而确保天线分集接收系统处于正常工作状态，并确保采用分集接收技术所处理的信号是互相关性小的衰落信号，以达到天线分集接收系统采用分集接收技术能达到有效的抗衰落的目的。

本发明的另一目的在于提供一种实现异常检测的方法，能实现有效的异常检测，从而确保天线分集接收系统处于正常工作状态，并确保采用分集接收技术所处理的信号是互相关性小的衰落信号，以达到天线分集接收系统采用分集接收技术能达到有效的抗衰落的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种实现异常检测的装置，该装置包括电平测量单元、电平判决单元、异常判决单元；其中，

电平测量单元，用于计算出至少两路分集接收信号的接收电平强度并保存，之后，将所述至少两路分集接收信号的接收电平强度输入所述电平判决单元；

电平判决单元，用于在所述至少两路分集接收信号的接收电平强度中，获取任两路分集接收信号的接收电平强度，判断当前两路分集接收信号接收电平强度之间的相差值是否超出预设的阀值，如果所述相差值超出所述预设的阀值，则直接向所述异常判决单元请求异常检测；否则，进行互相关性检测后向所述异常判决单元请求异常检测；

异常判决单元，用于接收异常检测请求并执行异常检测的判决。

其中，所述异常判决单元，进一步用于接收所述电平判决单元的异常检测请求后，将累加的分集接收信号电平相差过大异常计数器的值与预设判决次数的第一门限值进行比较来执行异常检测的判决，当所述累加的分集接收信号电平相差过大异常计数器的值超过所述判决次数的第一门限值，判决出分集接收系统分集丢失异常。

其中，该装置还包括互相关性测量单元和互相关性判决单元；所述电平判决单元，进一步用于将所述当前两路分集接收信号输入所述互相关性测量单元进行所述互相关性检测；

其中，互相关性测量单元，用于计算出至少两路分集接收信号之间的互相关性系数并保存，之后，将所述至少两路分集接收信号之间的互相关性系数输入所述互相关性判决单元；

互相关性判决单元，用于在所述至少两路分集接收信号之间的互相关性系数中，获取任两路分集接收信号之间的互相关性系数，判断当前两路分集接收信号之间的互相关性系数是否超出预设的阀值，当判决出所述互相关性系数超出所述预设的阀值时，确定所述当前两路分集接收信号为互相关性大的信号后，向所述异常判决单元请求异常检测。

其中，所述异常判决单元，进一步用于接收所述互相关性判决单元的异常检测请求后，将累加的分集接收信号互相关性过强异常计数器的值与预设判决次数的第二门限值进行比较来执行异常检测的判决，当所述累加的分集接收信号互相关性过强异常计数器的值超过所述判决次数的第二门限值，判决出分集接收系统分集相同异常。

一种实现异常检测的方法，该方法包括以下步骤：

A、电平测量单元计算出至少两路分集接收信号的接收电平强度并保存后，将所述至少两路分集接收信号的接收电平强度输入电平判决单元；

B、电平判决单元在所述至少两路分集接收信号的接收电平强度中，获取任两路分集接收信号的接收电平强度，判断当前两路分集接收信号接收电平强度之间的相差值是否超出预设的阀值，如果判决出所述相差值超出所述预设的阀值，则直接向异常判决单元请求异常检测；否则，进行互相关性检测后向所述异常判决单元请求异常检测。

其中，步骤B后还包括：

所述异常判决单元接收所述电平判决单元的异常检测请求，将累加的分集接收信号电平相差过大异常计数器的值与预设判决次数的第一门限值进行比较来执行异常检测的判决，当所述累加的分集接收信号电平相差过大异常计数器的值超过所述判决次数的第一门限值，判决出分集接收系统分集丢失异常。

其中，步骤B中，所述电平判决单元进一步将所述当前两路分集接收信号输入互相关性测量单元进行所述互相关性检测。

其中，步骤B后还包括：

B1、所述互相关性测量单元计算出至少两路分集接收信号之间的互相关性系数并保存后，将所述至少两路分集接收信号之间的互相关性系数输入互相关性判决单元；

B2、所述互相关性判决单元在所述至少两路分集接收信号之间的互相关性系数中，获取任两路分集接收信号之间的互相关性系数，判断当前两路分集接收信号之间的互相关性系数是否超出预设的阀值，当判决出所述互相关性系数超出所述预设的阀值时，向所述异常判决单元请求异常检测。

其中，步骤B2后还包括：

所述异常判决单元接收所述互相关性判决单元的异常检测请求后，将累加的分集接收信号互相关性过强异常计数器的值与预设判决次数的第二门限值进行比较来执行异常检测的判决，当所述累加的分集接收信号互相关性过强异常计数器的值超过所述判决次数的第二门限值，判决出分集接收系统分集相同异常。

本发明改进了天线分集接收系统，举例来说，本发明的装置可以包括电平测量单元、电平判决单元、异常判决单元。电平测量单元，用于计算出至少两路分集接收信号的接收电平强度并保存后，将至少两路分集接收信号的接收电平强度输入电平判决单元；电平判决单元，用于在至少两路分集接收信号的接收电平强度中，获取任两路分集接收信号的接收电平强度，判断当前两路分集接收信号接收电平强度之间的相差值是否超出预设的阀值，如果当前两路分集接收信号接收电平强度之间的相差值超出预设的阀值，则确定当前两路分集接收信号之间具有较小的互相关性，直接向异常判决单元请求异常检测；否则，进行当前两路分集接收信号之间的互相关性检测，再向异常判决单元请求异常检测。因此，通过天线分集接收系统异常检测技术的实现，可以确保采用分集接收技术所处理的信号两路不存在单路信号丢失，且为互相关性小的衰落信号，以达到天线分集接收系统采用分集接收技术能达到有效的抗衰落的目的。从而使天线分集接收系统处于正常工作状态，最终保证了最佳的通讯质量。

综上所述，采用本发明，通过异常检测技术的实现，能够完善地检测出导致分集接收系统异常的主要异常因素，从而确保该天线分集接收系统处于正常工作状态，并确保采用分集接收技术所处理的信号是互相关性小的衰落信号，以达到天线分集接收系统采用分集接收技术能达到有效的抗衰落的目的。从而能增强天线分集接收系统的可靠性，提高了系统的性能。

附图说明

图1为本发明装置的组成结构示意图；

图2为本发明原理的实现流程示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：本发明改进了天线分集接收系统，通过异常检测技术的实现，能检测出异常，从而确保该天线分集接收系统处于正常工作状态，并确保采用分集接收技术所处理的信号是互相关性小的衰落信号，以达到天线分集接收系统采用分集接收技术能达到有效的抗衰落的目的。从而保证了最佳的通讯质量。

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。

如图1所示，一种实现异常检测的装置，该装置包括电平测量单元1、电平判决单元2、异常判决单元5。电平测量单元1用于以分集接收系统的一个时隙信号为周期，计算出两路或者多路分集接收信号的接收电平强度并保存，之后，将两路或者多路分集接收信号的接收电平强度输入电平判决单元2。电平判决单元2用于在两路或者多路分集接收信号的接收电平强度中，获取任两路分集接收信号的接收电平强度，判断当前两路分集接收信号接收电平强度之间的相差值是否超出预设的阀值，如果当前两路分集接收信号接收电平强度之间的相差值超出预设的阀值，则确定当前两路分集接收信号之间具有较小的互相关性，直接向异常判决单元5请求异常检测；否则，确定当前两路分集接收信号之间具有较强互相关性的可能，进行当前两路分集接收信号之间的互相关性检测后，向异常判决单元5请求异常检测。异常判决单元5用于接收异常检测请求，当判决周期到达时执行异常检测的判决。

这里，异常判决单元5进一步用于接收电平判决单元2的异常检测请求后，统计在一个判决周期内累加的分集接收信号电平相差过大异常计数器的值，将该累加的分集接收信号电平相差过大异常计数器的值与预设判决次数的第一门限值进行比较，来执行异常检测的判决，当累加的分集接收信号电平相差过大异常计数器的值超过判决次数的第一门限值，判决出分集接收系统分集丢失异常。

一种实现异常检测的装置，该装置还包括互相关性测量单元3和互相关性判决单元4。则电平判决单元2进一步用于当判决出当前两路分集接收信号接收电平强度之间的相差值未超出预设的阀值时，将当前两路分集接收信号输入互相关性测量单元3进行互相关性检测。

这里，互相关性测量单元3用于以分集接收系统的一个时隙信号为周期，计算出两路或者多路分集接收信号之间的互相关性系数并保存，之后，将两路或者多路分集接收信号之间的互相关性系数输入互相关性判决单元4。互相关性判决单元4用于在两路或者多路分集接收信号之间的互相关性系数中，获取任两路分集接收信号之间的互相关性系数，判断当前两路分集接收信号之间的互相关性系数是否超出预设的阀值，当判决出当前两路分集接收信号之间的互相关性系数超出预设的阀值时，确定当前两路分集接收信号为互相关性大的信号后，向异常判决单元5请求异常检测。

这里，异常判决单元5进一步用于接收互相关性判决单元4的异常检测请求后，统计在一个判决周期内累加的分集接收信号互相关性过强异常计数器的值，将该累加的分集接收信号互相关性过强异常计数器的值与预设判决次数的第二门限值进行比较，来执行异常检测的判决，当累加的分集接收信号互相关性过强异常计数器的值超过判决次数的第二门限值，判决出分集接收系统分集相同异常。

如图2所示，一种实现异常检测的方法，该方法包括以下步骤：

步骤101、电平测量单元计算出两路或者多路分集接收信号的接收电平强度并保存后，将两路或者多路分集接收信号的接收电平强度输入电平判决单元。

步骤102、电平判决单元在两路或者多路分集接收信号的接收电平强度中，获取任两路分集接收信号的接收电平强度，判断当前两路分集接收信号接收电平强度之间的相差值是否超出预设的阀值，如果是，则确定当前两路分集接收信号之间具有较小的互相关性，转入执行步骤104；否则，确定当前两路分集接收信号之间具有较强互相关性的可能，执行步骤103。

步骤103、进行当前两路分集接收信号之间的互相关性检测。

步骤104、向异常判决单元请求异常检测。

这里，步骤104后还包括：

异常判决单元接收电平判决单元的异常检测请求，将累加的分集接收信号电平相差过大异常计数器的值与预设判决次数的第一门限值进行比较，来执行异常检测的判决，当累加的分集接收信号电平相差过大异常计数器的值超过判决次数的第一门限值，判决出分集接收系统分集丢失异常。

这里，步骤103具体为：

步骤1031、电平判决单元进一步将当前两路分集接收信号输入互相关性测量单元进行互相关性检测。

那么，步骤1031后还包括：

步骤1032、互相关性测量单元计算出两路或者多路分集接收信号之间的互相关性系数并保存后，将两路或者多路分集接收信号之间的互相关性系数输入互相关性判决单元。

步骤1033、互相关性判决单元在两路或者多路分集接收信号之间的互相关性系数中，获取任两路分集接收信号之间的互相关性系数，判断当前两路分集接收信号之间的互相关性系数是否超出预设的阀值，当判决出当前两路分集接收信号之间的互相关性系数超出预设的阀值时，确定当前两路分集接收信号为互相关性大的信号后，向异常判决单元请求异常检测。

步骤1034、异常判决单元接收互相关性判决单元的异常检测请求后，将累加的分集接收信号互相关性过强异常计数器的值与预设判决次数的第二门限值进行比较，来执行异常检测的判决，当累加的分集接收信号互相关性过强异常计数器的值超过判决次数的第二门限值，判决出分集接收系统分集相同异常。

方法实施例一为：以GSM无线通讯系统为例，GSM无线通讯系统就是天线分集接收系统，而且，针对输入电平测量单元的两路信号为例进行阐述。那么本实施例中，实现异常检测的方法包括以下步骤：

步骤201、以GSM无线通讯系统的一个时隙信号为周期，电平测量单元分别计算两路分集接收信号的接收电平强度R1、R2并保存后，将该两路分集接收信号的接收电平强度R1、R2输入电平判决单元。

步骤202、电平判决单元判断两路分集接收信号的接收电平强度R1、R2之间的大小相差值是否超出预设的阀值3dB。如果是，则确定两路分集接收信号为互相关性大的信号后，累加分集接收信号电平相差过大异常计数器，向异常判决单元请求异常检测，转入执行步骤206；否则，将两路分集接收信号输入互相关性测量单元，执行步骤203。

步骤203、以GSM无线通讯系统的一个时隙信号为周期，互相关性测量单元计算两路分集接收信号之间的互相关系数。之后，将计算出的两路分集接收信号之间的互相关性系数输入互相关性判决单元。

这里，计算互相关系数所采用的公式为如下所示的公式(1)。

$\mathrm{\ρ}=\frac{E\left(\mathrm{xy}\right)-E\left(x\right)E\left(y\right)}{\sqrt{D\left(x\right)}\sqrt{D\left(y\right)}}---\left(1\right)$

其中，公式(1)中的x代表主接收信号；y代表分集接收信号。

步骤204、互相关性判决单元判断计算的两路分集信号之间的互相关系数是否超出95％的预设阈值。如果是，则确定两路分集接收信号为互相关性大的信号后，累加分集接收信号互相关性过强异常计数器，向异常判决单元请求异常检测，执行步骤205；否则，直接执行步骤205。

步骤205、异常判决单元判断是否到达异常判决周期，以GSM无线通讯系统的1000个时隙信号为周期，当未到达判决周期，返回，当下一个时隙信号到来时从步骤201开始进行。当判决周期到达，统计在一个判决周期内累加的分集接收信号互相关性过强异常计数器的值是否超过判决次数第二门限值即500次，当超过500次时，异常判决单元判决出分集接收系统分集相同异常。

步骤206、异常判决单元判断是否到达异常判决周期，以GSM无线通讯系统的1000个时隙信号为周期，当未到达判决周期，返回，当下一个时隙信号到来时从步骤201开始进行。当判决周期到达，统计在一个判决周期内累加的分集接收信号电平相差过大异常计数器的值是否超过判决次数的第一门限值即500次，当超过500次时，异常判决单元判决出为分集接收系统分集丢失异常。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范囤。

Claims (4)

1.一种实现异常检测的装置，其特征在于，该装置包括电平测量单元、电平判决单元、互相关性测量单元、互相关性判决单元、异常判决单元；其中，

电平测量单元，用于计算出至少两路分集接收信号的接收电平强度并保存，之后，将所述至少两路分集接收信号的接收电平强度输入所述电平判决单元；

电平判决单元，用于在所述至少两路分集接收信号的接收电平强度中，获取任两路分集接收信号的接收电平强度，判断当前两路分集接收信号接收电平强度之间的相差值是否超出预设的阀值，如果所述相差值超出所述预设的阀值，则直接向所述异常判决单元请求异常检测；否则，将所述当前两路分集接收信号输入所述互相关性测量单元进行所述互相关性检测；

所述互相关性测量单元，用于计算出至少两路分集接收信号之间的互相关性系数并保存，之后，将所述至少两路分集接收信号之间的互相关性系数输入互相关性判决单元；

所述互相关性判决单元，用于在所述至少两路分集接收信号之间的互相关性系数中，获取任两路分集接收信号之间的互相关性系数，判断当前两路分集接收信号之间的互相关性系数是否超出预设的阀值，当判决出所述互相关性系数超出所述预设的阀值时，确定所述当前两路分集接收信号为互相关性大的信号后，向所述异常判决单元请求异常检测；

异常判决单元，用于接收所述电平判决单元的异常检测请求后，将累加的分集接收信号电平相差过大异常计数器的值与预设判决次数的第一门限值进行比较来执行异常检测的判决，当所述累加的分集接收信号电平相差过大异常计数器的值超过所述判决次数的第一门限值，判决出分集接收系统分集丢失异常。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述异常判决单元，进一步用于接收所述互相关性判决单元的异常检测请求后，将累加的分集接收信号互相关性过强异常计数器的值与预设判决次数的第二门限值进行比较来执行异常检测的判决，当所述累加的分集接收信号互相关性过强异常计数器的值超过所述判决次数的第二门限值，判决出分集接收系统分集相同异常。

3.一种实现异常检测的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、电平测量单元计算出至少两路分集接收信号的接收电平强度并保存后，将所述至少两路分集接收信号的接收电平强度输入电平判决单元；

B、电平判决单元在所述至少两路分集接收信号的接收电平强度中，获取任两路分集接收信号的接收电平强度，判断当前两路分集接收信号接收电平强度之间的相差值是否超出预设的阀值，如果判决出所述相差值超出所述预设的阀值，则直接向异常判决单元请求异常检测；否则，将所述当前两路分集接收信号输入互相关性测量单元进行互相关性检测；

所述互相关性测量单元计算出至少两路分集接收信号之间的互相关性系数并保存，之后，将所述至少两路分集接收信号之间的互相关性系数输入互相关性判决单元；

所述互相关性判决单元在所述至少两路分集接收信号之间的互相关性系数中，获取任两路分集接收信号之间的互相关性系数，判断当前两路分集接收信号之间的互相关性系数是否超出预设的阀值，当判决出所述互相关性系数超出所述预设的阀值时，确定所述当前两路分集接收信号为互相关性大的信号后，向所述异常判决单元请求异常检测；

C、所述异常判决单元接收所述电平判决单元的异常检测请求，将累加的分集接收信号电平相差过大异常计数器的值与预设判决次数的第一门限值进行比较来执行异常检测的判决，当所述累加的分集接收信号电平相差过大异常计数器的值超过所述判决次数的第一门限值，判决出分集接收系统分集丢失异常。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤C后还包括：

所述异常判决单元接收所述互相关性判决单元的异常检测请求后，将累加的分集接收信号互相关性过强异常计数器的值与预设判决次数的第二门限值进行比较来执行异常检测的判决，当所述累加的分集接收信号互相关性过强异常计数器的值超过所述判决次数的第二门限值，判决出分集接收系统分集相同异常。

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