CN102113249B - 用于检测在无线信道中传输信号的存在的方法和装置 - Google Patents

Abstract

描述了用于在无线通信系统中，例如在包括使用无线话筒的那些系统中，检测无线信道内的传输信号类型的存在的方法和装置。检测传输信号类型包括计算在所述无线信道上的信号的谱密度估计值。将从计算的谱密度估计值导出的第一测试值与第一阈值进行比较。如果第一测试值超过第一阈值，就做出关于所述传输信号类型存在的初步确定。在做出所述信号类型存在的初步确定之后，通过确定被添加到所述无线信道上的所述信号上的规定信号的观测谱密度在足够的程度上与所述规定信号的谱密度的模型估计值相匹配，来检测所述信号类型的存在。

Description

用于检测在无线信道中传输信号的存在的方法和装置

技术领域

本公开文本总体上涉及用于检测在无线信道中传输信号的存在的方法和装置，更具体地涉及在无线信道中特定传输信号类型的频谱检测。

背景技术

在包括根据IEEE标准802.22操作的感知无线电技术的特定无线网络中，作为示例，在未使用的电视信道中允许未经许可的无线操作。为了避免在给定时间在由得到许可的无线设备正使用的信道中进行操作，在这种网络中的用户设备优选地需要观测频谱并识别由得到许可的用户或其他用户所占用的信道的能力。作为示例，注意得到许可的用户可以是先进电视系统委员会（ATSC）数字电视传输、国家电视系统委员会（NTSC）模拟电视传输或得到许可的无线话筒传输。将观测无线频谱并识别被占用的和未被占用的TV信道的过程称为“频谱检测”。这个频谱检测能力常常是感知无线电设备的能力之一，以便识别在RF频谱中的可以由设备使用的未使用频段。

当前电气与电子工程师协会（IEEE）正开发用于工作在电视波段中的未经许可的无线网络的标准（例如，工作组IEEE802.22）。这个标准将利用感知无线电技术来检测诸如无线话筒信号之类的特定信号的存在，以便例如识别未使用的TV信道。注意，存在可占用一条TV信道的几个可能的得到许可的传输，例如模拟TV、先进电视系统委员会（ATSC）数字TV、以及专业无线话筒。

具体地，在电视波段中操作的得到许可的无线话筒通常是模拟FM设备。将这些设备的带宽限制为小于200kHz，通常的带宽甚至更窄，为大约100kHz。由于这些设备利用FM调制，因此传输的带宽取决于音频信号的振幅。因此，已知的是，一些无线话筒制造商在调制之前在音频信号中增加高频音调，以便在给定了相对窄带信号的情况下帮助该信号的预期接收者识别无线话筒传输。这个高频音调被称为“音调键（tone-key）”，允许接收者在不存在信号时对音频信号进行静噪（squelch）。

在上述系统中的设备可以扫描无线信道的频谱，以便尝试识别未使用的频谱。仅通过扫描频谱可能不能准确地检测到特定类型的传输。具体地，对于无线话筒，因为附带的音频音调键信号的大小导致特定无线话筒信号的带宽中的波动，因此频率扫描可能是困难的。这样，通过使用在检测无线信道中特定传输信号的存在方面具有改进的准确度的方法和装置就可以获得益处。

发明内容

根据一个方案，公开了一种用于在无线通信系统中检测无线信道内的传输信号类型的存在的方法。所述方法包括：计算无线信道上的信号的谱密度估计值，并且将从计算的谱密度估计值导出的第一测试值与第一阈值进行比较；如果第一测试值超过第一阈值，就做出关于所述传输信号类型存在的初步确定。另外，所述方法包括：在做出关于所述信号类型存在的初步确定之后，通过确定被添加到无线信道上的所述信号上的规定信号的观测谱密度至少在预定程度上与所述规定信号的谱密度的模型估计值相匹配，来检测所述信号类型的存在。

根据另一个方案，公开了一种用于在无线通信中检测无线信道内的传输信号类型的存在的装置。所述装置包括存储器，其存储可由处理器执行的指令。此外，所述装置包括至少一个处理器，其被配置为执行存储在存储器中的指令。所述指令包括用于使所述处理器执行以下操作的代码：计算无线信道上的信号的谱密度估计值，并且将从计算的谱密度估计值导出的第一测试值与第一阈值进行比较，如果第一测试值超过第一阈值，就做出关于所述传输信号类型存在的初步确定。所述指令还使所述处理器在做出关于所述信号类型存在的初步确定之后，通过确定被添加到无线信道上的所述信号上的规定信号的观测谱密度至少在预定程度上与所述规定信号的谱密度的模型估计值相匹配，来检测所述信号类型的存在。

根据再另一个方案，公开了另一种用于在无线通信中检测无线信道内的传输信号类型的存在的装置。所述装置包括用于计算无线信道上的信号的谱密度估计值的模块；以及用于将从计算的谱密度估计值导出的第一测试值与第一阈值进行比较的模块。所述装置还包括：用于如果第一测试值超过第一阈值，就做出关于所述传输信号类型存在的初步确定的模块；以及用于在做出关于所述信号类型存在的初步确定之后，通过确定被添加到无线信道上的所述信号上的规定信号的观测谱密度至少在预定程度上与所述规定信号的谱密度的模型估计值相匹配，来检测所述信号类型的存在。

根据再另一个方案，公开了一种包括计算机可读介质的计算机程序产品。所述介质包括：用于使计算机计算无线信道上的信号的谱密度估计值的代码；以及用于使计算机将从计算的谱密度估计值导出的第一测试值与第一阈值进行比较的代码；用于使计算机在第一测试值超过第一阈值的情况下，做出关于传输信号类型存在的初步确定的代码。所述介质还包括用于使计算机在做出所述信号类型存在的初步确定之后，通过确定被添加到无线信道上的所述信号上的规定信号的观测谱密度至少在预定程度上与所述规定信号的谱密度的模型估计值相匹配，来检测所述信号类型的存在的代码。

附图说明

图1是可以在其中使用本公开方法和装置的通信系统。

图2是可以用于图1的系统中以检测特定信号类型的存在的示例性用户设备。

图3示出了可以用于图2的设备中以便将RF信号转换为IF信号的装置。

图4示出了可以用于图2的设备中以便将IF信号转换为基带信号的装置。

图5示出了可以由图2中的装置实现来采样无线信号的分离检测区间的序列。

图6是在音频输入上仅具有音调键的情况下的FM无线话筒的特征频谱的示例性曲线图。

图7是用于检测在无线信道内的传输信号类型的存在的方法的流程图。

图8示出了可以在用于检测传输信号类型的存在的功能的无线设备中利用的各种组件。

具体实施方式

公开了用于检测在无线信道中特定传输信号的存在的方法和装置，其利用了传输信号中的频谱特征来改善检测准确度。在诸如无线话筒传输的窄带传输的一个示例中，可以分析所添加的音调键的效果，以便能够确定无线话筒信号是否存在于无线信道中，从而增加检测准确度。

图1示出了通信网络100，在其中可以使用本公开方法和装置。网络100包括多个基站102、104、106和多个用户设备108、110、112、114。用户设备108、110、112、114可以感知无线电设备、无线设备、移动站或其他类似的设备。网络100还包括多个服务区域116、118、120，它们分别由基站102、104、106形成。第一服务区域116包括第一基站102和多个用户设备108、110。第一服务区域116可以与一个和多个其他服务区域交叠。例如，在图1中，第一服务区域116与第二服务区域118和第三服务区域120交叠。如所示的，一些用户设备可以位于一个服务区域中的与另一不同服务区域交叠的位置处。

多个基站102、104和106可以向位于其各自服务区域中的用户设备提供服务。例如，第一基站102可以向位于第一服务区域116中的用户设备（例如108、110、112、114）提供服务，并与它们进行通信。多个用户设备108、110、112、114中的每一个都可以扫描由一个和多个基站102、104、106所使用的频段以及由其他用户设备所使用的频段。位于两个服务区域之间的交叠区域中的用户设备可以扫描由在交叠区域中提供服务的每一个基站所使用的频段。每一个用户设备还可以检测一条信道是否被得到许可的传输所占用。例如，每一个用户设备可以检测RF频谱当前是否被得到许可的ATSC数字电视传输、NTSC模拟电视传输或无线话筒传输所占用。如上所述，未被占用的信道可以被用户设备（例如，用户设备108、110、112和14）用于未经许可的无线网络操作。具体地，用户设备可以包括诸如感知无线电设备之类的设备。

图2示出了可以用于例如图1的系统中的示例性的用户设备200。注意设备200可以类似于图1的用户设备108、110、112、114。用户设备200包括多个多功能模块，用以实现各种用于特定信号类型（例如，ATSC、NTSC和得到许可的无线传输）的频谱检测的功能。各种功能模块显示为以可通信方式与中央数据总线202或类似的设备耦合，以便将这几个模块以可通信方式链接在一起。

用户设备200包括变频器/信号滤波器204，其用以将由用户设备200接收到的感兴趣信道的特定射频（RF）信号下变频到例如中频（IF）信号并随后对IF信号进行滤波。图3示出了实现模块204的功能的示例性电路结构。如图3所示，将由用户设备200接收到的第一频率信号s_RF(t)302输入到混频器304。信号302可以是由s_RF(t)表示的RF信号。注意，在第一信号302来自是感兴趣信道的电视信道的情况下，可以选择对应于不同电视信道的不同RF频率来输入混频器304。

混频器304耦合到本地振荡器306，其提供将与信号302进行混频的正弦信号，以便实现下变频。选择本地振荡器306的频率，以便将感兴趣信号302下变频到IF频率。具体地，正弦信号可以是cos(2πf_LOt)，其中频率f_LO表示在信号302的第一RF频率与信号302要变换到的IF频率之间的差。

随后，用信号滤波器308对下变频的信号进行滤波，信号滤波器308执行具有足以捕获完整感兴趣信道的预定带宽的IF滤波。由滤波器308滤波后产生的信号称为IF信号或者第二频率信号s_IF(t)310。

转回到图2，用户设备200还包括信号转换器/信号滤波器模块206，其用于将来自频率转换器204的IF信号（例如，信号310）下变频到基带信号并对该信号进行滤波。在具体的方案中，用复合下变频、滤波和采样将IF信号转换为复合基带信号。在图4中示出了用于实现模块206的功能的示例性电路。如所示的，将第二频率信号s_IF(t)310输入到第一混频器和第二混频器402和404。第一混频器402将第二频率信号s_IF(t)310与来自本地振荡器406的同相的正弦信号（即cos(2πf_LOt)）进行混频。第二混频器404将第二频率信号s_IF(t)310与来自第二本地振荡器408的正弦信号进行混频，其中来自第二本地振荡器408的正弦信号是正交分量（即sin(2πf_LOt)）。

将来自第一混频器和第二混频器402和404的各自下变频的同相和正交信号分别输入到第一和第二基带滤波器410和412。来自第一和第二基带滤波器410和412的滤波信号又输入到第一和第二模数转换器（ADC）414和416，用于从基于时间的信号转换为数字信号。根据一个具体的方案，在同相信号上使用第一ADC414，在正交信号上使用第二ADC416。注意在ADC414和416中使用的采样频率通常是相同的，或者略大于复合基带信号的带宽。在由ADC414、416转换之后，输出基带信号是复合信号，其由同相（实部）分量s_R[n]418和正交（虚部）分量s_I[n]组成，如以下等式来量化：

s[n]=s_R[n]+js_I[n]    （1）

回来参考图2，用户设备200还包括信号采样器208，其用于采样复合基带信号，以便确定功率谱密度（PSD）估计值。根据一个示例性方案，采样器208可以在一个时间区间序列上检测复合基带信号418、420，其中所述时间区间在时间上是分离的。使用分离的检测区间序列的有益之处在于，在检测过程中通常停止网络传输，以避免干扰频谱检测过程。另一个益处在于，在无线话筒的情况下，这种设备在传输时通常在有语音和无语音操作之间交替变换，并且在无语音操作期间的频谱具有比在有语音状态中更窄的带宽。通过在时间上分离这些检测区间，增大了一些检测区间会出现在无语音状态期间的概率。在无语音状态期间的检测会更好地给予检测接收器检测更低功率无线话筒信号的能力。

图5提供了分离检测区间502的序列的图示说明。在一个示例中，可以有总共M个检测区间。在各个检测区间502₁、502₂、...,502_M之间不执行检测。在另一方案中，可以对在检测区间502之间的间距进行选择，以便允许在检测区间502之间的无线接入，并增大一些检测区间观测到诸如无线话筒之类的发送设备的无语音期间的概率。

还注意到，图2的采样器208还可以被配置为，对于每一个检测区间502，采样基带信号418、420的预定N个复合样本。在每一个区间502期间收集的N个样本可以从采样器208发送到功率谱密度估计器/周期图产生器210。因此，对于由N个样本组成的每一个区间502，估计器210都将用这N个样本计算感兴趣信道的功率谱密度估计值。在一个示例中，可以将这个估计值计算为这N个样本的离散傅立叶变换（DFT）的绝对值。注意可以用快速傅立叶变换（FFT）来实现DFT。还要注意，将用于N个样本的FFT的窗口的带宽选择为足够小的带宽，以便增加发现表示感兴趣信号的峰值的可能性。

通过使用多个区间（例如，M个区间502），可以通过求为每一个区间502计算的单个估计值的平均值来改进信号的功率谱密度的估计值。

对于特定频率ω，可以根据如下在等式（2）中给出的关系式来确定示例性周期图：

$P_{\mathrm{PER}}\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{1}{M}{\left|\underset{m=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left(m\right)\exp (-\mathrm{j\ωm})\right|}^2---\left(2\right)$

其中，P_PER是功率谱密度估计值或周期图，M是区间或者计算的FFT的数量，x(m)是为每一个第m个区间所确定的功率谱密度估计值。如可以由等式（2）认识到的，计算P_PER包括进行M个FFT，每一个都用于一个第m个区间，随后确定FFT结果的绝对值，并在全部M个区间上求这些绝对值的平均值。

功率谱估计器/周期图产生器210还可以被配置为确定或计算上述平均功率谱估计值或周期图的离散形式。注意，用于第m个检测区间的基带信号418、420可以由用于第n个样本的s_m[n]给出，其中n=0,1,...N-1。因此，随后由X_m[k]给出用于第m个检测区间的基带信号的离散FFT，其中k=0,1,...N-1。因此，在M个检测区间上的平均功率谱估计值的离散形式X[k]由以下等式给出：

$X\left[k\right]=\frac{1}{M}{\left|\underset{m=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{X}_m\right[k\left]\right|}^2$ 对于k＝0，1，...N-1  (3)

再次参考图2，用户设备200还包括第一测试统计量比较器212，其利用平均功率谱估计值来检测特定信号类型的存在。具体地，比较器212可以根据以上的X[k]来确定或者选择预定测试统计量，以检测在感兴趣信道中的信号类型，作为示例，例如无线话筒信号的存在。根据一个示例，可以根据平均功率谱密度估计值在N个值中的最大值与功率谱估计值X[k]中N个值的平均值的比值来选择测试统计量。定量地，可以如下给出这个第一测试统计量T₁：

$T_1=\frac{{\max }_k\left(X\right[k\left]\right)}{\left(\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}X\right[k\left]\right)}---\left(4\right)$

在确定了第一测试统计量T₁后，比较器212随后将第一测试统计量T₁与第一预定阈值γ₁进行比较。如果第一测试统计量T₁超过阈值γ₁（即T₁>γ₁），那么比较器212（或者其他类似的处理模块）就确定特定信号类型（例如无线话筒信号传输）出现在感兴趣信道中。相反，如果第一测试统计量没有超过阈值（即T₁≤γ₁），那么比较器212就确定该信号类型没有出现在该信道中。注意，可以选择第一阈值的值γ₁，以确保适当的错误警报率低于预期水平。还要注意，第一测试统计量可以被认为是对信号类型的存在的初步确定，随后执行进一步的验证来确保对该信号类型的准确检测，如以下将论述的。

在由比较器212进行了初步确定后，如果检测到信号，它就有可能是感兴趣的信号类型（例如，无线话筒），但也有可能是另一个信号类型。因此，用户设备200可以包括另一个功能模块，用来验证和测试来自比较器212的初步确定是否准确。因此，用户设备200包括第二测试统计量比较器214，其起到执行一个或多个测试的作用，可以执行这些测试来验证一个信号类型的初步检测事实上是该信号类型（例如，无线话筒信号）。

在一个示例性实现方式中，第二比较器214可以被配置为确保或验证检测到的信号不是ATSC信号的导频信号。在一个示例中，可以通过将由模块210计算的平均功率谱密度中的最大峰值的频率与ATSC导频频率的预期频率进行比较来执行验证。如果在这二者之间的频率差大于一个规定阈值，那么就可以将该信号确定为不是ATSC导频信号，从而更有可能是感兴趣的信号，例如无线话筒信号。

在另一个示例性实现方式中，第二比较器214可以被配置为根据被添加到该信号类型上的规定信号的频谱特征来验证对该特定信号类型的初步确定。在是无线话筒信号的具体情况下，已知的频谱特征可以是只有音调键输入存在时的那些特征。在图6中示出了在音频输入中只存在音调键的情况下的FM无线话筒的特征频谱的示例性曲线图。可以发现，频谱曲线图600是在中心频率（0kHz）两侧的一定频率范围上的功率谱密度（PSD）曲线图。该曲线图还包括在特定频率上的多个峰值，例如602。如可以从曲线图600观测到的，频率分量的振幅随着频率与中心频率距离的增大而衰减，这是FM调制特征造成的。

为了验证这个初步确定，第二比较器214可以被配置为选择功率谱中特定数量N个的最大峰值。根据一个方案，如果特征频谱是其中不存在中心频率（即0kHz）的信号，那么第二比较器214就将N选择为偶数。相关地，如果频谱是在其中存在中心频率的，那么比较器214就将N设定为奇数，从而可以选择中心频率以及在中心频率上侧和下侧的最大频率峰值。

作为不存在中心频率的示例，如果使用图6的示例性频谱曲线图将N设定为6，那么就会选择低于中心频率的三个最大峰值（例如，602、604、606），以及高于中心频率的三个最大峰值（例如，608、610、612）。注意在不存在噪声的情况下，在这些频率峰值之间的关系是通常由固定频率值分隔，除了中间的两个（606、608）之外，由于在中心频率处没有峰值，因此这两个频率峰值被该固定频率值的两倍分隔。注意在中心频率存在且N应是奇数的情况下，这种两倍频率的分隔就不适用了。

因此，从N个峰值中的最低频率峰值的频率（例如图6中的602）开始，为这个频率分配值f₀。如上所述，在各个频率峰值之间的关系通常由固定值来分隔，该固定值在本文中被称为f₁。因此，每一个峰值都随着峰值从最低频率f₀增大到最高频率，连续的每一个峰值都可以按照与最低频率f₀和固定分隔值f₁的关系来描述。因此，在N=6的示例中，峰值602到612可以分别写为f₀、f₀+f₁,、f₀+2f₁、f₀+4f₁、f₀+5f₁和f₀+6f₁。

由于噪声（为了以下论述的目的表示为n），在功率谱密度中的实际峰值的频率会存在一些误差。假设y是观测向量，其表示在添加了噪声n的情况下在频率中从最低到最高的N个最大峰值的频率，那么y₁=f₀,+n₁、y₂=f₀+f₁+n₂、y₃=f₀+2f₁+n₃等等。从而来自估计器210的观测频率是具有一些添加的噪声的正确频率。因此，如可以认识到的，观测向量y是f₀和f₁及噪声n的线性函数。例如，以下等式（5）是由于对于无线话筒的音调键的频率的选择而使得N=6且不存在中心频率的情况下的数值示例。

$\left(\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ y_3\\ y_4\\ y_5\\ y_6\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 1& 1\\ 1& 2\\ 1& 4\\ 1& 5\\ 1& 6\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{f}_0\\ f_1\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}{n}_1\\ n_2\\ n_3\\ n_4\\ n_5\\ n_6\end{array}\right)---\left(5\right)$

可以如下将等式（5）简单地以简写形式写为：

$y=H\left(\begin{array}{c}{f}_0\\ f_1\end{array}\right)+n---\left(6\right)$

其中H表示关于f₀和f₁的频率峰值的关系矩阵，n是噪声项的向量。在以上等式（5）的示例中，将用于H矩阵的具体值指定为N=6的情况。

在确定了向量y之后，比较器214还可以被配置为依据观测向量y寻找f₀和f₁的模型估计值。就是说，通过调整模型的参数以获得数据的最佳适合，可以依据由观测向量y获得的数值数据找到模型估计值。在一个方案中，比较器214可以采用使用最小平方估计的估计器来寻找这些模型估计值，如由以下关系式给出的：

$\left(\begin{array}{c}{\hat{f}}_0\\ {\hat{f}}_1\end{array}\right)={\left(H^{T}H\right)}^{-1}{H}^{T}y---\left(7\right)$

其中，H^T是矩阵H的转置矩阵，值和是对于f₀和f₁的模型估计值。注意本领域技术人员会意识到本公开文件不限于最小平方估计，可以采用任何数量的合适的回归分析或估计技术来寻找f₀和f₁的模型估计值。

给出了f₀和f₁两个频率的模型估计值和就能够确定基于该矩阵H的这个模型或特征与观测数据适合得有多好。在一个方案中，可以通过估计该模型对于原始观测数据所产生的估计值并将该估计值与原始观测数据进行比较，来做出这个确定。因此，可以按如下来确定估计值和对于原始向量y所产生的模型估计值：

$\hat{y}=H\left(\begin{array}{c}{\hat{f}}_0\\ {\hat{f}}_1\end{array}\right)---\left(8\right)$

其中，是模型特征或参数的估计值。

随后可以通过定量地计算N个最大频率峰值的观测向量y与估计模型向量（即已知的或预期的PSD特征）适合或匹配得有多接近，来确定第二测试统计量或度量值T₂。在一个示例中，可以通过确定第二测试统计量T₂来查明观测数据与模型相匹配的接近程度，第二测试统计量T₂可以是根据以下等式的在这两个向量之间的均方差的计算：

$T_2={\left|\right|y-\hat{y}\left|\right|}^2=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(y_i-{\hat{y}}_i)}^2---\left(9\right)$

其中，表示y与的向量差的模。T₂的值越小，这两个向量在其特征上就越匹配。因此，第二比较器214可以被配置为将这个测试统计量T₂与预定阈值γ₂进行比较，其中如果测试统计量小于预定阈值(T₂≤γ₂)，那么感兴趣信号就有可能是特定信号类型（例如，无线话筒信号），因为频率峰值的模型与观测的功率谱密度相匹配。相反，如果测试统计量超过阈值(T₂>γ₂)，那么感兴趣信号就很可能不是特定信号类型。

在这里注意，可以由用户设备中的一个或多个处理器，或者诸如数字信号处理器（DSP）之类的任何其他适合的处理器来实现在用户设备装置200中所示的功能模块。此外，硬件、软件、固件、或其组合也可以实现用户设备200中的各种模块的上述功能。

图7示出了例如可以由图2的装置所采用的、用于检测传输信号类型在无线信道内的存在的方法。方法700包括首先计算无线信道702的信号的频谱估计值，例如由如本文所述的用户设备所接收的无线信道。例如，谱密度估计值可以是如前结合等式（2）和（3）所述的功率谱密度估计值P_PER或者估计值X[k]，其可以由功率谱估计器210来进一步确定。在确定了谱密度估计值后，如块704所示的，将根据该估计的至少一个最大值而导出的值与第一阈值量进行比较。这个导出的值可以是第一测试统计量T₁，如前针对等式（4）所述的，可以用X[k]的最大值和第一阈值量γ₁来确定它。此外，作为示例，比较器212可以实现块704的操作。

如块706所示的，根据块704的比较，如果这个值超过第一阈值（例如，T₁>γ₁），就可以做出关于特定传输信号类型存在的初步确定。作为示例，第一测试统计量比较器212可以执行块706的这个操作。

如果在块706做出了该传输信号类型存在于无线信道中的初步确定，那么当前公开的方法就可以包括一个或多个测试，用以通过验证过程来最终检测诸如无线话筒信号之类的特定信号类型的存在。作为示例，方法700可以包括块708，其中通过验证块706的初步确定结果来进行对于该特定信号类型的存在的检测。

可以通过确定被添加到信道中的规定信号的观测到的谱密度与该规定信号的谱密度的模型估计值是否至少在预定程度上相匹配，来完成在块708中的验证。注意在一个示例中，该规定信号可以是由音频音调键信号调制的无线话筒信号。此外，块708的处理可以包括采用诸如最小平方估计之类的回归分析来确定该规定信号的模型估计谱密度，如以上结合等式（7）和（8）的论述中举例说明的。

此外，可以以先前相对于等式（9）以及对第二测试统计量T₂的确定所述的方式，来完成在块708中的对于被添加的规定信号的观测到的谱密度与该规定信号的谱密度的估计值相匹配的确定。另外，可以通过将该测试统计量与第二阈值γ₂进行比较，来确定是否匹配达到了一个预定程度。就是说，当第二测试统计量T₂小于第二阈值时，表示观测到的谱密度与估计的谱密度的匹配到达了一个预定程度，从而验证了感兴趣信号类型的存在。注意作为示例，可以由图2中指示为第二测试统计量比较器214的功能块来实现块708的处理。还注意，本领域技术人员会意识到块708的处理适用于具有已知附带频谱特征的广泛范围的信号类型，而不仅仅限于如图6所示的由音频音调键信号调制的无线话筒传输的频谱特征。

针对方法700，还注意在块708的处理之前，可以执行额外的验证（图7中未示出）。具体地，这个额外的验证是对于在块706中所确定的信号类型的存在的初步确定的验证。如以前所述的，这个验证可以包括将功率谱密度的确定的最强峰值的频率与另一个信号类型的预期频率进行比较；即，在无线话筒信号的检测的示例中为ATSC信号的导频的预期频率。然而，注意本领域技术人员会意识到可以将这个验证应用于其他信号类型，而不仅仅限于ATSC导频。

图8示出了可以在无线设备802中使用的多个组件。无线设备802是可以被配置为实现本文所述的多个方法的设备的示例。作为两个示例，可以将无线设备802实现为基站，例如图1中的基站102、104、106，或者用户设备，例如也是图1中所示的用户设备108、110、112、114。

无线设备802可以包括由通信总线804以可通信方式耦合的多个不同组件，通信总线可以包括电源总线、控制信号总线、状态信号总线、数据总线、其任何组合，或者任何其他适合的通信链路。设备802包括处理器806，其控制无线设备802的操作。处理器806还可以被称为中央处理单元（CPU）。设备802还包括存储器808，其可以包括只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM），它们向处理器806提供指令和数据。作为示例，一部分存储器808还可以包括非易失性随机存取存储器（NVRAM）。处理器806被配置为根据存储在存储器808内的程序指令来执行逻辑和数学运算。此外，可以执行存储器808中的指令以实现本文所述的方法。

无线设备802还可以包括发射机809和接收机810，以允许在无线设备802与例如另一个无线设备之间发送和接收无线信号。如图8所示，一个或多个天线812可以以可通信方式耦合到发射机809和接收机810。注意无线设备802可以包括多个发射机、多个接收机和/或多个天线。

无线设备802还可以包括信号检测器814，其可以用于检测并验证由设备802经由接收机810接收到的信号的存在。信号检测器818可以被配置为执行本文所述的功能和方法，并可以执行由图2的用户设备200的功能块所实现的那些功能。无线设备802还可以包括数字信号处理器（DSP）816，用于处理接收到的信号。还注意作为可替换的实现方式，处理器806和/或DSP816可以包含由信号检测器814所执行的一些或全部功能。

如本文所用的，在极为广泛的意义上使用术语“确定（determining）”（及其语法变形词）。术语“确定”包括广泛的多种操作，因此，“确定”可以包括运算、计算、处理、导出、调查、查询（例如，在表格、数据库或其它数据结构中查询）、查明等。此外，“确定”可以包括：接收（例如，接收信息）、存取（例如，存取存储器中的数据）、求解、选择、挑选、建立等。

会理解在公开的处理中的各个步骤的具体顺序或层次都是示例性方案的一个示例。根据设计偏好，会理解在保留在本公开文件的范围内的同时，可以重新安排在处理中的各个步骤的具体顺序或层次。所附方法权利要求以示例性顺序给出了多个步骤的要素，但并不意味着局限于所给出的具体顺序或层次。

本领域技术人员会理解可以用多种不同工艺和技术中的任意一种来表示信息和信号。例如，以上描述中通篇提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以由电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光场或光学粒子，或者其任意组合来表示。

本领域技术人员还会意识到，结合本文所公开的各个实施例描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现为电子硬件、计算机软件，或二者的组合。为了明确地示出硬件和软件的这个互换性，以上各种示例性组件、块、模块、电路和步骤是按照它们的功能进行一般性描述的。这种功能是实现为硬件还是实现为软件取决于施加在总体系统上的具体应用和设计约束。技术人员可以针对每一种具体应用以变化的方式来实现所述的功能，但这种实现绝不应解释为导致背离本公开文件的范围。

可以用通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或者其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑电路、分立硬件组件，或者被设计为执行本文所述功能的它们的任何适当的组合来实现或执行结合本文所公开的各个实施例描述的各种示例性逻辑块、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，但可替换地，该处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器还可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP内核，或者任何其它这种结构。

结合本文所公开的各个实施例描述的方法和算法的各个步骤可以直接包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中，或者二者的组合中。软件模块可以位于RAM存储器、闪存存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM，或者本领域已知的任何其他形式的存储介质中。一种示例性的存储介质可以耦合到处理器，使得处理器可以从存储介质读取信息，并向该存储介质写入信息。可替换地，存储介质可以集成到处理器中。处理器和存储介质可以位于ASIC中。ASIC可以位于用户终端中。可替换地，处理器和存储介质可以作为分立组件位于用户终端中。

在一个或多个示例性示例中，可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现所描述的各个功能。当在软件中实现时，该功能可以作为一个或多个指令或代码在计算机可读介质上进行存储或传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其包括任何便于将计算机程序从一个地方转移到另一个地方的介质。存储介质可以是计算机能够访问的任何可用介质。示例性而不是限制性的，这样的计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁存储设备或者任何其它介质，其能够用于以指令或数据结构的形式携带或存储所需程序代码并且能够被计算机访问。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果用同轴电缆、纤维光缆、双绞线、数字用户线路（DSL）或例如红外、无线和微波的无线技术从网站、服务器或其它远程源发送软件，则该同轴电缆、纤维光缆、双绞线、DSL或例如红外、无线和微波的无线技术也包含在介质的定义中。本文使用的盘片和光盘包括紧致盘（CD）、激光光盘、光盘、数字多功能光盘（DVD）、软盘和蓝光光盘，其中盘片常常以磁性方式再现数据，而光盘可选地通过激光来再现数据。上述介质的组合也包括在计算机可读介质的范围内。

提供了本文所公开的各个示例，以使得本领域技术人员能够实现或使用所公开的主题内容。本领域技术人员将会容易地获知对这些示例的各种修改，并且可以在不脱离本公开文件的教导的情况下将本文定义的一般原理应用于其它实施例。还注意词语“示例性”在本文中专门用于表示“用作示例、例子或举例说明”。本文中描述为“示例性的”任何示例都不一定要解释为优选的或者相对于其他示例更有优势。因此，本公开文件并不旨在限于本文所示的示例，而应被给予与本文公开的原理和新颖特征相一致的最大范围。

Claims (18)

1.一种用于在无线通信系统中检测无线信道内的传输信号类型的存在的方法，所述方法包括以下步骤：

计算在所述无线信道上的信号的谱密度估计值；

将从所述计算的谱密度估计值导出的第一测试值与第一阈值进行比较；

如果所述第一测试值超过所述第一阈值，就做出关于所述传输信号类型存在的初步确定；并且

在做出关于所述信号类型存在的初步确定之后，通过确定被添加到所述无线信道上的所述信号上的规定信号的观测谱密度至少在预定程度上与所述规定信号的谱密度的模型估计值相匹配，来检测所述信号类型的存在。

2.如权利要求1所述的方法，其中，确定被添加到所述无线信道上的所述信号上的规定信号的观测谱密度与所述规定信号的谱密度的模型估计值相匹配的步骤包括以下步骤：

根据所述规定信号的功率谱密度的至少两个频率峰值来确定观测向量；

根据所述观测向量中的矩阵来确定所述规定信号的模型估计观测向量，其中，所述矩阵基于在所述至少两个频率峰值之间的关系；

至少根据在所述观测向量与所述模型估计观测向量之间的差值来确定第二测试值；并且

当所述第二测试值小于第二阈值时，确定被添加到所述信道上的所述规定信号的观测谱密度至少在所述预定程度上与所述规定信号的模型估计值相匹配。

3.如权利要求1所述的方法，其中，被添加到所述无线信道上的所述信号上的所述规定信号包括无线话筒信号，所述无线话筒信号已经用音调键信号进行了调制。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述谱密度估计值包括：基于在多个检测时间区间上取得的所述无线信道上的所述信号的多个样本而获得的平均周期图。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一测试值包括：谱密度估计值的最大值与所述谱密度估计值的平均值的比值。

6.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

确定在所述谱密度估计值的最大峰值的频率与已知信号类型的预定频率之间的频率差；并且

在检测所述信号类型的存在之前，当所述频率差超过预定值时，则验证了关于所述传输信号类型的存在的所述初步确定。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述已知信号类型是先进电视系统委员会ATSC信号的导频。

8.如权利要求1所述的方法，其中，所述信号类型是无线话筒信号。

9.如权利要求1所述的方法，其中，由感知无线电设备来实现检测所述传输信号类型的存在的步骤。

10.一种用于在无线通信中检测无线信道内的传输信号类型的存在的装置，所述装置包括：

用于计算所述无线信道上的信号的谱密度估计值的模块；

用于将从所述计算的谱密度估计值导出的第一测试值与第一阈值进行比较的模块；

用于如果所述第一测试值超过所述第一阈值，就做出关于所述传输信号类型存在的初步确定的模块；以及

用于在做出所述信号类型存在的初步确定之后，通过确定被添加到所述无线信道上的所述信号上的规定信号的观测谱密度至少在预定程度上与所述规定信号的谱密度的模型估计值相匹配，来检测所述信号类型的存在的模块。

11.如权利要求10所述的装置，其中，用于确定被添加到所述无线信道上的所述信号上的规定信号的观测谱密度与所述规定信号的谱密度的模型估计值相匹配的所述模块还包括：

用于根据所述规定信号的功率谱密度的至少两个频率峰值来确定观测向量的模块；

用于根据所述观测向量中的矩阵来确定所述规定信号的模型估计观测向量的模块，其中，所述矩阵基于在所述至少两个频率峰值之间的关系；

用于至少根据在所述观测向量与所述模型估计观测向量之间的差值来确定第二测试值的模块；以及

用于当所述第二测试值小于第二阈值时，确定被添加到所述信道上的所述规定信号的观测谱密度至少在所述预定程度上与所述规定信号的模型估计值相匹配的模块。

12.如权利要求10所述的装置，其中，被添加到所述无线信道上的所述信号上的所述规定信号包括由音调键信号调制的无线话筒信号。

13.如权利要求10所述的装置，其中，所述谱密度估计值包括根据在多个检测时间区间上取得的所述无线信道上的所述信号的多个样本而获得的平均周期图。

14.如权利要求10所述的装置，其中，所述第一测试值包括谱密度估计值的最大值与所述谱密度估计值的平均值的比值。

15.如权利要求10所述的装置，还包括：

用于确定在所述谱密度估计值的最大峰值的频率与已知信号类型的预定频率之间的频率差的模块；以及

用于在用于检测的所述模块检测所述信号类型的存在之前，当所述频率差超过预定值时，则验证了关于所述传输信号类型的存在的所述初步确定的模块。

16.如权利要求15所述的装置，其中，所述已知信号类型是先进电视系统委员会ATSC信号的导频。

17.如权利要求10所述的装置，其中，所述信号类型是无线话筒信号。

18.如权利要求10所述的装置，其中，所述装置包括感知无线电设备。