CN107196744A - 隐性通信信号的检测方法/系统、存储介质及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种隐性通信信号的检测方法/系统、存储介质及电子设备，检测方法包括：在进入接收通信信号的模式后，估计用于传输所述通信信号的传输信道的信道变化速率，并将所述通信信号的观察窗划分成若干子观察窗；分别提取每个所述子观察窗内所接收的通信信号的信号特征值；将子观察窗内的信号特征值进行结果合并，形成合并结果；检测所述合并结果，以从所述通信信号中检测出隐性通信信号。本发明有效抵御信道参数频繁变化带来的白化作用，保护接收信号的信号相干性的识别，从而显著提高隐性通信信号在快速时变信道环境下的检测性能。

Description

隐性通信信号的检测方法/系统、存储介质及电子设备
技术领域
本发明属于信息传输技术领域，涉及一种检测方法和系统，特别是涉及一种隐性通信信号的检测方法/系统、存储介质及电子设备。
背景技术
近年来，有关隐性维信息传输技术的研究与应用，在通信领域尤其是认知无线电领域得到了广泛的普及。其中，循环延时分集(Cyclic Delay Diversity，CDD)作为一项性能优越、标准兼容性好的多天线分集技术，已被收录于LTE与LTE-A的标准之中。CDD技术能够在无线环境中获得足够的空间分集增益，并通过循环延时操作把空间分集转换为频率分集，从而在OFDM系统的频域上加入冗余性，以显著增强OFDM系统的性能。CDD-OFDM信号的循环平稳特性是由循环前缀(Cyclic Prefix，CP)与CDD这两种操作引入的。具体而言，CP与CDD操作使得CDD-OFDM信号产生了内在的隐性周期特性，该特性体现在信号自相关函数的周期变化上。从循环自相关的角度上观察，就可以在循环频率和延时参数索引的二维平面上找到CP与CDD分别诱导的可分辨的循环平稳分量。CP诱导的循环平稳特性取决于系统FFT大小与CP长度。但通常情况下，OFDM系统的这两个参数是固定的，这就限制了CP诱导循环平稳特征的应用。另一方面，CDD诱导的循环平稳特征的位置和大小可灵活地通过调节循环延时量而进行人为控制，且在发送端就可以实现，这就为CDD诱导循环平稳特征的应用提供了有利条件。
现有的隐性维信息传输技术可以建立在传统的CDD-OFDM系统硬件结构之上，在频域传输常规的CDD-OFDM信息比特流的同时，还额外开辟了一条独立的隐性维信号传输信道，通过动态改变循环延时量从而映射成隐性维信号，并隐性地嵌入到常规的CDD-OFDM信息比特流之中。具体而言，频域信号-隐性维信号双重传输系统的原理是将发送信息比特流分为两部分：一部分作为常规的CDD-OFDM信号在频域进行处理发送；另一部分送到循环延时调制模块中，将编码比特映射成一个个循环延时矢量。CDD-OFDM发射模块根据这一循环延时矢量，对每L个OFDM符号进行循环延时操作，这里每L个OFDM符号组成一个隐性维信号观察窗长度。
然而，现有隐性维信号检测技术的检测性能在第五代通信技术普遍涉及的快速时变信道环境下将会受到严重恶化。具体而言，图1给出了一个广义的隐性维信号传输系统的检测概念模型，其中单个OFDM符号长度为单位，设观察窗长度为L。发送端在传输常规OFDM数据信号时，同时也将隐性维信号周期性地嵌入在每段常规OFDM数据信号之内。对于隐性维信号的检测过程而言，接收端以观察窗长度L为限制进行周期性的信号收集，并于每个周期的结尾时间点进行对应的特征检测以及隐性维信号解调。
虽然现有隐性维信息传输技术在各类常见通信场景中均具备优异的检测性能，但为了从接收信号中准确地识别出隐性维信号的特征，隐性维信号检测技术不可避免地需要使用较长的检测周期，这使得隐性维信号检测技术更容易受到快速时变信道的影响。由于未来网络的异构性、密集性和高速移动性将会进一步增加，无线信道的变化速率也会加快，在一个检测周期中信道状态可能会发生巨大的改变，这将使各个周期内隐性维信号的特征发生失真，造成检测性能下降。现有的隐性维信号检测技术大多假设在单个检测周期内信道状态是静态或准静态的，因此这些方案不能很好地适用于下一代移动通信技术场景中的快速时变信道环境。如何提供一种隐性通信信号的检测方法/系统、存储介质及电子设备，以解决现有技术中在快速时变信道环境下，影响隐性维信号的检测等缺陷，实已成为本领域技术人员目前亟待解决的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种隐性通信信号的检测方法/系统、存储介质及电子设备，用于解决现有技术在快速时变信道环境下，影响隐性维信号的检测的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种隐性通信信号的检测方法，包括：在进入接收通信信号的模式后，估计用于传输所述通信信号的传输信道的信道变化速率，并将所述通信信号的观察窗划分成若干子观察窗；分别提取每个所述子观察窗内所接收的通信信号的信号特征值；将子观察窗内的信号特征值进行结果合并，形成合并结果；检测所述合并结果，以从所述通信信号中检测出隐性通信信号。
于本发明的一实施例中，在执提取信号特征值之前或之后，所述隐性通信信号的检测方法还包括根据预定筛选条件，对划分的子观察窗进行筛选，以筛选出符合预定筛选条件的子观察窗。
于本发明的一实施例中，所述传输信道的信道变化速率通过信道相干时间表示。
于本发明的一实施例中，所述将单个所述通信信号的观察窗划分成若干子观察窗的步骤包括：根据所述信道相干时间对单个所述通信信号的观察窗进行划分；其中，划分后的每个子观察窗的长度小于等于所述信道相干时间，且若干子观察窗的长度和等于所述通信信号的观察窗的长度。
于本发明的一实施例中，所述分别提取每个所述子观察窗内所接收的通信信号的信号特征值的步骤为对每个所述子观察窗内所接收的通信信号进行局部循环自相关操作；其中，所述局部循环自相关操作为根据预存的信号特征值的计算公式对通信信号进行局部循环自相关操作；信号特征值的计算公式为：其中，表示第k个子观察窗内通信信号的信号特征值；A表示子观察窗k的起始采样点，B表示子观察窗k的最终采样点，L表示观察窗长度，τ表示循环延时变量，M＝子载波数+循环前缀长度，(·)*表示共轭运算。
于本发明的一实施例中，所述预定筛选条件为当前的子观察窗内所接收的通信信号的包络值大于等于预设污染系数乘以所接收的通信信号包络值的均方根。
于本发明的一实施例中，所述将子观察窗内的信号特征值进行结果合并，形成合并结果的步骤为将子观察窗内的信号特征值进行累加，形成第一合并结果。
于本发明的一实施例中，所述将子观察窗内的信号特征值进行结果合并，形成合并结果的步骤包括：将子观察窗内的信号特征值进行预定加权处理，获取加权后的信号特征值；将所有加权后的信号特征值进行累加，形成第二合并结果。
于本发明的一实施例中，检测所述合并结果的步骤包括：计算所述通信信号的循环自相关函数理论值；计算所述第一合并结果或第二合并结果与所述循环自相关函数理论值的差；查找能使所述差最小化的循环移位判决值；将所述循环移位判决值解映射出所述隐性通信信号。
于本发明的一实施例中，检测所述合并结果的步骤包括：查找能够使所述第一合并结果或第二合并结果最大化的循环移位判决值；将所述循环移位判决值解映射出所述隐性通信信号。
本发明另一方面提供一种隐性通信信号的检测系统，包括：处理模块，用于在进入接收通信信号的模式后，估计用于传输所述通信信号的传输信道的信道变化速率，并将所述通信信号的观察窗划分成若干子观察窗；提取模块，用于分别提取每个所述子观察窗内所接收的通信信号的信号特征值；合并模块，用于将子观察窗内的信号特征值进行结果合并，形成合并结果；检测模块，用于检测所述合并结果，以从所述通信信号中检测出隐性通信信号。
于本发明的一实施例中，所述传输信道的信道变化速率通过信道相干时间表示；所述处理模块用于根据所述信道相干时间对单个所述通信信号的观察窗进行划分；其中，划分后的每个子观察窗的长度小于等于所述信道相干时间，且若干子观察窗的长度和等于所述通信信号的观察窗的长度。
于本发明的一实施例中，所述合并模块用于将子观察窗内的信号特征值进行累加，形成第一合并结果；或用于将子观察窗内的信号特征值进行预定加权处理，获取加权后的信号特征值，并将所有加权后的信号特征值进行累加，形成第二合并结果。
于本发明的一实施例中，所述检测模块用于计算所述通信信号的循环自相关函数理论值，计算所述第一合并结果或第二合并结果与所述循环自相关函数理论值的差，查找能使所述差最小化的循环移位判决值，将所述循环移位判决值解映射出所述隐性通信信号；或所述检测模块用于查找能够使所述第一合并结果或第二合并结果最大化的循环移位判决值，将所述循环移位判决值解映射出所述隐性通信信号。
于本发明的一实施例中，所述隐性通信信号的检测系统还包括与所述提取模块连接的筛选模块，所述筛选模块用于根据预定筛选条件，对划分的子观察窗进行筛选，以筛选出符合预定筛选条件的子观察窗。
本发明又一方面提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述隐性通信信号的检测方法。
本发明最后一方面提供一种电子设备，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述电子设备执行所述隐性通信信号的检测方法。
如上所述，本发明的隐性通信信号的检测方法、系统、存储介质及电子设备，具有以下有益效果：
本发明所述的隐性通信信号的检测方法、系统、存储介质及电子设备可根据信道变化速率将观察窗进行切割，从而将相位复数变换的隐性维信号特征分隔为不同相位索引的特征碎片。与此同时，本发明通过设定相应的污染触发条件，对前述的特征碎片进行筛选与合并。由此，本发明所提的检测方法能够有效抵御信道参数频繁变化带来的白化作用，保护接收信号的信号相干性的识别，从而显著提高隐性维信号在快速时变信道环境下的检测性能。其优势在于：
第一，本发明针对快速时变信道造成的隐性维信号特征失真的问题，提出将观察窗分成多个子观察窗，分别对子观察窗进行独立处理、筛选、再将结果合并，有效地克服了快速时变信道造成的隐性维信号能量耗散与特征失真。该方法使得隐性维信号传输技术在下一代移动通信(5G)中常见的快速时变信道环境下也保持优秀的检测性能，应用场景广泛。
第二，信道的变化速率越快，在单个观察窗内不同的信道状态数量就越多，划分的子观察窗的数量也越多，通过本发明提出的处理方式能够带来额外的分集增益，显著提高了隐性通信信号的检测概率。
第三，本发明与现有的主流隐性维信号检测方式具备良好的兼容性，可直接应用于现有的隐性维信号传输技术硬件系统之上，用以提升隐性维信号的检测性能。
附图说明
图1显示为现有技术中广义的隐性维信号传输系统的检测概念模型示意图。
图2显示为本发明的交互装置的原理结构示意图。
图3A显示为本发明的隐性通信信号的检测方法于一实施例中的流程示意图。
图3B显示为隐性通信信号的检测方法的检测示意图。
图3C显示为S36的一种实施流程示意图。
图3D显示为S36的另一种实施流程示意图。
图4显示为传统法与检测方法的性能对比示意图。
图5显示为本发明的隐性通信信号的检测系统于一实施例中的原理结构示意图。
元件标号说明
2 交互装置
21 信号发射端
22 信号接收端
5 隐性通信信号的检测系统
51 通信模块
52 处理模块
53 提取模块
54 筛选模块
55 合并模块
56 第一检测模块
57 第二检测模块
S31～S37 步骤
S361～S364 步骤
S361’～S362’ 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
本实施例提供一种隐性通信信号的检测方法，包括：
在进入接收通信信号的模式后，估计用于传输所述通信信号的传输信道的信道变化速率，并将单个所述通信信号的观察窗划分成若干子观察窗；
分别提取每个所述子观察窗内所接收的通信信号的信号特征值；
将子观察窗内的信号特征值进行结果合并，形成合并结果；
检测所述合并结果，以从所述通信信号中检测出隐性通信信号。
以下将结合图示对本实施例所提供的隐性通信信号的检测方法进行详细说明。本实施例所述隐性通信信号的检测方法应用于如图2所示交互装置1，所述交互装置2包括信号发射端21和信号接收端22。在本实施例中，所述交互装置1的配置参数如表1所示。
表1：交互装置的配置参数
所述信号发射端21包括发射机及至少两根发射天线；其中发射机在一根发射天线112上发射业务通信信号，所述发射机用于利用预存统计谱域调制方式将隐性通信信号调制在业务通信信号上，予以通过其余发射天线发射调制后的通信信号。其中，所述预存统计谱域调制方式包括循环延时分集(cyclic delay diversity，CDD)调制技术，或子载波映射调制技术。
若所述预存统计谱域调制方式采用循环延时分集调制技术，则所述发射机将所述隐式通信信号调制成动态循环移位矢量(m是统计谱域单元序号，nT为第nT根发射天线)，所述业务通信信号所述动态循环移位矢量按照所述动态循环移位矢量进行周期性动态移位，形成调制后的通信信号(动态循环移位后的OFDM信号)，并将调制后的通信信号通过其余发射天线212发射至所述信号接收端22。
具体地，信号发射端21包括至少两根发射天线，即第一发射天线，第二发射天线，第nT发射天线。发射机利用预存正交频分复用方式调制所述业务通信信号s1(n)＝a(n)(其中n是时域采样序号)，并通过第一发射天线发射。所述预存正交频分复用方式为对所输入的业务通信信号进行正交频分复用(OFDM)信道编码，再对编码后的业务通信信号进行正交振幅调制(QAM调制)，最后生成调制后的通信信号，即OFDM信号。所述循环延时分集调制技术为将所述隐式通信数据a(n)调制成动态循环移位矢量Δ，所述业务通信信号所述动态循环移位矢量按照所述动态循环移位矢量Δ进行周期性动态移位，形成调制后的通信信号(动态循环移位后的OFDM信号)，并将调制后的通信信号通过第二发射天线发射至信号接收端22。
请参阅图3A，显示为隐性通信信号的检测方法于一实施例中的流程示意图，及参阅图3B，显示为隐性通信信号的检测方法的检测示意图。如图3A所示，所述隐性通信信号的检测方法具体包括以下几个步骤：
S31，所述信号接收端22在进入接收通信信号的模式后，估计用于传输所述通信信号的传输信道的信道变化速率，根据信道变化速率，判断是否对所述通信信号的观测窗进行划分。在本实施例中，信号接收端22接收到通信信号可以表示为r(n)＝hs(n)+v(n)，其中h＝[h1,h2]是从两根发射天线到接受收天线之间经历的信道状态，s(n)＝[s1(n),s2(n)]T，v(n)表示加性高斯白噪声。在本实施例中，所述传输信道的信道变化速率通过信道相干时间Tc表示。所述信道相干时间Tc可以根据接收所述通信信号的通信设备的移动速率来计算，或者通过通信网络直接获取。在实施例中，凡是用于获取信道相干时间的获取方法都在本发明所要保护的范围内。
以下以根据通信设备的移动速率计算为例获取信道相干时间Tc
信道相干时间其中，fm为相干频率。
其中，v为接收所述通信信号的通信设备的移动速率，fc为交互装置的载波频率，3×108表示电磁波传输速率。
具体的，将所述信道相干时间Tc与观察窗的长度L进行比较，若Tc小于L，则执行下一步骤S32，若Tc大于等于L，则执行步骤S37，即直接解调所述通信信号，以检测出调制在所述通信信号上的隐性通信信号。
S32，所述信号接收端22将所述通信信号的观察窗划分成若干子观察窗。在本实施例中，所述将单个所述通信信号的观察窗L划分成若干子观察窗的步骤是指根据所述信道相干时间对单个所述通信信号的观察窗进行划分；其中，划分后的每个子观察窗的长度小于等于所述信道相干时间Tc，且若干子观察窗的长度和等于所述通信信号的观察窗的长度K为子观察窗的数目。
S33，所述信号接收端22分别提取每个所述子观察窗内所接收的通信信号的信号特征值k＝1,...,K。在本实施例中，所述信号接收端22提取每个所述子观察窗内所接收的通信信号的信号特征值的步骤为对每个所述子观察窗内所接收的通信信号进行局部循环自相关操作；其中，所述局部循环自相关操作为根据预存的信号特征值的计算公式对通信信号进行局部循环自相关操作。信号特征值的计算公式为：
其中，表示第k个子观察窗内通信信号的信号特征值；A表示子观察窗k的起始采样点，B表示子观察窗k的最终采样点，L表示观察窗长度，表示划分后的子观察窗，K表示子观察窗数量，τ表示循环延时变量，＝子载波数+循环前缀长度，(·)*表示共轭运算。
S34，所述信号接收端22根据预定筛选条件，对划分的子观察窗进行筛选，以筛选出符合预定筛选条件的子观察窗。在本实施例中，所述预定筛选条件为当前的子观察窗内所接收的通信信号的包络值z大于等于所述信号接收端22预设污染系数β乘以所接收的通信信号包络值的均方根(Root Mean Square)zrms，即
z≥βzrms 公式(2)
若子观察窗不符合所述预定筛选条件，则被判定为污染窗，剔除该污染窗(如图4中所示的污染窗)。
S35，将符合预定筛选条件的子观察窗(经过筛选后剩余的K’个子观察窗，K’小于等于K)内的信号特征值进行结果合并，形成合并结果。
在本实施例中，S35可以为将符合预定筛选条件的子观察窗内的信号特征值进行累加，形成第一合并结果F。
具体地，第一合并结果的计算公式如下：
在本实施例中，S35还可以为将符合预定筛选条件的子观察窗内的信号特征值进行预定加权处理，获取加权后的信号特征值，将所有加权后的信号特征值进行累加，形成第二合并结果F。
具体地，第二合并结果的计算公式如下：
在本实施例中，预定加权处理为根据子观察窗的长度给每个子观察窗对应的信号特征值一个权重值，例如，子观察窗的长度越长，给定的权重值越大。或
预定加权处理为根据子观察窗内通信信号的能量来给定权重值。例如，能量越大，给定的权重值越大。
S36，检测所述合并结果，以从所述通信信号中检测出隐性通信信号。
请参阅图3C，显示为S36的一种实施流程示意图。如图3C所示，所述S36具体包括以下几个步骤：
S361，计算所述通信信号的循环自相关函数理论值。
其中，cr(n,τ)为第一中间变量，M＝子载波数+循环前缀长度。所述第一中间变量cr(n,τ)的计算公式为：
cr(n,τ)＝E{r(n)r*(n+τ)}＝hCshH 公式(6)
其中，E{·}表示数学期望，Cs为第二中间变量。
所述第二中间变量Cs存在两种状态：
当τ≠Δ时，Cs(n,τ)＝0；
当τ＝Δ时，第二中间变量Cs(n,τ)的计算公式为：
其中，p(n)为窗函数，WΔ为第三中间变量。
第三中间变量WΔ的计算公式为：
其中，WN为FFT相移因子，即
S362，计算所述第一合并结果或第二合并结果与所述循环自相关函数理论值的差
S363，查找能使所述差最小化的循环移位判决值，即
S364，将所述循环移位判决值解映射出所述隐性通信信号。如参阅表2，128子载波系统的隐性通信信号的映射关系解映射出所述隐性通信信号。
请参阅图3D，显示为S36的另一种实施流程示意图。如图3D所示，所述S36具体包括以下几个步骤：
S361’，查找能够使所述第一合并结果或第二合并结果最大化的循环移位判决值，即
S362’，将所述循环移位判决值解映射出所述隐性通信信号。
基于上述隐性通信信号的检测方法各个步骤以及表1和表2提供的参数配置，与现有的检测方法作对比。以观察窗长度L＝4、L＝6作为例子，通过5×10^6次以上的蒙特卡洛独立试验，得到了图5所示的仿真结果对比。仿真结果以BER(Bit Error Rate，误比特率)对比SNR(Signal-Noise Ratio,信噪比)的曲线形式予以展现。
请参阅图4，显示为传统法与检测方法的性能对比示意图。如图4所示，实线表示隐性维信号传统检测方式性能；虚线表示传统检测法配置了本实施例技术后的检测性能。本实施例所提供的隐性通信信号的检测方法对现有的隐性维信号的检测性能带来了巨大的性能提升。具体而言，在配置了本实施例所提技术后，现有隐性维信号检测法的性能曲线的斜率将随之改变。在同等信道变化速率条件(Tc表征)下，越长的观察窗L会产生越高的斜率(即性能提高速率)。随着SNR的增加,本发明的所提技术带来的性能增益呈较为线性的增长趋势。
本实施例还提供一种存储介质(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上述所述的隐性通信信号的检测方法。所述存储介质本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本实施例所述的隐性通信信号的检测方法和存储介质可根据信道变化速率将观察窗进行切割，从而将相位复数变换的隐性维信号特征分隔为不同相位索引的特征碎片。与此同时，本发明通过设定相应的污染触发条件，对前述的特征碎片进行筛选与合并。由此，本发明所提的检测方法能够有效抵御信道参数频繁变化带来的白化作用，保护接收信号的信号相干性的识别，从而显著提高隐性维信号在快速时变信道环境下的检测性能。其优势在于：
第一，本发明针对快速时变信道造成的隐性维信号特征失真的问题，提出将观察窗分成多个子观察窗，分别对子观察窗进行独立处理、筛选、再将结果合并，有效地克服了快速时变信道造成的隐性维信号能量耗散与特征失真。该方法使得隐性维信号传输技术在下一代移动通信(5G)中常见的快速时变信道环境下也保持优秀的检测性能，应用场景广泛。
第二，信道的变化速率越快，在单个观察窗内不同的信道状态数量就越多，划分的子观察窗的数量也越多，通过本发明提出的处理方式能够带来额外的分集增益，显著提高了隐性通信信号的检测概率。
第三，本发明与现有的主流隐性维信号检测方式具备良好的兼容性，可直接应用于现有的隐性维信号传输技术硬件系统之上，用以提升隐性维信号的检测性能。
实施例二
本实施例提供一种隐性通信信号的检测系统，包括：
处理模块，用于在进入接收通信信号的模式后，估计用于传输所述通信信号的传输信道的信道变化速率，并将所述通信信号的观察窗划分成若干子观察窗；
提取模块，用于分别提取每个所述子观察窗内所接收的通信信号的信号特征值；
合并模块，用于将子观察窗内的信号特征值进行结果合并，形成合并结果；
检测模块，用于检测所述合并结果，以从所述通信信号中检测出隐性通信信号。
以下将结合图示对本实施例所提供的隐性通信信号的检测系统进行详细描述。需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digitalsingnalprocessor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
请参阅图5，显示为隐性通信信号的检测系统于一实施例中的原理结构示意图。如图5所示，所述隐性通信信号的检测系统5包括：通信模块51、处理模块52、提取模块53、筛选模块54、合并模块55、第一检测模块56及第二检测模块57。
所述通信模块51用于接收所述通信信号。
与所述通信模块51耦合的处理模块52用于在进入接收通信信号的模式后，估计用于传输所述通信信号的传输信道的信道变化速率，根据信道变化速率，判断是否对所述通信信号的观测窗是否进行划分，若是，将所述通信信号的观察窗划分成若干子观察窗；若否，则。在本实施例中，信号接收端22接收到通信信号可以表示为r(n)＝hs(n)+v(n)，其中h＝[h1,h2]是从两根发射天线到接受收天线之间经历的信道状态，s(n)＝[s1(n),s2(n)]T，v(n)表示加性高斯白噪声。在本实施例中，所述传输信道的信道变化速率通过信道相干时间Tc表示。所述信道相干时间Tc可以根据接收所述通信信号的通信设备的移动速率来计算，或者通过通信网络直接获取。
以下以根据通信设备的移动速率计算为例获取信道相干时间Tc
信道相干时间其中，fm为相干频率。
其中，v为接收所述通信信号的通信设备的移动速率，fc为交互装置的载波频率，3×108表示电磁波传输速率。
具体的，将所述信道相干时间Tc与观察窗的长度L进行比较，若Tc小于L，将所述通信信号的观察窗划分成若干子观察窗；若Tc大于等于L，则调用所述第一检测模块56直接解调所述通信信号，以检测出调制在所述通信信号上的隐性通信信号。
在本实施例中，所述处理模块52根据所述信道相干时间对单个所述通信信号的观察窗进行划分；其中，划分后的每个子观察窗的长度小于等于所述信道相干时间Tc，且若干子观察窗的长度和等于所述通信信号的观察窗的长度K为子观察窗的数目。
与所述通信模块51和处理模块52耦合的提取模块53用于分别提取每个所述子观察窗内所接收的通信信号的信号特征值k＝1,...,K。在本实施例中，所述信号接收端22提取每个所述子观察窗内所接收的通信信号的信号特征值的步骤为对每个所述子观察窗内所接收的通信信号进行局部循环自相关操作；其中，所述局部循环自相关操作为根据预存的信号特征值的计算公式对通信信号进行局部循环自相关操作。信号特征值的计算公式为：
其中，表示第k个子观察窗内通信信号的信号特征值；A表示子观察窗k的起始采样点，B表示子观察窗k的最终采样点，L表示观察窗长度，τ表示循环延时变量，M＝子载波数+循环前缀长度，(·)*表示共轭运算。
与所述提取模块53耦合的筛选模块54用于根据预定筛选条件，对划分的子观察窗进行筛选，以筛选出符合预定筛选条件的子观察窗。在本实施例中，所述预定筛选条件为当前的子观察窗内所接收的通信信号的包络值z大于等于所述信号接收端22预设污染系数β乘以所接收的通信信号包络值的均方根(Root Mean Square)zrms，即z≥βzrms若子观察窗不符合所述预定筛选条件，则被判定为污染窗，筛选模块54剔除该污染窗。
与所述筛选模块54耦合的合并模块55用于将符合预定筛选条件的子观察窗(经过筛选后剩余的K’个子观察窗，K’小于等于K)内的信号特征值进行结果合并，形成合并结果。
在本实施例中，所述合并模块55用于将符合预定筛选条件的子观察窗内的信号特征值进行累加，形成第一合并结果F。
具体地，第一合并结果的计算公式为
或者在本实施例中，所述合并模块55用于为将符合预定筛选条件的子观察窗内的信号特征值进行预定加权处理，获取加权后的信号特征值，将所有加权后的信号特征值进行累加，形成第二合并结果F。
具体地，第二合并结果的计算公式为
在本实施例中，预定加权处理为根据子观察窗的长度给每个子观察窗对应的信号特征值一个权重值，例如，子观察窗的长度越长，给定的权重值越大。或
预定加权处理为根据子观察窗内通信信号的能量来给定权重值。例如，能量越大，给定的权重值越大。
与所述合并模块55耦合的第二检测模块56用于检测所述合并结果，以从所述通信信号中检测出隐性通信信号。
具体地，所述第二检测模块56用于计算所述通信信号的循环自相关函数理论值，计算所述第一合并结果或第二合并结果与所述循环自相关函数理论值的差查找能使所述差最小化的循环移位判决值，即将所述循环移位判决值解映射出所述隐性通信信号。
或者所述第二检测模块56用于查找能够使所述第一合并结果或第二合并结果最大化的循环移位判决值，即将所述循环移位判决值解映射出所述隐性通信信号。
实施例三
本实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器、存储器、收发器、通信接口和系统总线；存储器和通信接口通过系统总线与处理器和收发器连接并完成相互间的通信，存储器用于存储计算机程序，通信接口用于和其他设备进行通信，处理器和收发器用于运行计算机程序，使所述电子设备执行如实施例一所述的隐性通信信号的检测方法的各个步骤。
上述提到的系统总线可以是外设部件互连标准(PeripheralPomponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(ExtendedIndustryStandardArchitecture，简称EISA)总线等。该系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于实现数据库访问装置与其他设备(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
综上所述，本发明所述的隐性通信信号的检测方法、系统、存储介质及电子设备可根据信道变化速率将观察窗进行切割，从而将相位复数变换的隐性维信号特征分隔为不同相位索引的特征碎片。与此同时，本发明通过设定相应的污染触发条件，对前述的特征碎片进行筛选与合并。由此，本发明所提的检测方法能够有效抵御信道参数频繁变化带来的白化作用，保护接收信号的信号相干性的识别，从而显著提高隐性维信号在快速时变信道环境下的检测性能。其优势在于：
第一，本发明针对快速时变信道造成的隐性维信号特征失真的问题，提出将观察窗分成多个子观察窗，分别对子观察窗进行独立处理、筛选、再将结果合并，有效地克服了快速时变信道造成的隐性维信号能量耗散与特征失真。该方法使得隐性维信号传输技术在下一代移动通信(5G)中常见的快速时变信道环境下也保持优秀的检测性能，应用场景广泛。
第二，信道的变化速率越快，在单个观察窗内不同的信道状态数量就越多，划分的子观察窗的数量也越多，通过本发明提出的处理方式能够带来额外的分集增益，显著提高了隐性通信信号的检测概率。
第三，本发明与现有的主流隐性维信号检测方式具备良好的兼容性，可直接应用于现有的隐性维信号传输技术硬件系统之上，用以提升隐性维信号的检测性能。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (17)

1.一种隐性通信信号的检测方法，其特征在于，包括：
在进入接收通信信号的模式后，估计用于传输所述通信信号的传输信道的信道变化速率，并将所述通信信号的观察窗划分成若干子观察窗；
分别提取每个所述子观察窗内所接收的通信信号的信号特征值；
将子观察窗内的信号特征值进行结果合并，形成合并结果；
检测所述合并结果，以从所述通信信号中检测出隐性通信信号。
2.根据权利要求1所述的隐性通信信号的检测方法，其特征在于，在执提取信号特征值之前或之后，所述隐性通信信号的检测方法还包括根据预定筛选条件，对划分的子观察窗进行筛选，以筛选出符合预定筛选条件的子观察窗。
3.根据权利要求1所述的隐性通信信号的检测方法，其特征在于，所述传输信道的信道变化速率通过信道相干时间表示。
4.根据权利要求3所述的隐性通信信号的检测方法，其特征在于，所述将单个所述通信信号的观察窗划分成若干子观察窗的步骤包括：
根据所述信道相干时间对单个所述通信信号的观察窗进行划分；其中，划分后的每个子观察窗的长度小于等于所述信道相干时间，且若干子观察窗的长度和等于所述通信信号的观察窗的长度。
5.根据权利要求3所述的隐性通信信号的检测方法，其特征在于，所述分别提取每个所述子观察窗内所接收的通信信号的信号特征值的步骤为对每个所述子观察窗内所接收的通信信号进行局部循环自相关操作；其中，所述局部循环自相关操作为根据预存的信号特征值的计算公式对通信信号进行局部循环自相关操作；
信号特征值的计算公式为：
<mrow> <mover> <mi>F</mi> <mo>^</mo> </mover> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mi>L</mi> <mi>M</mi> </mrow> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mi>A</mi> </mrow> <mi>B</mi> </munderover> <mi>r</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>r</mi> <mo>*</mo> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mi>&amp;tau;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mo>...</mo> <mo>,</mo> <mi>K</mi> <mo>;</mo> </mrow>
其中，表示第k个子观察窗内通信信号的信号特征值；A表示子观察窗k的起始采样点，B表示子观察窗k的最终采样点，L表示观察窗长度，表示划分后的子观察窗，K表示子观察窗数量，τ表示循环延时变量，M＝子载波数+循环前缀长度，(·)*表示共轭运算。
6.根据权利要求2所述的隐性通信信号的检测方法，其特征在于，
所述预定筛选条件为当前的子观察窗内所接收的通信信号的包络值大于等于预设污染系数乘以所接收的通信信号包络值的均方根。
7.根据权利要求1所述的隐性通信信号的检测方法，其特征在于，所述将子观察窗内的信号特征值进行结果合并，形成合并结果的步骤为将子观察窗内的信号特征值进行累加，形成第一合并结果。
8.根据权利要求1所述的隐性通信信号的检测方法，其特征在于，所述将子观察窗内的信号特征值进行结果合并，形成合并结果的步骤包括：
将子观察窗内的信号特征值进行预定加权处理，获取加权后的信号特征值；
将所有加权后的信号特征值进行累加，形成第二合并结果。
9.根据权利要求7或8所述的隐性通信信号的检测方法，其特征在于，检测所述合并结果的步骤包括：
计算所述通信信号的循环自相关函数理论值；
计算所述第一合并结果或第二合并结果与所述循环自相关函数理论值的差；
查找能使所述差最小化的循环移位判决值；
将所述循环移位判决值解映射出所述隐性通信信号。
10.根据权利要求7或8所述的隐性通信信号的检测方法，其特征在于，检测所述合并结果的步骤包括：
查找能够使所述第一合并结果或第二合并结果最大化的循环移位判决值；
将所述循环移位判决值解映射出所述隐性通信信号。
11.一种隐性通信信号的检测系统，其特征在于，包括：
处理模块，用于在进入接收通信信号的模式后，估计用于传输所述通信信号的传输信道的信道变化速率，并将所述通信信号的观察窗划分成若干子观察窗；
提取模块，用于分别提取每个所述子观察窗内所接收的通信信号的信号特征值；
合并模块，用于将子观察窗内的信号特征值进行结果合并，形成合并结果；
检测模块，用于检测所述合并结果，以从所述通信信号中检测出隐性通信信号。
12.根据权利要求11所述的隐性通信信号的检测系统，其特征在于，所述传输信道的信道变化速率通过信道相干时间表示；所述处理模块用于根据所述信道相干时间对单个所述通信信号的观察窗进行划分；其中，划分后的每个子观察窗的长度小于等于所述信道相干时间，且若干子观察窗的长度和等于所述通信信号的观察窗的长度。
13.根据权利要求11所述的隐性通信信号的检测系统，其特征在于，所述合并模块用于将子观察窗内的信号特征值进行累加，形成第一合并结果；或用于将子观察窗内的信号特征值进行预定加权处理，获取加权后的信号特征值，并将所有加权后的信号特征值进行累加，形成第二合并结果。
14.根据权利要求13所述的隐性通信信号的检测系统，其特征在于，所述检测模块用于计算所述通信信号的循环自相关函数理论值，计算所述第一合并结果或第二合并结果与所述循环自相关函数理论值的差，查找能使所述差最小化的循环移位判决值，将所述循环移位判决值解映射出所述隐性通信信号；或所述检测模块用于查找能够使所述第一合并结果或第二合并结果最大化的循环移位判决值，将所述循环移位判决值解映射出所述隐性通信信号。
15.根据权利要求11所述的隐性通信信号的检测系统，其特征在于，所述隐性通信信号的检测系统还包括与所述提取模块连接的筛选模块，所述筛选模块用于根据预定筛选条件，对划分的子观察窗进行筛选，以筛选出符合预定筛选条件的子观察窗。
16.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至10中任一项所述隐性通信信号的检测方法。
17.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述电子设备执行如权利要求1至10中任一项所述隐性通信信号的检测方法。
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