CN115102647B - 基于数据挖掘校对技术实现5g通信干扰信号的检测 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的系统，包括变频采样模块，用于将接收信号转换至零中频的模拟信号并转换成数字信号；补偿校准模块用于补偿射频通道的恶化；信号分析模块用于计算频域数据，并解析数据；背景信号校对模块用于对比背景频谱；对比显示模块用于显示异常的干扰频谱以及异常的5G基站信号。本发明还涉及一种基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法。采用了本发明的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的系统、方法、装置、处理器及计算机可读存储介质，不仅提高了5G通信干扰信号检测和发现的速度，而且提高了对偶发干扰信号捕获和分析的实时性，同时其他通信信号干扰检测提供了参考依据。

Description

基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号的检测
技术领域
本发明涉及5G移动通信干扰信号检测领域，尤其涉及复杂电磁环境下基于数据挖掘校对技术的5G通信干扰信号检测领域，具体是指一种基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法、装置、处理器及计算机可读存储介质。
背景技术
随着5G基站网络在国内的大规模建设以及投入运营，运营已经在2515MHz～2675MHz、3500MHz～3600MHz及4800MHz～4900MHz频段进行大规模网络建设，如何保证5G网络稳定的运行以及随机干扰如何定位等，都越来越需要相关的方案给出检测干扰和排除干扰的手段。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足干扰少、实时性好、适用范围较为广泛的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法、装置、处理器及计算机可读存储介质。
为了实现上述目的，本发明的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法、装置、处理器及计算机可读存储介质如下：
该基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法，其主要特点是，所述的方法通过基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的系统实现，所述的系统包括：
变频采样模块，用于将接收信号转换至零中频的模拟信号，对模数转换器采样并转换成数字信号；
补偿校准模块，与所述的变频采样模块相连接，用于补偿射频通道的恶化；
信号分析模块，与所述的补偿校准模块相连接，用于分析频域数据，计算频域数据，并解析数据；
背景信号校对模块，与所述的信号分析模块相连接，用于对比背景频谱，并收集背景频谱数据；
对比显示模块，与所述的背景信号校对模块相连接，用于显示异常的干扰频谱以及异常的5G基站信号；
所述的方法包括以下步骤：
(1)接收信号并带通滤波，通过相同频率范围的本振与混频器混频变频至零中频的模拟信号，对模数转换器采样并转换成数字信号；
(2)对模数转换器采样后的数据与5G信号的本地主同步序列通过快速傅里叶逆变换转换到时域，进行相关，根据相关值的最大值，判定波束的起始位置，生成本地主同步信号；
(3)根据同步位置，剔除循环前缀，提取点时域数据，通过傅里叶变换转换到频域，获取频域数据，并以时间戳为标记储存到背景频谱；
(4)调取当前获取的频谱数据，比对之前存储的海量频谱数据的平均值与峰值，并比对任意时刻任意时间段的频域数据与当前获取的频域数据；
(5)提取所有波束的时域数据与频域数据与本地小区数据，进行相关及取峰值，判定小区ID；对广播信道的解调参考信号频域数据与本地解调参考信号频域数据进行相关，确定波束序号，并计算每个波束的场强值；
(6)根据同步位置，提取所有波束的时域数据，进行傅里叶变换后提取接收数据中广播信道的频域数据，进行解扰、解扩、解码获取管理信息库MIB数据，进而确认基站ID；
(7)根据辅同步信号的频域接收数据和本地序列，进行线性最小方差LMMSE信道估计，得到信道冲击响应，得到当前提取的最大功率值的小区，并处理当前最强小区的数据；
(8)继续步骤(5)，直至检测当前位置的所有小区，以时间戳为标记储存到背景基站并分析数据，与之前存储的海量基站数据进行比对，并上报异常。
较佳地，所述的步骤(4)具体包括以下步骤：
(4.1)调取当前获取的频谱数据；
(4.2)比对之前存储的海量频谱数据的平均值与峰值，判断误差是否超过预设值，如果是，则进行告警；否则，继续步骤(4.3)；
(4.3)比对任意时刻任意时间段的频域数据与当前获取的频域数据，并配置告警门限。
较佳地，所述的步骤(5)具体包括以下步骤：
(5.1)根据同步位置，提取所有波束的时域数据；
(5.2)进行傅里叶变换转换到频域，提取接收数据中的频域数据；
(5.3)与本地小区数据进行相关及取峰值，判定小区ID；
(5.4)提取接收数据中广播信道的解调参考信号频域数据与本地解调参考信号频域数据进行相关；
(5.5)获取相关峰值，确定波束序号，并计算每个波束的场强值。
较佳地，所述的步骤(7)具体包括以下步骤：
(7.1)根据辅同步信号的频域接收数据和本地序列，通过接收数据与本地数据进行复数点除，得到信道冲击响应；
(7.2)进行维纳滤波取得信道冲击响应因子，与本地序列相乘，得到当前提取的最大功率值的小区；
(7.3)通过接收模数转换器采样，去除循环前缀数据并减去当前最强小区的数据。
较佳地，所述的步骤(2)中生成本地主同步信号，具体为：
根据以下公式计算生成本地主同步信号：
dPSS＝1-2x(m)；
其中，x(i+7)＝(x(i+4)+x(i))mod2，[x(6) x(5) x(4) x(3) x(2) x(1) x(0)]＝[1 1 1 0 1 1 0]，是小区的组内标识。
较佳地，所述的变频采样模块包括滤波器、混频器、本振信号和模数转换器，所述的滤波器接收信号，滤波器的输出端与混频器的输入端相连，所述的混频器还接收本振信号，所述的模数转换器的输入端与混频器的输出端相连，所述的模数转换器的输出端与补偿校准模块相连。
较佳地，所述的补偿校准模块包括：
数字预失真校准单元，与所述的变频采样模块相连接，用于补偿带内平坦度；
频偏校准单元，与所述的数字预失真校准单元相连接，用于补偿频率偏移；
载波泄漏单元，与所述的频偏校准单元相连接，用于补偿本振泄漏。
较佳地，所述的数字预失真校准单元在接收信号的前端接入宽带调制信号，将模数转换器的数字信号，通过傅里叶变换转换到频域，得到每个采样点的功率值并计算平均功率，计算每个点功率差值；通过快速傅里叶逆变换转换到时域，与接收数据进行卷积，来补偿带内平坦度。
较佳地，所述的载波泄漏单元通过断开收信号的接收天线，获取本振泄漏的幅度，在基带输入数据及输出数据上分别加上反向正弦波的直流分量，完成校准载波泄漏。
较佳地，所述的信号分析模块包括：
实时频谱分析单元，与所述的补偿校准模块相连接，用于分析频域数据，并计算频域数据；
实时5G基站信号分析单元，与所述的实时频谱分析模块相连接，用于解析小区ID、基站ID、波束数以及波束序号。
较佳地，所述的实时5G基站信号分析单元的解调过程具体为：通过主同步信号粗同步查找粗略同步位置，通过辅同步信号精确同步查找精确同步位置并提取小区ID，通过解调参考信号同步确定波束数和波束序号，提取广播信道数据，进行解扰、解扩及解编码，并提取管理信息库MIB信息，获取基站ID号。
较佳地，所述的背景信号校对模块包括：
对比背景频谱单元，与所述的信号分析模块相连接，用于对比当前测量的频域信号与背景频域信号，并对比当前测量的基站解析信号与背景基站解析信号；
背景频谱数据收集单元，与所述的对比背景频谱单元相连接，用于把当前测量的频域信号和基站解析信号添加到背景信号中，作为后续实时测量信号的背景信号。
该基于数据挖掘校对技术用于实现5G通信干扰信号检测的装置，其主要特点是，所述的装置包括：
处理器，被配置成执行计算机可执行指令；
存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法的各个步骤。
该基于数据挖掘校对技术用于实现5G通信干扰信号检测的处理器，其主要特点是，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法的各个步骤。
该计算机可读存储介质，其主要特点是，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现上述的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法的各个步骤。
采用了本发明的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法、装置、处理器及计算机可读存储介质，通过独立接收通道实现对信号的实时处理，同时采用实时检测的频域和调制域数据与之前存储的背景频谱和基站信息进行比对，并把当前采集的信息填充到背景信息中，不仅提高了5G通信干扰信号检测和发现的速度，而且也大大提高了对偶发干扰信号捕获和分析的实时性，同时其他通信信号干扰监测、检测提供了参考依据。
附图说明
图1为本发明的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的系统的原理框图。
图2为本发明的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的系统的变频采样单元的示意图。
图3为本发明的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的系统的补偿校准单元的示意图。
图4为本发明的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的系统的信号分析单元的示意图。
图5为本发明的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的系统的背景校对单元的示意图。
图6为本发明的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的系统的对比显示单元的示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的该基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法，其中所述的方法通过基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的系统实现，所述的系统包括：
变频采样模块，用于将接收信号转换至零中频的模拟信号，对模数转换器采样并转换成数字信号；
补偿校准模块，与所述的变频采样模块相连接，用于补偿射频通道的恶化；
信号分析模块，与所述的补偿校准模块相连接，用于分析频域数据，计算频域数据，并解析数据；
背景信号校对模块，与所述的信号分析模块相连接，用于对比背景频谱，并收集背景频谱数据；
对比显示模块，与所述的背景信号校对模块相连接，用于显示异常的干扰频谱以及异常的5G基站信号；
所述的方法包括以下步骤：
(1)接收信号并带通滤波，通过相同频率范围的本振与混频器混频变频至零中频的模拟信号，对模数转换器采样并转换成数字信号；
(2)对模数转换器采样后的数据与5G信号的本地主同步序列通过快速傅里叶逆变换转换到时域，进行相关，根据相关值的最大值，判定波束的起始位置，生成本地主同步信号；
(3)根据同步位置，剔除循环前缀，提取点时域数据，通过傅里叶变换转换到频域，获取频域数据，并以时间戳为标记储存到背景频谱；
(4)调取当前获取的频谱数据，比对之前存储的海量频谱数据的平均值与峰值，并比对任意时刻任意时间段的频域数据与当前获取的频域数据；
(5)提取所有波束的时域数据与频域数据与本地小区数据，进行相关及取峰值，判定小区ID；对广播信道的解调参考信号频域数据与本地解调参考信号频域数据进行相关，确定波束序号，并计算每个波束的场强值；
(6)根据同步位置，提取所有波束的时域数据，进行傅里叶变换后提取接收数据中广播信道的频域数据，进行解扰、解扩、解码获取管理信息库MIB数据，进而确认基站ID；
(7)根据辅同步信号的频域接收数据和本地序列，进行线性最小方差LMMSE信道估计，得到信道冲击响应，得到当前提取的最大功率值的小区，并处理当前最强小区的数据；
(8)继续步骤(5)，直至检测当前位置的所有小区，以时间戳为标记储存到背景基站并分析数据，与之前存储的海量基站数据进行比对，并上报异常。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(4)具体包括以下步骤：
(4.1)调取当前获取的频谱数据；
(4.2)比对之前存储的海量频谱数据的平均值与峰值，判断误差是否超过预设值，如果是，则进行告警；否则，继续步骤(4.3)；
(4.3)比对任意时刻任意时间段的频域数据与当前获取的频域数据，并配置告警门限。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(5)具体包括以下步骤：
(5.1)根据同步位置，提取所有波束的时域数据；
(5.2)进行傅里叶变换转换到频域，提取接收数据中的频域数据；
(5.3)与本地小区数据进行相关及取峰值，判定小区ID；
(5.4)提取接收数据中广播信道的解调参考信号频域数据与本地解调参考信号频域数据进行相关；
(5.5)获取相关峰值，确定波束序号，并计算每个波束的场强值。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(7)具体包括以下步骤：
(7.1)根据辅同步信号的频域接收数据和本地序列，通过接收数据与本地数据进行复数点除，得到信道冲击响应；
(7.2)进行维纳滤波取得信道冲击响应因子，与本地序列相乘，得到当前提取的最大功率值的小区；
(7.3)通过接收模数转换器采样，去除循环前缀数据并减去当前最强小区的数据。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(2)中生成本地主同步信号，具体为：
根据以下公式计算生成本地主同步信号：
dPss＝1-2x(m)；
其中，x(i+7)＝(x(i+4)+x(i))mod2，[x(6) x(5) x(4) x(3) x(2) x(1) x(0)]＝[1 1 1 0 1 1 0]，是小区的组内标识。
作为本发明的优选实施方式，所述的变频采样模块包括滤波器、混频器、本振信号和模数转换器，所述的滤波器接收信号，滤波器的输出端与混频器的输入端相连，所述的混频器还接收本振信号，所述的模数转换器的输入端与混频器的输出端相连，所述的模数转换器的输出端与补偿校准模块相连。
作为本发明的优选实施方式，所述的补偿校准模块包括：
数字预失真校准单元，与所述的变频采样模块相连接，用于补偿带内平坦度；
频偏校准单元，与所述的数字预失真校准单元相连接，用于补偿频率偏移；
载波泄漏单元，与所述的频偏校准单元相连接，用于补偿本振泄漏。
作为本发明的优选实施方式，所述的数字预失真校准单元在接收信号的前端接入宽带调制信号，将模数转换器的数字信号，通过傅里叶变换转换到频域，得到每个采样点的功率值并计算平均功率，计算每个点功率差值；通过快速傅里叶逆变换转换到时域，与接收数据进行卷积，来补偿带内平坦度。
作为本发明的优选实施方式，所述的载波泄漏单元通过断开收信号的接收天线，获取本振泄漏的幅度，在基带输入数据及输出数据上分别加上反向正弦波的直流分量，完成校准载波泄漏。
作为本发明的优选实施方式，所述的信号分析模块包括：
实时频谱分析单元，与所述的补偿校准模块相连接，用于分析频域数据，并计算频域数据；
实时5G基站信号分析单元，与所述的实时频谱分析模块相连接，用于解析小区ID、基站ID、波束数以及波束序号。
作为本发明的优选实施方式，所述的实时5G基站信号分析单元的解调过程具体为：通过主同步信号粗同步查找粗略同步位置，通过辅同步信号精确同步查找精确同步位置并提取小区ID，通过解调参考信号同步确定波束数和波束序号，提取广播信道数据，进行解扰、解扩及解编码，并提取管理信息库MIB信息，获取基站ID号。
作为本发明的优选实施方式，所述的背景信号校对模块包括：
对比背景频谱单元，与所述的信号分析模块相连接，用于对比当前测量的频域信号与背景频域信号，并对比当前测量的基站解析信号与背景基站解析信号；
背景频谱数据收集单元，与所述的对比背景频谱单元相连接，用于把当前测量的频域信号和基站解析信号添加到背景信号中，作为后续实时测量信号的背景信号。
本发明的该基于数据挖掘校对技术用于实现5G通信干扰信号检测的装置，其中所述的装置包括：
处理器，被配置成执行计算机可执行指令；
存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法的各个步骤。
本发明的该基于数据挖掘校对技术用于实现5G通信干扰信号检测的处理器，其中所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法的各个步骤。
本发明的该计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现上述的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法的各个步骤。
本发明的具体实施方式中，针对复杂电磁环境下的5G通信干扰检测问题，为了保证实时性，通过三个独立的通道监测现有5G的三个频段，对不同频段的射频信号进行变频、模数转换，转换成数字信号；
在数字域，对接收信号的带内平坦度、频率偏移、相位偏移以及直流载波进行校准及补偿；对校准补偿后的数据进行频域和调制域的分析，在频域获取实时的频谱信息，进行大数据收集并转换成背景频谱信息，同时挖掘之前收集的大数据特征频谱信息进行比对，查找干扰信号的频谱信息；
在调制域实时解调5G基站信号，包括当前位置接收到的所有5G信号的功率强度、信噪比、小区信息以及基站信号解码信息等，进行大数据收集并转换成背景5G基站数据信息，同时挖掘之前收集的大数据5G基站数据信息进行比对，查找干扰信号的调制域信息。
如图1所示，本发明的基于数据挖掘校对技术的5G通信干扰信号检测系统，包括变频采样模块、补偿校准模块、信号分析模块、背景信号校对模块以及对比显示模块。
如图2所示，变频采样模块，用于将接收信号转换至零中频的模拟信号，并进行模数转换器采样转换成数字信号，单元中带通滤波器的通带带宽为200MHz，频段范围为2500-2700MHz、3400-3600MHz及4800-5000MHz。
如图3所示，补偿校准模块，用于补偿射频通道自身的恶化，其中数字预失真校准单元用于补偿带内平坦度；频偏校准单元，用于补偿频率偏移；载波泄漏单元用于补偿本振泄漏。
补偿校准模块中的数字预失真校准单元，在RF前端接入带宽为200MHz的宽带调制信号，抓起模数转换器数字信号，先通过FFT转换到频域，带宽200MH，分辨率带宽为30kHz，得到每个采样点的功率值Pn，计算平均功率Pavg，计算每个点功率差值ΔPn，再做8192个点IFFT(傅里叶变换)转换到时域，与接收数据进行卷积，即可补偿带内平坦度。
补偿校准模块的载波泄漏单元，是通过断开RF信号接收天线，获取本振泄漏的幅度Ampl，然后在基带I/Q数据分别加上一个反向正弦波的直流分量，即可完成对载波泄漏的校准，其公式St＝Ampl*(cos(2πft)+j*sin(2πft))，其中，f为中心频率，Ampl为本振泄漏的幅度，t为时间间隔。
如图4所示，信号分析模块，实时频谱分析单元用于分析频域数据，并进行频域数据计算；实时5G基站信号分析单元，用于解析小区ID，基站ID，Beam数以及beam序号。
信号分析模块的实时5G基站信号分析单元，其解调过程包括：PSS粗同步查找粗略同步位置，SSS精确同步查找精确同步位置并提取小区ID，DMRS同步确定beam数和beam序号，提取PBCH数据，解扰，解扩、解编码，提取管理信息库MIB信息，获取基站ID号。
如图5所示，背景信号校对模块，用于对比当前测量的频域信号与背景频域信号，以及对比当前测量的基站解析信号与背景基站解析信号。并把当前测量的频域信号和基站解析信号添加到背景信号中，作为后续实时测量信号的背景信号。
如图6所示，对比显示模块，用于显示异常的干扰频谱以及异常的5G基站信号。
本发明公开了一种基于数据挖掘校对技术的5G通信干扰信号检测方法，实现该方法包括以下步骤：
1)接收通道采用一级变频方案，接收信号RF1、RF2及RF3过带通滤波后，通过相同频率范围的本振与混频器混频直接变频至零中频的模拟信号，本振频率覆盖范围分别包含：2515-2675MHz、3400-3600MHz及4800-5000MHz。
2)本振相位噪声指标要优于125dBc，目的是为了降低射频通道对信噪比的恶化，保证较小干扰信号正常检测。
3)模数转换器(A/D)采样率为491.52Mbps，目的是为了覆盖200MHz带宽的频谱监测和100MHz5G信号检测，采样间隔为10ms，采样后数据长度间隔为24576000的I/Q两路数据。
4)对模数转换器采样后的数据与5G信号的本地主同步序列通过快速傅里叶逆变换(IFFT)转换到时域，FFT长度为8192，进行相关，根据相关值的最大值，判定波束(beam)的起始位置Ts，本地PSS(主同步信号)的生成公式为：
dPSS＝1-2x(m)
(n的取之范围0-126)，其中：
x(i+7)＝(x(i+4)+x(i))mod2
[x(6)x(5)x(4)x(3)x(2)x(1)x(0)]＝[1 1 1 0 1 1 0
是小区的组内标识。
5)根据同步位置Ts，剔除单路采样率为245.76Mbps的CP(循环前缀)，提取10ms一个无线帧所有符号的8192个点时域数据T0、T1…Tn，通过FFT(傅里叶变换)转换到频域，获取带宽为200MHz的8192个点的频域数据F0、F1…Fn，n＝8191，并以时间戳为标记储存到背景频谱；
6)调取当前获取的频谱数据，与之前存储的海量频谱数据的平均值，以及峰值进行比对，如果误差limitPow超过5dB，进行告警；另外，可以调取任意时刻、任意时间段的频域数据PreF0、PreF1、…PreFn与当前获取的F0、F1…Fn进行比对，同时用户可配置告警门限limitPow；
7)根据同步位置Ts，提取所有beam(波束)的时域数据，FFT(傅里叶变换)转换到频域，提取接收数据中PSS、SSS频域数据，与本地1008个小区数据相关、取峰值，判定小区ID；提取接收数据中PBCH(广播信道)的DMRS(解调参考信号)频域数据与本地DMRS(解调参考信号)频域数据相关，获取相关峰值，确定beam序号，并计算每个beam的场强值，本发明的具体实施部分中多次出现相关的描述，相关为数学术语，信号传输过程中不容易被干扰的变量，具有较好的相关性；
8)根据同步位置Ts，提取所有beam(波束)的时域数据，FFT(傅里叶变换)转换到频域，提取接收数据中PBCH频域数据，然后解扰、解扩、解码获取管理信息库MIB数据，进而确认基站ID(序列号)；
9)根据SSS(辅同步信号)的频域接收数据和本地序列，进行线性最小方差LMMSE信道估计，即通过接收数据与本地数据进行复数点除，得到信道冲击响应，再进行维纳滤波，取得信道冲击响应因子，与本地序列相乘，得到当前提取的最大功率值的小区，再通过接收模数转换器采样后去除CP的数据减去当前最强小区的数据，其中LMMSE指线性最小方差；
10)重复步骤7)、8)、9)，直到检测到当前位置的所有小区，以时间戳为标记储存到背景基站分析数据，并与之前存储的海量基站数据进行比对，基站ID、小区ID、以及不同beam的功率进行比较，并上报异常。
基于数据挖掘校对技术的5G通信干扰信号检测方法的步骤7)中所述的相关，采用分段相关，分段相关的数据长度为128，分段相关的目的是为了降低因频率偏移带来的影响，基带数据与本地数据相关采用公式：
Corrn＝dn·d′n·ei2πΔfTNn
进行计算相关值，其中Corrn是不同符号段8192个时域数据的相关结果，dn是本地产生的时域基带信号，d′n·ei2πΔfT为接收的数字IQ信号，n为符号序号(取值0-8191)，Δf为频偏，Nn为高斯白噪声，T为连续不同OFDM符号之间的时间间隔，T＝1/(30000*8192)s。
本发明的技术方案包括两大部分：
一、频域频谱数据的收集与对比，并给出异常警示。
二、对以基站信号进行解析，解析过程包括：通过PSS进行初始同步，再通过SSS进行精确校准，同步过程中不进行频偏校准，并对PBCH信道进行解调、解码获取层三中的基站ID，然后进行信道估计后，再进行同频的下一个小区搜索，直到搜索到当前频点的所有小区。然后与背景基站的信号质量数据进行比对。本方案主要通过频域和调制域与背景数据进行比对，以查找到干扰信号，本方案侧重当前频点所有基站信号及小区信号的解析。
本实施例的具体实现方案可以参见上述实施例中的相关说明，此处不再赘述。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行装置执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，相应的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
采用了本发明的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法、装置、处理器及计算机可读存储介质，通过独立接收通道实现对信号的实时处理，同时采用实时检测的频域和调制域数据与之前存储的背景频谱和基站信息进行比对，并把当前采集的信息填充到背景信息中，不仅提高了5G通信干扰信号检测和发现的速度，而且也大大提高了对偶发干扰信号捕获和分析的实时性，同时其他通信信号干扰监测、检测提供了参考依据。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (14)

1.一种基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法，其特征在于，所述的方法通过基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的系统实现，所述的系统包括：
变频采样模块，用于将接收信号转换至零中频的模拟信号，对模数转换器采样并转换成数字信号；
补偿校准模块，与所述的变频采样模块相连接，用于补偿射频通道的恶化；
信号分析模块，与所述的补偿校准模块相连接，用于分析频域数据，计算频域数据，并解析数据；
背景信号校对模块，与所述的信号分析模块相连接，用于对比背景频谱，并收集背景频谱数据；
对比显示模块，与所述的背景信号校对模块相连接，用于显示异常的干扰频谱以及异常的5G基站信号；
所述的方法包括以下步骤：
(1)接收信号并带通滤波，通过相同频率范围的本振与混频器混频变频至零中频的模拟信号，对模数转换器采样并转换成数字信号；
(2)对模数转换器采样后的数据与5G信号的本地主同步序列通过快速傅里叶逆变换转换到时域，进行相关，根据相关值的最大值，判定波束的起始位置，生成本地主同步信号；
(3)根据同步位置，剔除循环前缀，提取点时域数据，通过傅里叶变换转换到频域，获取频域数据，并以时间戳为标记储存到背景频谱；
(4)调取当前获取的频谱数据，比对之前存储的海量频谱数据的平均值与峰值，并比对任意时刻任意时间段的频域数据与当前获取的频域数据；
(5)提取所有波束的时域数据与频域数据与本地小区数据，进行相关及取峰值，判定小区ID；对广播信道的解调参考信号频域数据与本地解调参考信号频域数据进行相关，确定波束序号，并计算每个波束的场强值；
(6)根据同步位置，提取所有波束的时域数据，进行傅里叶变换后提取接收数据中广播信道的频域数据，进行解扰、解扩、解码获取管理信息库MIB数据，进而确认基站ID；
(7)根据辅同步信号的频域接收数据和本地序列，进行线性最小方差LMMSE信道估计，得到信道冲击响应，得到当前提取的最大功率值的小区，并处理当前最强小区的数据；
(8)继续步骤(5)，直至检测当前位置的所有小区，以时间戳为标记储存到背景基站并分析数据，与之前存储的海量基站数据进行比对，并上报异常。
2.根据权利要求1所述的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法，其特征在于，所述的步骤(4)具体包括以下步骤：
(4.1)调取当前获取的频谱数据；
(4.2)比对之前存储的海量频谱数据的平均值与峰值，判断误差是否超过预设值，如果是，则进行告警；否则，继续步骤(4.3)；
(4.3)比对任意时刻任意时间段的频域数据与当前获取的频域数据，并配置告警门限。
3.根据权利要求1所述的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法，其特征在于，所述的步骤(5)具体包括以下步骤：
(5.1)根据同步位置，提取所有波束的时域数据；
(5.2)进行傅里叶变换转换到频域，提取接收数据中的频域数据；
(5.3)与本地小区数据进行相关及取峰值，判定小区ID；
(5.4)提取接收数据中广播信道的解调参考信号频域数据与本地解调参考信号频域数据进行相关；
(5.5)获取相关峰值，确定波束序号，并计算每个波束的场强值。
4.根据权利要求1所述的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法，其特征在于，所述的步骤(7)具体包括以下步骤：
(7.1)根据辅同步信号的频域接收数据和本地序列，通过接收数据与本地数据进行复数点除，得到信道冲击响应；
(7.2)进行维纳滤波取得信道冲击响应因子，与本地序列相乘，得到当前提取的最大功率值的小区；
(7.3)通过接收模数转换器采样，去除循环前缀数据并减去当前最强小区的数据。
5.根据权利要求1所述的基于数据挖掘校对技术5G通信干扰信号检测的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中生成本地主同步信号，具体为：
根据以下公式计算生成本地主同步信号：
dPSS＝1-2x(m)；
其中，x(i+7)＝(x(i+4)+x(i))mod2，[x(6) x(5) x(4) x(3) x(2) x(1) x(0)]＝[1 11 0 1 1 0]，是小区的组内标识。
6.根据权利要求1所述的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法，其特征在于，所述的变频采样模块包括滤波器、混频器、本振信号和模数转换器，所述的滤波器接收信号，滤波器的输出端与混频器的输入端相连，所述的混频器还接收本振信号，所述的模数转换器的输入端与混频器的输出端相连，所述的模数转换器的输出端与补偿校准模块相连。
7.根据权利要求1所述的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法，其特征在于，所述的补偿校准模块包括：
数字预失真校准单元，与所述的变频采样模块相连接，用于补偿带内平坦度；
频偏校准单元，与所述的数字预失真校准单元相连接，用于补偿频率偏移；
载波泄漏单元，与所述的频偏校准单元相连接，用于补偿本振泄漏。
8.根据权利要求7所述的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法，其特征在于，所述的数字预失真校准单元在接收信号的前端接入宽带调制信号，将模数转换器的数字信号，通过傅里叶变换转换到频域，得到每个采样点的功率值并计算平均功率，计算每个点功率差值；通过快速傅里叶逆变换转换到时域，与接收数据进行卷积，来补偿带内平坦度。
9.根据权利要求7所述的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法，其特征在于，所述的载波泄漏单元通过断开收信号的接收天线，获取本振泄漏的幅度，在基带输入数据及输出数据上分别加上反向正弦波的直流分量，完成校准载波泄漏。
10.根据权利要求1所述的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法，其特征在于，所述的信号分析模块包括：
实时频谱分析单元，与所述的补偿校准模块相连接，用于分析频域数据，并计算频域数据；
实时5G基站信号分析单元，与所述的实时频谱分析模块相连接，用于解析小区ID、基站ID、波束数以及波束序号。
11.根据权利要求10所述的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法，其特征在于，所述的实时5G基站信号分析单元的解调过程具体为：通过主同步信号粗同步查找粗略同步位置，通过辅同步信号精确同步查找精确同步位置并提取小区ID，通过解调参考信号同步确定波束数和波束序号，提取广播信道数据，进行解扰、解扩及解编码，并提取管理信息库MIB信息，获取基站ID号。
12.根据权利要求1所述的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法，其特征在于，所述的背景信号校对模块包括：
对比背景频谱单元，与所述的信号分析模块相连接，用于对比当前测量的频域信号与背景频域信号，并对比当前测量的基站解析信号与背景基站解析信号；
背景频谱数据收集单元，与所述的对比背景频谱单元相连接，用于把当前测量的频域信号和基站解析信号添加到背景信号中，作为后续实时测量信号的背景信号。
13.一种基于数据挖掘校对技术用于实现5G通信干扰信号检测的装置，其特征在于，所述的装置包括：
处理器，被配置成执行计算机可执行指令；
存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现权利要求1至12中任一项所述的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法的各个步骤。
14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现权利要求1至12中任一项所述的基于数据挖掘校对技术实现5G通信干扰信号检测的方法的各个步骤。
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