CN117376977B - 一种手机5g无线信号测试系统、方法、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及信号测试技术领域，揭露一种手机5G无线信号测试系统、方法、设备及介质，手机5G无线信号测试系统包括：阈值去噪模块，用于对手机接收的5G基站信号进行希尔伯特变换及阈值去噪，得到标准信号；时频切割模块，用于对标准信号进行时频转换及时频切割，得到时频切片图；多尺度残差卷积模块，用于对每个时频切片图进行插值缩放，并进行多尺度残差卷积，得到多尺度特征图；目标特征图计算模块，用于计算区域注意力权重，根据区域注意力权重及多尺度特征图计算时频切片图的目标特征图；信号强度计算模块，用于根据目标特征图计算5G基站信号的信号特征，利用信号特征计算信号强度。本发明在于提高手机5G无线信号测试的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及信号测试技术领域，尤其涉及一种手机5G无线信号测试系统、方法、设备及介质。
背景技术
随着互联网的不断发展和壮大，无线网络得到迅速发展，无线网络的数据传输速率快，传输数据类型多，广泛应用于人们生活中，许多人通过无线网络进行购物和工作，改变了人们的日常生活方式。当前由于人们对视频、图像传输的速度要求越来越高，但传统无线网络的丢包率高、视频和图像的清晰度不够，为了满足人们对网络数据传输和可靠性的需求，出现了 5G 无线网络，在 5G 网络的实际应用中，如何给用户提供最优路由进行信号和数据传输十分关键，因此，5G无线网络的信号测试成为当前 5G网络通信中的重大研究课题。
在目前工业界信号性能测试中，常见的测试数据主要依据三种方式产生，一是依据特定标准规范的流量模型，二是依据真实捕获的网络通信数据，三是用户输入特定的数据内容，测试数据构造方法需要满足真实性、存储空间、流量分布情况三方面的要求，真实性是指测试数据包的内容是否满足被测网络的要求，如果采用存在固定规律的假数据，测试结果与真实网络中的实际性能会存在较大误差。存储空间则代表测试仪用于存储测试数据的总容量，流量分布情况则代表发送数据流时是否反映真实网络中的分布情况，但无法同时兼顾仿真的测试数据的真实性、存储空间、流量分布情况，导致无线信号测试的准确度较差。
发明内容
本发明提供一种手机5G无线信号测试系统、方法、设备及介质，其主要目的在于提高手机5G无线信号测试的准确性。
为实现上述目的，本发明提供的手机5G无线信号测试系统，其特征在于，所述手机5G无线信号测试系统包括：阈值去噪模块、时频切割模块、多尺度残差卷积模块、目标特征图计算模块及信号强度计算模块：
所述阈值去噪模块，用于获取手机接收的5G基站信号，对所述5G基站信号进行希尔伯特变换，得到变换信号，对所述变换信号进行阈值去噪，得到标准信号；
所述时频切割模块，用于对所述标准信号进行时频转换，得到所述标准信号的时频图，对所述时频图进行时频切割，得到所述时频图对应的时频切片图集合；
所述多尺度残差卷积模块，用于分别对所述时频切片图集中的每个时频切片图进行插值缩放，得到每个所述时频切片图对应的目标切片图，对所述目标切片图进行多尺度残差卷积，得到所述目标切片图的多尺度特征图；
所述目标特征图计算模块，用于计算所述多尺度特征图中每个特征通道的区域注意力权重，根据所述区域注意力权重及所述多尺度特征图计算每个所述时频切片图的目标特征图；
所述信号强度计算模块，用于根据所述目标特征图构建所述时频图对应的时频特征图，根据所述时频特征图中生成所述5G基站信号的信号特征，利用所述信号特征计算所述5G基站信号的信号强度。
可选地，所述对所述变换信号进行阈值去噪，得到标准信号，包括：
对所述变换信号进行小波分解，得到所述变换信号的小波分解系数；
根据所述小波分解系数计算所述变换信号的噪声阈值，根据所述噪声阈值对所述小波分解系数进行系数筛选，得到目标分解系数；
利用如下公式计算所述变换信号的噪声阈值：
其中，λ为噪声阈值，n表示所述变换信号的信号长度，N表示小波分解的最大分解层数，p表示预设的启发式参数，/>表示所述小波分解系数绝对值中的中位数，h表示所述小波分解系数；
对所述目标分解系数进行小波重构，得到标准信号。
可选地，所述对所述标准信号进行时频转换，得到所述标准信号的时频图，包括：
对所述标准信号进行短时傅里叶变换，得到所述标准信号的二维时频矩阵；
对所述二维时频矩阵进行灰度化，得到所述标准信号的时频图。
利用如下公式对所述二维时频矩阵进行灰度化：
其中，A表示所述二维时频矩阵中的矩阵元素，Y表示所述二维时频矩阵灰度化后的矩阵值，/>表示四舍五入取整到0到255。
可选地，所述分别对所述时频切片图集中的每个时频切片图进行插值缩放，得到每个所述时频切片图对应的目标切片图，包括：
对每个所述时频切片图的中像素点进行双线性插值，得到所述像素点的缩放像素值；
根据所述时频切片图确定缩放比例，根据所述缩放比例计算每个所述时频切片图的中像素点对应的缩放坐标；
根据所述缩放像素值及所述缩放坐标生成所述每个所述时频切片图对应的目标切片图。
可选地，所述对所述目标切片图进行多尺度残差卷积，得到所述目标切片图的多尺度特征图，包括：
分别对所述目标切片图进行不同卷积尺度的图像卷积，得到不同尺度的卷积特征图；
对所述卷积特征图进行预设横向卷积步长的图像卷积，得到相同尺寸的横向卷积图；
对所述横向卷积图进行通道叠加，得到所述目标切片图的多尺度特征图。
可选地，所述计算所述多尺度特征图中每个特征通道的区域注意力权重，包括：
对所述多尺度特征图中的每个特征通道进行全局均值池化，得到均值池化图；
计算所述均值池化图中的特征均值，并对所述均值池化图进行最大池化，得到最大池化图；
利用预设的全连接层根据所述特征均值以及所述最大池化图对所述特征通道进行权重分配，得到所述每个所述特征通道的区域注意力权重。
可选地，所述根据所述时频特征图中生成所述5G基站信号的信号特征，包括：
利用预训练完成的信号特征提取网络对所述时频特征图进行卷积及最大池化操作，得到时频卷积特征；
对所述时频卷积特征进行批归一化及特征激活，得到所述5G基站信号的信号特征。
为了解决上述问题，本发明还提供一种手机5G无线信号测试方法，所述方法包括：
获取手机接收的5G基站信号，对所述5G基站信号进行希尔伯特变换，得到变换信号，对所述变换信号进行阈值去噪，得到标准信号；
对所述标准信号进行时频转换，得到所述标准信号的时频图，对所述时频图进行时频切割，得到所述时频图对应的时频切片图集合；
分别对所述时频切片图集中的每个时频切片图进行插值缩放，得到每个所述时频切片图对应的目标切片图，对所述目标切片图进行多尺度残差卷积，得到所述目标切片图的多尺度特征图；
计算所述多尺度特征图中每个特征通道的区域注意力权重，根据所述区域注意力权重及所述多尺度特征图计算每个所述时频切片图的目标特征图；
根据所述目标特征图构建所述时频图对应的时频特征图，根据所述时频特征图中生成所述5G基站信号的信号特征，利用所述信号特征计算所述5G基站信号的信号强度。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述电子设备至少一个处理器能够执行上述所述的手机5G无线信号测试系统的功能。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行上述所述的手机5G无线信号测试系统的功能。
本发明实施例通过对手机接收的5G基站信号进行希尔伯特变换及阈值去噪，可以降低5G基站信号的抽样率同时去除干扰信号，得到更精确的标准信号；对标准信号进行时频转换，可以生成在时频上的信号特征分布，同时改善标准信号的时频分辨率；对时频图进行时频切割，得到时频切片图集合，可以根据时频切片图全面地对时频图进行特征提取，得到更全面、精确的时频特征图；通过时频特征图得到全面的信号特征，以精确地计算5G基站信号的信号强度。因此，本发明实施例提供的一种手机5G无线信号测试系统、方法、设备及介质，能够提高手机5G无线信号测试的准确性。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的手机5G无线信号测试系统的功能模块图；
图2为本发明一实施例提供的手机5G无线信号测试方法的流程示意图；
图3为本发明一实施例提供的实现所述手机5G无线信号测试系统的电子设备的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
另外，下述各方法实施例中的步骤时序仅为一种举例，而非严格限定。
实际上，手机5G无线信号测试系统所部署的服务端设备可能是由一台或多台设备构成的。上述手机5G无线信号测试系统可以实现为：业务实例、虚拟机、硬件设备。比如，该手机5G无线信号测试系统可以实现为部署在云节点中的一个或多个设备上的一种业务实例。简单来说，该直播服务系统可以理解为是部署在云节点上的一种软件，用于为各用户端提供手机5G无线信号测试的服务。或者，该手机5G无线信号测试系统也可以实现为部署在云节点中的一个或多个设备上的一种虚拟机。该虚拟机中安装有用于管理各用户端的应用软件。或者，该手机5G无线信号测试系统还可以实现为由众多相同或不同类型的硬件设备构成的服务端，设置一个或多个硬件设备用于为各用户端提供手机5G无线信号测试服务。
在实现形式上，手机5G无线信号测试系统和用户端相互适应。即，手机5G无线信号测试系统作为安装于云服务平台的应用，则用户端作为与该应用建立通信连接的客户端；或实现手机5G无线信号测试系统作为网站实现，则用户端作为网页实现；再或实现手机5G无线信号测试系统作为云服务平台实现，则用户端作为即时通信应用中的小程序实现。
参照图1所示，是本发明一实施例提供的手机5G无线信号测试系统的功能模块图。
本发明所述手机5G无线信号测试系统100可以设置于云端服务器中，在实现形式上，可以作为一个或多个服务设备，也可以作为一应用安装于云端(例如直播服务运营方的服务器、服务器集群等)上，或者也可以开发为网站。根据实现的功能，所述手机5G无线信号测试系统100包括阈值去噪模块101、时频切割模块102、多尺度残差卷积模块103、目标特征图计算模块104及信号强度计算模块105。本发明所述单元也可以称之为模块，是指一种能够被电子设备处理器所执行，并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在电子设备的存储器中。
本发明实施例中，基于手机5G无线信号测试的系统中，上述各个模块均可独立实现，且与其他模块调用。这里的调用可以理解为，某一模块可以连接另一类型的多个模块，并为其连接的多个模块提供相应服务，本发明实施例提供的手机5G无线信号测试系统中，无需修改程序代码，即可通过增加模块、并直接调用的形式来调整手机5G无线信号测试架构的适用范围，实现集群式水平拓展，以便达到快捷灵活拓展手机5G无线信号测试系统的目的。实际应用中，上述模块可以设置在同一设备或不同设备中，也可以是设置在虚拟设备中，例如云端服务器中的服务实例。
下面结合具体实施例，分别针对手机5G无线信号测试系统的各个组成部分以及具体工作流程进行说明：
所述阈值去噪模块101，用于获取手机接收的5G基站信号，对所述5G基站信号进行希尔伯特变换，得到变换信号，对所述变换信号进行阈值去噪，得到标准信号。
本发明实施例中，5G基站信号是5G手机接收到的基站返回的信号，通过5G基站向5G手机发送的5G基站信号，能够对5G手机的无线信号进行测试。
本发明实施例中，5G基站信号是实信号，而实信号的频谱具有共轭性即正负频谱的幅度相等，相位相反，因此，通过希尔伯特变换可以将5G基站信号转换成解析信号，保留5G基站信号的正频段部分，降低5G基站信号的抽样率，得到更精确的变换信号。
本发明实施例中，所述对所述5G基站信号进行希伯尔特变化，得到变换信号，包括：
利用如下公式对所述5G基站信号进行希伯尔特变化：
其中，/>表示变换信号，/>表示所述5G基站信号，/>表示卷积符号，t表示所述5G基站信号对应的时刻。
本发明实施例中，由于基站再向5G手机发送5G基站信号时，外界可能会有多个干扰基站向5G手机发送信号，则变换信号中可能包括多个噪声信号，可对变换信号进行阈值去噪，得到更准确度标准信号。
本发明实施例中，阈值去噪包括对变换信号进行小波阈值去噪，通过阈值去噪将变换信号中的噪声去除，保留5G基站信号中的5G无线信号，提高信号测试的准确度。
本发明实施例中，所述对所述变换信号进行阈值去噪，得到标准信号，包括：
对所述变换信号进行小波分解，得到所述变换信号的小波分解系数；
根据所述小波分解系数计算所述变换信号的噪声阈值，根据所述噪声阈值对所述小波分解系数进行系数筛选，得到目标分解系数；
对所述目标分解系数进行小波重构，得到标准信号。
本发明实施例中，小波分解是利用小波函数对变换信号进行逐层的小波变换，得到不同层级的小波分解系数，通过小波分解能够得到变换信号中的高频信息以及低频信息，通过计算合适的噪声阈值对小波分解中的小波分解系数进行筛选，将小于噪声阈值的小波分解系数置为0，其他的信号值不变，从而对变换信号进行进行去噪，得到无干扰的、精确的标准信号。
本发明实施例中，所述根据所述小波分解系数计算所述变换信号的噪声阈值，包括：
利用如下公式计算所述变换信号的噪声阈值：
其中，λ为噪声阈值，n表示所述变换信号的信号长度，N表示小波分解的最大分解层数，p表示预设的启发式参数，/>表示所述小波分解系数绝对值中的中位数，h表示所述小波分解系数；
对所述目标分解系数进行小波重构，得到标准信号。
本发明实施例中,小波分解是对变换信号进行逐层的小波变换，得到不同小波分解层级的小波分解系数，每一层的小波分解系数对应不同的噪声阈值，可以通过每一层得到的小波分解系数计算每一层的噪声阈值，通过噪声阈值对每一层的小波分解系数进行系数筛选，进而可以对每一层的小波分解系数进行阈值去噪，得到目标分解系数。
本发明实施例中，小波重构是小波分解的逆变换，得到去除噪声的标准信号，通过对变换信号进行阈值去噪可以去除5G基站信号中的干扰信号，提高5G无线信号测试的准确度。
所述时频切割模块102，用于对所述标准信号进行时频转换，得到所述标准信号的时频图，对所述时频图进行时频切割，得到所述时频图对应的时频切片图集合。
本发明实施例中，时频转换是将标准信号在时间域上进行重排，以在时频域上描述标准信号的特征，生成在时频上的信号特征分布，同时改善标准信号的时频分辨率。
本发明实施例中，所述对所述标准信号进行时频转换，得到所述标准信号的时频图，包括：
对所述标准信号进行短时傅里叶变换，得到所述标准信号的二维时频矩阵；
对所述二维时频矩阵进行灰度化，得到所述标准信号的时频图。
本发明实施例中，通过短时傅里叶变换（Short Time Fourier Transform），能够将标准信号转换到时频域下，同时对标准信号信号进行时间域上的特征分析。具体地，短时傅里叶变换通过对标准信号中的一小段加汉宁窗后做离散傅里叶变换来反映信号随时间的变化，从而全面地分析标准信号在时间域上的特性。
本发明实施例中，灰度化是对二维时频矩阵中的矩阵值进行灰度化处理，得到灰度化的时频图，通过对二维时频矩阵进行灰度化，可以更直观地表示标准信号在时频域下的分布特征，避免色彩对信号的影响，以提高信号测试的准确度。
本发明实施例中，所述对所述二维时频矩阵进行灰度化，得到所述标准信号的时频图，包括：
利用如下公式对所述二维时频矩阵进行灰度化：
其中，A表示所述二维时频矩阵中的矩阵元素，Y表示所述二维时频矩阵灰度化后的矩阵值，/>表示四舍五入取整到0到255。
本发明实施例中，将灰度化后二维时频矩阵中的每个矩阵元素对应作为视频图中的像素点，得到时频转换后的时频图，通过时频图能够更好地展现标准信号的时间和频率分辨率，从而更准确地计算标准信号的信号特征。
本发明实施例中，若直接对时频图进行卷积压缩时频图中的信号特征，时频图中会有大量的目标信息丢失，导致特征提取的精确度较差，因此，需要对时频图进行切割，以更好地提取视频图中的信号特征。
本发明实施例中，可以利用预设的时频切割参数对时频图进行切割，包括但不限于，切割的方向，每个时频切片图的大小，滑动切割的步长，以全面地对时频图进行切割，例如，从时频图左到右，从上到下，依次滑动切割大小为512像素的矩形图，滑动的步长为时频切片图大小的一半，以全面地对时频图进行时频切割。
本发明实施例中，通过对时频图进行时频切割，能够保留时频图中信号信息的完整性，避免卷积压缩时特征信息的丢失，以提高后续目标特征图计算的精确度。
所述多尺度残差卷积模块103，用于分别对所述时频切片图集中的每个时频切片图进行插值缩放，得到每个所述时频切片图对应的目标切片图，对所述目标切片图进行多尺度残差卷积，得到所述目标切片图的多尺度特征图。
本发明实施例中，插值缩放是将对每个时频切片图的图片尺寸进一步地缩放到进行多尺度残差卷积的卷积网络的输入尺寸，提高多尺度残差卷积的效率。
本发明实施例中，所述分别对所述时频切片图集中的每个时频切片图进行插值缩放，得到每个所述时频切片图对应的目标切片图，包括：
对每个所述时频切片图的中像素点进行双线性插值，得到所述像素点的缩放像素值；
根据所述时频切片图确定缩放比例，根据所述缩放比例计算每个所述时频切片图的中像素点对应的缩放坐标；
根据所述缩放像素值及所述缩放坐标生成所述每个所述时频切片图对应的目标切片图。
本发明实施例中，缩放比例可以是时频切片图的图像尺寸与多尺度残差卷积的输入尺寸之间的比例，进而通过缩放比例能将时频切片图的图像尺寸缩放到与多尺度残差卷积的输入尺寸相同，得到目标切片图，提高计算的效率。
本发明实施例中，双线性插值是利用时频切片图的中像素点周围相邻像素点像素值来共同决定目标切片图中的缩放像素值，尽量保全了时频切片图的信息，可以首先在一个方向使用线性插值，再在另一个方向使用线性插值，完成双线性插值，得到缩放像素值，具体地，可以在纵坐标以及横坐标的方向分别进行线性插值。
本发明实施例中，多尺度残差卷积是预构建的卷积神经网络，其中，卷积神经网络中包括多尺度残差卷积卷积层、区域注意力层、批归一化层、激活函数、池化层等多层，其中，多尺度残差卷积卷积层中包括多个不同卷积核尺度、不同感受野的卷积模块，通过卷积模块得到不同感受野的特征，可以全面地提取每个目标切片图的特征信息。
本发明实施例中，所述对所述目标切片图进行多尺度残差卷积，得到所述目标切片图的多尺度特征图，包括：
分别对所述目标切片图进行不同卷积尺度的图像卷积，得到不同尺度的卷积特征图；
对所述卷积特征图进行预设横向卷积步长的图像卷积，得到相同尺寸的横向卷积图；
对所述横向卷积图进行通道叠加，得到所述目标切片图的多尺度特征图。
本发明实施例中，可以通过预设横向卷积步长的卷积核将不同尺寸的卷积图控制在同一大小，例如，根据卷积尺度的尺度比例进行反向的横向卷积步长设置，可以得到相同尺寸的横向卷积图。例如，卷积尺度的尺度比例为1,2，4，则横向卷积步长为4,2,1，可以保证得到相同尺寸的横向卷积图，可以进行特征通道的叠加，得到每个目标切片图的多尺度特征图。
本发明实施例中，通过对目标切片图进行多尺度残差卷积，可以得到不同感受野下的图像特征，进而全面地对目标切片图进行特征提取，得到更精确的多尺度特征图。
所述目标特征图计算模块104，用于计算所述多尺度特征图中每个特征通道的区域注意力权重，根据所述区域注意力权重及所述多尺度特征图计算每个所述时频切片图的目标特征图。
本发明实施例中，区域注意力权重是计算多尺度特征图中每个特征通道的重要性，从而对特征通道的权重进行重新分配，以得到更精确度目标特征图。
本发明实施例中，所述计算所述多尺度特征图中每个特征通道的区域注意力权重，包括：
对所述多尺度特征图中的每个特征通道进行全局均值池化，得到均值池化图；
计算所述均值池化图中的特征均值，并对所述均值池化图进行最大池化，得到最大池化图；
利用预设的全连接层根据所述特征均值以及所述最大池化图对所述特征通道进行权重分配，得到所述每个所述特征通道的区域注意力权重。
本发明实施例中，一个卷积核可得到一个特征通道，进而可以对多尺度特征图中的每个特征通道进行全局均值池化，以分别计算每个特征通道的特征均值，再利用最大池化计算均值池化图的显著区域均值作为评价指标计算每个特征通道的重要性。
本发明实施例中，全连接层可以是多层，通过多层的全连接层对特征均值及所述最大池化图拟合每个特征通道的区域注意力权重，进而对每个特征通道的重要性进行重新分配，得到特征更精确的目标特征图。
本发明实施例中，将区域注意力权重与多尺度特征图进行点乘，得到每个时频切片图的目标特征图，通过目标特征图有效地识别多尺度特征图中每个特征通道的特征差异以及特征重要性，得到更精确地目标特征图，提高后续信号强度计算的精确度。
所述信号强度计算模块105，用于根据所述目标特征图构建所述时频图对应的时频特征图，根据所述时频特征图中生成所述5G基站信号的信号特征，利用所述信号特征计算所述5G基站信号的信号强度。
本发明实施例中，时频特征图表示时频图中信号特征的特征分布图，通过时频特征图能够全面地对手机接收的5G基站信号进行特征分析，以提高信号测试的精确度。
本发明实施例中，可以根据目标特征图对应的时频切片图在时频图中的位置确定目标特征图在时频特征图中的位置，从而对目标特征图进行组合，得到时频图对应的时频特征图，并将目标特征图中时频特征图中的重叠部分的特征值计算均值作为时频特征图中的特征值。
本发明实施例中，所述根据所述时频特征图中生成所述5G基站信号的信号特征，包括：
利用预训练完成的信号特征提取网络对所述时频特征图进行卷积及最大池化操作，得到时频卷积特征；
对所述时频卷积特征进行批归一化及特征激活，得到所述5G基站信号的信号特征。
本发明实施例中，预训练完成的信号特征提取网络能够将时频特征图转换为一维信号特征，以根据该一维信号特征计算信号强度，具体地，信号特征提取网络中可以包括多个卷积、最大池化模块，每个卷积、最大池化模块中包括多个卷积层以及一个批归一化层，每个卷积后都会经过一个批归一化层，减小信号时的正则化参数、减少信号特征提取网络过拟合，提高特征提取的精确度。
本发明实施例中，可以根据信号特征对5G基站信号的信号强度进行分类，进而得到手机信号强度，例如，可以根据信号特征提取网络中的全连接层以及softmax 层的线性模块对信号特征进行分类，得到手机的无线信号强度，例如，信号特征对应的信号强度为信号弱，则手机的无线信号强度为信号弱，信号特征对应的信号强度为信号强，则手机的无线信号强度为信号强；具体地，根据信号特征提取网络中分类器的不同，计算信号特征对应的信号强度还可以划分为多个等级，在此不做过多要求。
本发明实施例中，通过时频特征图中生成5G基站信号的信号特征，可以避免时频图的分割导致的特征缺失，得到更全面、更精确的信号特征，以精确地计算5G基站信号的信号强度。
本发明实施例通过对手机接收的5G基站信号进行希尔伯特变换及阈值去噪，可以降低5G基站信号的抽样率同时去除干扰信号，得到更精确的标准信号；对标准信号进行时频转换，可以生成在时频上的信号特征分布，同时改善标准信号的时频分辨率；对时频图进行时频切割，得到时频切片图集合，可以根据时频切片图全面地对时频图进行特征提取，得到更全面、精确的时频特征图；通过时频特征图得到全面的信号特征，以精确地计算5G基站信号的信号强度。因此，本发明实施例提供的一种手机5G无线信号测试系统，能够提高手机5G无线信号测试的准确性。
参照图2所示，为本发明一实施例提供的手机5G无线信号测试方法的流程示意图。在本实施例中，所述手机5G无线信号测试方法包括：
获取手机接收的5G基站信号，对所述5G基站信号进行希尔伯特变换，得到变换信号，对所述变换信号进行阈值去噪，得到标准信号；
对所述标准信号进行时频转换，得到所述标准信号的时频图，对所述时频图进行时频切割，得到所述时频图对应的时频切片图集合；
分别对所述时频切片图集中的每个时频切片图进行插值缩放，得到每个所述时频切片图对应的目标切片图，对所述目标切片图进行多尺度残差卷积，得到所述目标切片图的多尺度特征图；
计算所述多尺度特征图中每个特征通道的区域注意力权重，根据所述区域注意力权重及所述多尺度特征图计算每个所述时频切片图的目标特征图；
根据所述目标特征图构建所述时频图对应的时频特征图，根据所述时频特征图中生成所述5G基站信号的信号特征，利用所述信号特征计算所述5G基站信号的信号强度。
如图3所示，是本发明一实施例提供的实现手机5G无线信号测试系统的电子设备的结构示意图。
所述电子设备1可以包括处理器10、存储器11、通信总线12以及通信接口13，还可以包括存储在所述存储器11中并可在所述处理器10上运行的计算机程序，如手机5G无线信号测试程序。
其中，所述处理器10在一些实施例中可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述处理器10是所述电子设备的控制核心（ControlUnit），利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器11内的程序或者模块（例如执行手机5G无线信号测试程序等），以及调用存储在所述存储器11内的数据，以执行电子设备的各种功能和处理数据。
所述存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如：SD或DX存储器等）、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述存储器11在一些实施例中可以是电子设备的内部存储单元，例如该电子设备的移动硬盘。所述存储器11在另一些实施例中也可以是电子设备的外部存储设备，例如电子设备上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡（Smart Media Card，SMC）、安全数字（Secure Digital，SD）卡、闪存卡（Flash Card）等。进一步地，所述存储器11还可以既包括电子设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器11不仅可以用于存储安装于电子设备的应用软件及各类数据，例如手机5G无线信号测试程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所述通信总线12可以是外设部件互连标准（Peripheral ComponentInterconnect，简称PCI）总线或扩展工业标准结构（Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA）总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线被设置为实现所述存储器11以及至少一个处理器10等之间的连接通信。
所述通信接口13用于上述电子设备与其他设备之间的通信，包括网络接口和用户接口。可选地，所述网络接口可以包括有线接口和/或无线接口（如WI-FI接口、蓝牙接口等），通常用于在该电子设备与其他电子设备之间建立通信连接。所述用户接口可以是显示器（Display）、输入单元（比如键盘（Keyboard）），可选地，用户接口还可以是标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
图3仅示出了具有部件的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图3示出的结构并不构成对所述电子设备1的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
例如，尽管未示出，所述电子设备还可以包括给各个部件供电的电源（比如电池），优选地，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器10逻辑相连，从而通过电源管理装置实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述电子设备还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。
应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利申请范围上并不受此结构的限制。
所述电子设备1中的所述存储器11存储的手机5G无线信号测试程序是多个指令的组合，在所述处理器10中运行时，可以实现：
获取手机接收的5G基站信号，对所述5G基站信号进行希尔伯特变换，得到变换信号，对所述变换信号进行阈值去噪，得到标准信号；
对所述标准信号进行时频转换，得到所述标准信号的时频图，对所述时频图进行时频切割，得到所述时频图对应的时频切片图集合；
分别对所述时频切片图集中的每个时频切片图进行插值缩放，得到每个所述时频切片图对应的目标切片图，对所述目标切片图进行多尺度残差卷积，得到所述目标切片图的多尺度特征图；
计算所述多尺度特征图中每个特征通道的区域注意力权重，根据所述区域注意力权重及所述多尺度特征图计算每个所述时频切片图的目标特征图；
根据所述目标特征图构建所述时频图对应的时频特征图，根据所述时频特征图中生成所述5G基站信号的信号特征，利用所述信号特征计算所述5G基站信号的信号强度。
具体地，所述处理器10对上述指令的具体实现方法可参考附图对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。
进一步地，所述电子设备1集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。所述计算机可读存储介质可以是易失性的，也可以是非易失性的。例如，所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序在被电子设备的处理器所执行时，可以实现：
获取手机接收的5G基站信号，对所述5G基站信号进行希尔伯特变换，得到变换信号，对所述变换信号进行阈值去噪，得到标准信号；
对所述标准信号进行时频转换，得到所述标准信号的时频图，对所述时频图进行时频切割，得到所述时频图对应的时频切片图集合；
分别对所述时频切片图集中的每个时频切片图进行插值缩放，得到每个所述时频切片图对应的目标切片图，对所述目标切片图进行多尺度残差卷积，得到所述目标切片图的多尺度特征图；
计算所述多尺度特征图中每个特征通道的区域注意力权重，根据所述区域注意力权重及所述多尺度特征图计算每个所述时频切片图的目标特征图；
根据所述目标特征图构建所述时频图对应的时频特征图，根据所述时频特征图中生成所述5G基站信号的信号特征，利用所述信号特征计算所述5G基站信号的信号强度。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，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单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或系统也可以由一个单元或系统通过软件或者硬件来实现。第一、第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种手机5G无线信号测试系统，其特征在于，所述手机5G无线信号测试系统包括：阈值去噪模块、时频切割模块、多尺度残差卷积模块、目标特征图计算模块及信号强度计算模块：
所述阈值去噪模块，用于获取手机接收的5G基站信号，对所述5G基站信号进行希尔伯特变换，得到变换信号，对所述变换信号进行阈值去噪，得到标准信号；所述对所述变换信号进行阈值去噪，得到标准信号，包括：对所述变换信号进行小波分解，得到所述变换信号的小波分解系数；根据所述小波分解系数计算所述变换信号的噪声阈值，根据所述噪声阈值对所述小波分解系数进行系数筛选，得到目标分解系数；
利用如下公式计算所述变换信号的噪声阈值：
其中，/>为噪声阈值，/>表示所述变换信号的信号长度，/>表示小波分解的最大分解层数，/>表示预设的启发式参数，/>表示所述小波分解系数绝对值中的中位数，/>表示所述小波分解系数；
对所述目标分解系数进行小波重构，得到标准信号；
所述时频切割模块，用于对所述标准信号进行时频转换，得到所述标准信号的时频图，对所述时频图进行时频切割，得到所述时频图对应的时频切片图集合；
所述多尺度残差卷积模块，用于分别对所述时频切片图集中的每个时频切片图进行插值缩放，得到每个所述时频切片图对应的目标切片图，对所述目标切片图进行多尺度残差卷积，得到所述目标切片图的多尺度特征图；
所述目标特征图计算模块，用于计算所述多尺度特征图中每个特征通道的区域注意力权重，根据所述区域注意力权重及所述多尺度特征图计算每个所述时频切片图的目标特征图；
所述信号强度计算模块，用于根据所述目标特征图构建所述时频图对应的时频特征图，根据所述时频特征图中生成所述5G基站信号的信号特征，利用所述信号特征计算所述5G基站信号的信号强度。
2.如权利要求1所述的手机5G无线信号测试系统，其特征在于，所述对所述标准信号进行时频转换，得到所述标准信号的时频图，包括：
对所述标准信号进行短时傅里叶变换，得到所述标准信号的二维时频矩阵；
对所述二维时频矩阵进行灰度化，得到所述标准信号的时频图；
利用如下公式对所述二维时频矩阵进行灰度化：
其中，/>表示所述二维时频矩阵中的矩阵元素，/>表示所述二维时频矩阵灰度化后的矩阵值，/>表示四舍五入取整到0到255。
3.如权利要求1所述的手机5G无线信号测试系统，其特征在于，所述分别对所述时频切片图集中的每个时频切片图进行插值缩放，得到每个所述时频切片图对应的目标切片图，包括：
对每个所述时频切片图的中像素点进行双线性插值，得到所述像素点的缩放像素值；
根据所述时频切片图确定缩放比例，根据所述缩放比例计算每个所述时频切片图的中像素点对应的缩放坐标；
根据所述缩放像素值及所述缩放坐标生成所述每个所述时频切片图对应的目标切片图。
4.如权利要求1所述的手机5G无线信号测试系统，其特征在于，所述对所述目标切片图进行多尺度残差卷积，得到所述目标切片图的多尺度特征图，包括：
分别对所述目标切片图进行不同卷积尺度的图像卷积，得到不同尺度的卷积特征图；
对所述卷积特征图进行预设横向卷积步长的图像卷积，得到相同尺寸的横向卷积图；
对所述横向卷积图进行通道叠加，得到所述目标切片图的多尺度特征图。
5.如权利要求1所述的手机5G无线信号测试系统，其特征在于，所述计算所述多尺度特征图中每个特征通道的区域注意力权重，包括：
对所述多尺度特征图中的每个特征通道进行全局均值池化，得到均值池化图；
计算所述均值池化图中的特征均值，并对所述均值池化图进行最大池化，得到最大池化图；
利用预设的全连接层根据所述特征均值以及所述最大池化图对所述特征通道进行权重分配，得到所述每个所述特征通道的区域注意力权重。
6.如权利要求1所述的手机5G无线信号测试系统，其特征在于，所述根据所述时频特征图中生成所述5G基站信号的信号特征，包括：
利用预训练完成的信号特征提取网络对所述时频特征图进行卷积及最大池化操作，得到时频卷积特征；
对所述时频卷积特征进行批归一化及特征激活，得到所述5G基站信号的信号特征。
7.一种手机5G无线信号测试方法，其特征在于，所述方法包括：
获取手机接收的5G基站信号，对所述5G基站信号进行希尔伯特变换，得到变换信号，对所述变换信号进行阈值去噪，得到标准信号；所述对所述变换信号进行阈值去噪，得到标准信号，包括：对所述变换信号进行小波分解，得到所述变换信号的小波分解系数；根据所述小波分解系数计算所述变换信号的噪声阈值，根据所述噪声阈值对所述小波分解系数进行系数筛选，得到目标分解系数；
利用如下公式计算所述变换信号的噪声阈值：
其中，/>为噪声阈值，/>表示所述变换信号的信号长度，/>表示小波分解的最大分解层数，/>表示预设的启发式参数，/>表示所述小波分解系数绝对值中的中位数，/>表示所述小波分解系数；
对所述目标分解系数进行小波重构，得到标准信号；
对所述标准信号进行时频转换，得到所述标准信号的时频图，对所述时频图进行时频切割，得到所述时频图对应的时频切片图集合；
分别对所述时频切片图集中的每个时频切片图进行插值缩放，得到每个所述时频切片图对应的目标切片图，对所述目标切片图进行多尺度残差卷积，得到所述目标切片图的多尺度特征图；
计算所述多尺度特征图中每个特征通道的区域注意力权重，根据所述区域注意力权重及所述多尺度特征图计算每个所述时频切片图的目标特征图；
根据所述目标特征图构建所述时频图对应的时频特征图，根据所述时频特征图中生成所述5G基站信号的信号特征，利用所述信号特征计算所述5G基站信号的信号强度。
8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求7中所述的手机5G无线信号测试方法的功能。
9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7中所述的手机5G无线信号测试方法的功能。
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| JP2017104476A (ja) * | 2015-03-09 | 2017-06-15 | 炭 親良 | ビームフォーミング方法、計測イメージング装置、及び、通信装置 |
| CN111160171A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-05-15 | 哈尔滨工程大学 | 一种联合两域多特征的辐射源信号识别方法 |
| CN113049084A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-06-29 | 电子科技大学 | 一种基于注意力机制的Resnet的分布式光纤传感信号识别方法 |
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| 基于HOG-SVM的跳频信号检测识别算法;张萌;王文;任俊星;魏冬;黄伟庆;杨召阳;吕志强;;信息安全学报(03);全文 * |
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