JP2009538026A - 広帯域フロントエンドを持つ受信器を使用して狭帯域信号を検出する方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
Description
P(k,m)=δP(k,m)+(1−δ)|Y(k,m)|2
のように、時間領域−周波数領域変換器120の前記FFTの周波数ビンの各々に対して一次フィルタを使用することであり、ここでδは定数(忘却因子)である。
システム100により使用される検出方法は、ランダム変数がガウス分布を持つようにモデル化される場合にサンプルのほとんどが平均から3標準偏差内に入るという原理を認識する。これの外側のサンプルは、"外れ値"とみなされる。本出願に対して、入力信号の不在時に、システム100により測定された信号が雑音であると見なすことができる。この雑音は、ガウス分布に従う。しかしながら、一般に、前記狭帯域信号のパワースペクトルはガウシアンではない。したがって、標準的な"外れ値"検出は、直接的に使用可能ではない。以下の段落は、使用される検出方法に対する理論的背景を提供する。
CDF=Γ(K,Pλ)
により与えられ、ここでΓ()は不完全ガンマ関数である。f(P)の平均及び分散は、
平均=K/λ=2σ2
及び
分散=K/λ2=(2σ2)2/K=平均2/K
として与えられる。したがって、より多くの平均化(Kを増大する)は、前記分散をゼロに近づかせる。Kが大きい場合、この密度は、ガウシアン密度関数で近似されることができるが、しかしながら、上に示されるように、前記分散はゼロに近づき、検出のためにガウシアン仮定を使用することを難しくする。
max(P(k,m))>k1μk+k2βk
である場合に前記周波数チャネルにおける狭帯域信号の存在を検出し、ここでk1及びk2は所望の性能基準を得るように選択された定数である。すなわち、k1及びk2は、失敗した検出の確率、正しい検出の確率、及び誤検出の確率の間の所望のトレードオフを生じるように選択される。
Claims (19)
- 帯域幅ΔF1>ΔF2を持つ広帯域周波数チャネルにおける帯域幅ΔF2を持つ狭帯域信号の存在を検出するシステムにおいて、
帯域幅ΔF1を持つ選択された周波数チャネルにおいて受信信号を受信し、前記受信信号をデジタル化し、デジタル化された信号を出力するように構成された受信器フロントエンドセクションと、
前記受信器フロントエンドセクションにより出力された前記デジタル化された信号を前記周波数チャネルに及ぶN個のデジタル周波数領域成分に変換するように構成された時間領域−周波数領域変換器と、
複数のサンプルKに対して前記N個のデジタル周波数領域成分のパワースペクトルを平均化するように構成されたスペクトル平均化器と、
N>MかつΔF1>ΔF3である、帯域幅ΔF3に及ぶM個の非ゼロ値を持つフィルタを用いて前記N個のデジタル周波数領域成分の前記平均化されたパワースペクトルをフィルタリングするように構成されたフィルタと、
前記N個のデジタル周波数領域成分の前記フィルタリングされた平均化されたパワースペクトルの平均μk、修正標準偏差βk、及びピーク値PMAXを計算する統計計算器と、
k1及びk2が検出の確率、失敗した検出の確率、及び誤警報の確率を与えるように選択され、PMAX>(k1*μk)+(k2*βk)である場合にはいつでも前記周波数チャネルにおける帯域幅ΔF2を持つ狭帯域信号の存在を検出するように構成された検出器と、
を有するシステム。 - ΔF3が近似的にΔF2に等しい、請求項1に記載のシステム。
- 前記フィルタがウィーナーフィルタである、請求項1に記載のシステム。
- 前記時間領域−周波数領域変換器が高速フーリエ変換器である、請求項1に記載のシステム。
- M<N/10である、請求項1に記載のシステム。
- ΔF1が少なくとも6MHzであり、ΔF2が350kHz以下である、請求項1に記載のシステム。
- 前記受信器フロントエンドセクションが、
複数の周波数チャネルに及ぶ無線周波数(RF)チューナであって、
RF増幅器セクション、及び
前記RF増幅器セクションの出力部に結合され、前記複数の周波数チャネルの1つを選択された中間周波数(IF)に選択的に変換するダウンコンバータ、
を含む当該RFチューナと、
前記ダウンコンバータの出力部に結合されたIFセクションと、
前記IFセクションの出力部に接続されたアナログデジタルコンバータと、
を有する、請求項1に記載のシステム。 - 前記RFチューナが、VHF及びUHF周波数帯域において周波数チャネル信号を選択するように構成される、請求項7に記載のシステム。
- 帯域幅ΔF1>ΔF2を持つ広帯域周波数チャネルにおける帯域幅ΔF2を持つ狭帯域信号の存在を検出する方法において、
帯域幅ΔF1を持つ周波数チャネルにおいて受信された信号をデジタル化するステップと、
前記デジタル化された信号を前記周波数チャネルに及ぶN個のデジタル周波数領域成分に変換するステップと、
複数のサンプルKに対して前記N個のデジタル周波数領域成分のパワースペクトルを平均化するステップと、
N>MかつΔF1>ΔF3である、帯域幅ΔF3に及ぶM個の非ゼロ値を持つフィルタを用いて前記N個のデジタル周波数領域成分の前記平均化されたパワースペクトルをフィルタリングするステップと、
前記N個のデジタル周波数領域成分の前記フィルタリングされた平均化されたパワースペクトルの平均μk、修正標準偏差βk、及びピーク値PMAXを計算するステップと、
k1及びk2が検出の確率、失敗した検出の確率、及び誤警報の確率を与えるように選択され、PMAX>(k1*μk)+(k2*βk)である場合にはいつでも前記周波数チャネルにおける帯域幅ΔF2を持つ狭帯域信号の存在を検出するステップと、
を有する方法。 - ΔF3が近似的にΔF2に等しい、請求項9に記載の方法。
- 前記フィルタがウィーナーフィルタである、請求項9に記載の方法。
- 前記デジタル信号を変換するステップが、前記デジタル信号に高速フーリエ変換を実行するステップを有する、請求項9に記載の方法。
- M<N/10である、請求項9に記載の方法。
- ΔF1が少なくとも6MHzであり、ΔF2が350kHz以下である、請求項9に記載の方法。
- 比較的広帯域幅ΔF1>ΔF2を持つ周波数チャネルにおける比較的狭帯域ΔF2を持つ信号の存在を検出する方法において、
帯域幅ΔF1を持つ選択された周波数チャネルにおいて受信信号を受信するステップと、
平均化されたパワースペクトルを生成するために時間間隔に対して前記受信信号のパワースペクトルを平均化するステップと、
フィルタリングされた平均化されたパワースペクトルを生成するために、前記平均化されたパワースペクトルを、ΔF1>ΔF3である帯域幅ΔF3を持つフィルタにかけるステップと、
(a)前記フィルタリングされた平均化されたパワースペクトルの平均値、(b)前記フィルタリングされた平均化されたパワースペクトルの修正標準偏差値、並びに(c)前記フィルタリングされた平均化されたパワースペクトルの平均値及び修正標準偏差値の線形結合の選択された1つに対する前記フィルタリングされた平均化されたパワースペクトルのピーク値の比が閾値を超過する場合にはいつでも前記周波数チャネルにおける帯域幅ΔF2を持つ狭帯域信号の存在を検出するステップと、
を有する方法。 - ΔF3が近似的にΔF2に等しい、請求項15に記載の方法。
- 前記フィルタがウィーナーフィルタである、請求項15に記載の方法。
- ΔF1が少なくとも6MHzであり、ΔF2が350kHz以下である、請求項15に記載の方法。
- (a)前記フィルタリングされた平均化されたパワースペクトルの平均値、(b)前記フィルタリングされた平均化されたパワースペクトルの修正標準偏差値、並びに(c)前記フィルタリングされた平均化されたパワースペクトルの平均値及び修正標準偏差値の線形結合の前記選択された1つが、平均値及び修正標準偏差値の線形結合を含む、請求項15に記載の方法。
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