一种基于物理层信息的射频干扰检测方法技术

本发明专利技术公开一种基于物理层信息的射频干扰检测方法，该方法通过计算每组信道状态信息的循环自相关函数，并提取所述循环自相关函数的特征；然后，将所述特征的特征值与预设阈值进行比较，根据比较结果判断信道状态信息是否受到射频干扰。本发明专利技术可以对每组信道状态信息进行单独的干扰检测，为后续的数据处理与干扰消除提供基础；并可融合多组信道状态信息的检测结果，进一步判断环境中是否存在射频干扰。本发明专利技术可适用于多种类别的射频干扰，且检测灵敏度高。

A radio frequency interference detection method based on physical layer information

The invention discloses a radio frequency interference detection method based on physical layer information, the method by calculating each channel state information of cyclic autocorrelation function, and extracting the characteristics of cyclic autocorrelation function; then, the characteristics of the characteristic value is compared with a preset threshold, according to the comparison results to determine the channel state information is radio frequency interference. The invention can separate interference detection for each channel state information, provide a basis for subsequent data processing and interference elimination, and can fuse multiple group of channel state information detection results, and further determine whether there is radio frequency interference in the environment. The invention can be applied to various kinds of radio frequency interference, and the detection sensitivity is high.

【技术实现步骤摘要】
一种基于物理层信息的射频干扰检测方法
本专利技术涉及无线感知
，尤其涉及一种基于物理层信息的射频干扰检测方法。
技术介绍
多种多样的无线网络在人们的日常生活中起到不同的作用。其中，Wi-Fi是一种最重要且使用最广泛的无线通信技术，其基础设施在全球范围内广泛部署，尤其是在室内环境中。尽管Wi-Fi的主要功能是用于传输数据，但由于已可以在商用Wi-Fi设备上获得能感知环境特征的信息，如信号强度指示(ReceivedSignalStrengthIndicator,RSSI)、信道状态信息(ChannelStateInformation,CSI)，感知领域也涌现了许多基于Wi-Fi的应用。CSI是一种高精度的物理层信息，它刻画了无线信道的幅度与相位，并能反映传播环境变化(如人体运动)引起的多径效应，因此很适用于感知应用，比如室内定位、活动识别、手势识别、摔倒检测、睡眠监测等等。为了提升CSI用于感知的有效性与鲁棒性，人们从各个方面进行了尝试，包括提出更精细的模型、优化感知算法、消除CSI中的噪声与误差等。然而，射频干扰(radiofrequencyinterference,RFI)，一个在通信领域被广为强调并深入研究的问题，却意外地没有在感知领域引起人们足够的重视。在2.4GHz频段上，除了Wi-Fi还有很多其他种类的设备(如蓝牙、ZigBee、微波炉等)也在工作。虽然由于各种纠错机制，射频干扰可能并不会影响Wi-Fi正常传输数据，但已有工作证明它可以对CSI产生严重的影响(部分子载波的幅度与相位被严重扭曲)，从而影响感知应用的性能。目前，有人在考虑RFI对CSI影响的情况下，提出了一种可以“容忍”干扰的活动识别算法，但是这种方法并不适用于其他感知场景，并且复杂度极高。实际上，为了提升所有感知工作的性能，一种更普适的方法是：通过某种检测算法，确定收集到的CSI是否受到了RFI的影响，再将被影响的CSI进行妥善的后续处理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过一种基于物理层信息的射频干扰检测方法，来解决以上
技术介绍
部分提到的问题。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于物理层信息的射频干扰检测方法，其包括如下步骤：S101、获取包含N个子载波的信道状态信息；S102、计算每组信道状态信息的循环自相关函数，并提取所述循环自相关函数的特征；S103、将所述特征的特征值与预设阈值进行比较，根据比较结果判断信道状态信息是否受到射频干扰。特别地，所述步骤S101包括：获取一组包含N个子载波的信道状态信息，并对子载波的相位信息进行纠正处理。特别地，所述步骤S101具体包括：获取一组包含N个子载波的信道状态信息：H＝[H(1),H(2),…H(k),…H(N)],k∈[1,N]其中H(k)被定义为：|H(k)|与φk分别对应第k个子载波的幅度与相位信息；实际测量的相位通常与真实相位φk存在误差：其中，φk是真实相位，idxk是第k个子载波的编号，δ是发射机与接收机时钟不同步带来的始终偏移，β是未知的常数相位偏移，Z是噪声；对实际测量的相位进行了线性变化，并定义如下两项：当子载波的频率是对称时，即对测量相位进行操作，获得忽略噪声Z后的真实相位的线性组合，从而去除噪声与不同步带来的影响，完成对子载波的相位信息的纠正处理：特别地，所述步骤S102中计算每组信道状态信息的循环自相关函数，具体包括：计算每组信道状态信息的二维数值特征即如下循环自相关函数：其中，α为循环频率。特别地，所述步骤S102中提取所述循环自相关函数的特征，包括：采用基于视觉的方式提取所述循环自相关函数纹理特征。特别地，所述步骤S102中采用基于视觉的方式提取所述循环自相关函数纹理特征，具体包括：计算所述每组信道状态信息的循环自相关函数幅度矩阵的灰度共生矩阵，获取所述灰度共生矩阵的能量。特别地，所述步骤S103具体包括：预先训练出判断信道状态信息是否受到射频干扰的灰度共生矩阵的能量阈值，将步骤S102计算获得的能量与所述能量阈值进行比较，当大于所述能量阈值时，则判定信道状态信息未受到射频干扰，当小于所述能量阈值时，则判定信道状态信息受到射频干扰。本专利技术提出的基于物理层信息的射频干扰检测方法通过计算每组信道状态信息的循环自相关函数，并提取所述循环自相关函数的特征；然后，将所述特征的特征值与预设阈值进行比较，根据比较结果判断信道状态信息是否受到射频干扰。本专利技术可以对每组信道状态信息进行单独的干扰检测，为后续的数据处理与干扰消除提供基础；并可融合多组信道状态信息的检测结果，进一步判断环境中是否存在射频干扰。本专利技术可适用于多种类别的射频干扰，且检测灵敏度高。附图说明图1为本专利技术提供的基于物理层信息的射频干扰检测方法流程图；图2为本专利技术提供的被干扰与没被干扰的CSI的幅度对比图；图3为本专利技术提供的被干扰与没被干扰的CSI的相位对比图；图4A和图4B为本专利技术提供的检测不同种类干扰的结果图；图5A和图5B为本专利技术提供的检测ZigBee干扰准确率随干扰源位置变化的结果图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容，除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，不是旨在于限制本专利技术。请参照图1所示，图1为本专利技术提供的基于物理层信息的射频干扰检测方法流程图。本实施例中基于物理层信息的射频干扰检测方法具体包括如下步骤：S101、获取包含N个子载波的信道状态信息。利用商业网卡并对其驱动进行微调后，上层用户可从每个数据包中获取一组包含N个子载波的信道状态信息，并对子载波的相位信息进行纠正处理：获取包含N个子载波的信道状态信息：H＝[H(1),H(2),…H(k),…H(N)],k∈[1,N]其中H(k)被定义为：|H(k)|与φk分别对应第k个子载波的幅度与相位信息，j是相位表示中的一个常用复数；但是，由于数据包检测延迟、采样频率不同步、载波不同步等问题，实际测量的相位通常与真实相位φk存在较大误差：其中，φk是真实相位，idxk是第k个子载波的编号，δ是发射机与接收机时钟不同步带来的始终偏移，β是未知的常数相位偏移，Z是噪声；对实际测量的相位进行了线性变化，并定义如下两项：当子载波的频率是对称时，即对测量相位进行操作，获得忽略噪声Z后的真实相位的线性组合，从而去除噪声与不同步带来的影响，完成对子载波的相位信息的纠正处理：在本实施例中对于子载波的幅度无需进行纠正。S102、计算每组信道状态信息的循环自相关函数，并提取所述循环自相关函数的特征。对于一组含有N个子载波的信道状态信息，当其不受射频干扰影响时，幅度与相位会随着频率以相对连续的方式变化。但当有干扰源工作在某些子载波对应的频率上时，如图2和图3所示，图中CSIW/Ointerference：未受干扰影响的CSI；CSIW/interference:受干扰影响的CSI；NormalizedAmplitude:归一化幅度；SubcarrierIndex：子载波序号；Sa本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物理层信息的射频干扰检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S101、获取包含N个子载波的信道状态信息；S102、计算每组信道状态信息的循环自相关函数，并提取所述循环自相关函数的特征；S103、将所述特征的特征值与预设阈值进行比较，根据比较结果判断信道状态信息是否受到射频干扰。

【技术特征摘要】
1.一种基于物理层信息的射频干扰检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S101、获取包含N个子载波的信道状态信息；S102、计算每组信道状态信息的循环自相关函数，并提取所述循环自相关函数的特征；S103、将所述特征的特征值与预设阈值进行比较，根据比较结果判断信道状态信息是否受到射频干扰。2.根据权利要求1所述的基于物理层信息的射频干扰检测方法，其特征在于，所述步骤S101包括：获取一组包含N个子载波的信道状态信息，并对子载波的相位信息进行纠正处理。3.根据权利要求2所述的基于物理层信息的射频干扰检测方法，其特征在于，所述步骤S101具体包括：获取一组包含N个子载波的信道状态信息：H＝[H(1),H(2),…H(k),…H(N)],k∈[1,N]其中H(k)被定义为：|H(k)|与φk分别对应第k个子载波的幅度与相位信息；实际测量的相位通常与真实相位φk存在误差：其中，φk是真实相位，idxk是第k个子载波的编号，δ是发射机与接收机时钟不同步带来的始终偏移，β是未知的常数相位偏移，Z是噪声；对实际测量的相位进行了线性变化，并定义如下两项：

【专利技术属性】
技术研发人员：郑月，吴陈沭，杨铮，刘云浩，
申请(专利权)人：儒安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32