[发明专利]一种基于物理层信息的射频干扰检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线感知技术领域，尤其涉及一种基于物理层信息的射频干扰检测方法。

背景技术

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(Received Signal Strength Indicator,RSSI)、信道状态信息(Channel State Information,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(radio frequency interference,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。

发明内容

本发明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，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

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φ_k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φ_k存在误差：

其中，φ_k是真实相位，idx_k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。