CN106664148B

CN106664148B - 同时呼叫传输检测

Info

Publication number: CN106664148B
Application number: CN201580027508.3A
Authority: CN
Inventors: 德斯蒙德·基思·菲利普斯; 保罗·安德鲁·诺贝尔
Original assignee: Parke Air Systems Ltd
Current assignee: Parke Air Systems Ltd
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2019-12-03
Anticipated expiration: 2035-03-24
Also published as: GB2522083B; BR112016022034A2; GB2522083A; US20190199462A1; WO2015145138A3; EP3123648B1; DK3123648T3; EP3123648A2; AU2015237965B2; GB201405259D0; PT3123648T; PL3123648T3; US20170155460A1; ES2872332T3; WO2015145138A2; HRP20211153T1; CN106664148A; US10263721B2; AU2015237965A1

Abstract

公开了一种确定在包括主载波信号在内的时域和信号中存在次载波信号的方法，所述方法包括：将所述和信号变换到频域；从变换后的和信号中提取与外差音相对应的至少一个波峰；基于所述至少一个波峰确定次载波信号在所述和信号中的存在。还公开了对应的设备。

Description

同时呼叫传输检测

技术领域

本发明涉及用于检测同时呼叫传输(尤其是双边带幅度调制(DSB-AM)传输)的设备和方法。

背景技术

同时呼叫传输(SCT)是当两个或更多个传输在相同频带上同时发生时的情况。终端接听方因此(通常)仅能够理解该传输对的较高功率。图1中示出了一个示例。

这是一种潜在的危险情况，因为较弱传输的发送者可能会假设他们实际上被终端接听方听到并且相应地采取动作。其中相应的动作将是非常危险的情况会是：两架飞机同时向空中交通控制器发送信号，空中交通控制器然后回复，并且两架飞机都相信响应是针对他们的。这种情况可以通过警觉的、经过训练的人类操作员监听到由于两个发射机之间的频率差异而产生的干扰声音和外差音的特征现象而被注意到。然而，这只有在较弱的发射机(1)在较强的发射机的功率范围内(例如，0至-20dB)以及(2)外差位于被过滤的音频范围(例如300Hz至3.5kHz)中才能可靠工作。如果一个传输比另一个传输发起得更远(即一架飞机在上方而另一架在几公里之外)，则可能不满足第一条件；如果两个发射机之间的频率差(由发射设备中的石英的精度限定)较小，则可能不满足第二条件。

事实上，由于真实世界的影响，如传播损耗、多径误差和频率误差，SCT可能远远超出这些值。

因此，自动SCT检测是无线电装置的期望特征。

US2010/0067570A1描述了一种适于自动检测两个传输何时同时发生的装置。该系统相位通过将基带同相和正交信号转换为展开的相位和幅度来解调双重传输的和信号。如果存在靠近的频率分开的传输，则在展开的相位上存在周期性“摆动”，因为频率的差异使得传输的相量围绕彼此旋转。然后使用具有变化的窗口长度的变换器组对相位时间序列进行傅立叶变换，以确定是否存在任何次(secondary)传输(即，由于展开的相位“摆动”而引起的波峰)。如果检测到次传输，则警告音被添加到音频输出，以便向操作者警告该情况。

提出的这种解决方案具有几个显著的缺点。产生相位时间序列的步骤是本征非线性过程(因为其涉及执行反正切arctan)，因此随着该过程的进行，误差扩散，其表现为输出频谱中物理上不存在于输入中的互调产物。此外，在现实世界条件下，该解决方案可能产生大量的在仅存在一个传输时发出警报的“误报”。这是因为该系统没有办法抑制诸如正弦主频嗡声(mains hum)、寄生FM(频率调制)、频率选择性多径效应和1/f²(频率平方的倒数)相位噪声等公共信号损伤。所有这些效应可能潜在地引入一定量的展开的相位“摆动”，然后被识别为次传输。

误报是非常有害的，因为如果“误报”太频繁，则它们会导致操作者失去对设备可靠性的信心。这可能导致操作者完全关闭自动SCT特征或者采取不必要的减缓动作，例如重复指令。由于空中交通控制是以安全为要务的活动，因此SCT检测系统应该高度容忍真实信号缺陷，使其具有最高可实现的可靠性。

另一方面，当次传输在功率上非常弱时，当其变得难以从噪声基底辨认时，以及在次传输被叠加在具有可忽略的频率差的较强传输上的情况下，漏报是不可避免的。

因此需要改进的解决方案。

在一个实施例中，提供了一种确定次载波信号在包括主载波信号在内的时域和信号中存在的方法，所述方法包括：将所述和信号变换到频域；从变换后的和信号中提取与外差音相对应的至少一个波峰；基于所述至少一个波峰，确定次载波信号在所述和信号中的存在。这种方法提供了以避免误报的方式(尤其是以不引入互调产物的线性方式)确定次载波信号在时域和信号中存在的有效方式。

优选地，该方法还包括识别和信号内的主载波信号。

优选地，该方法还包括确定频域主载波信号的边带的共轭，并通过使用主信号的边带的所述共轭来衰减主载波。

优选地，从和信号的相对频率边带中减去主信号的边带的共轭。

优选地，使用傅立叶变换(FT)执行到频域的变换的步骤。

优选地，使用包括输入和输出柱(bin)的离散变换来执行到频域的变换步骤。

优选地，将信号分割并映射到具有比该信号更大的大小的变换的输入上，其中变换的中心部分包括被布置的零值输入柱。

优选地，信号的后半部分被映射到变换输入的第一部分，并且信号的前半部分被映射到变换输入的最后部分。

优选地，识别主载波信号包括估计主载波频率。

优选地，估计主载波的频率包括确定至少一个最高幅度频率输出柱并确定波峰频率。这是确定波峰频率的高效计算方式。

优选地，确定三个最高频率输出柱，并拟合二次曲线以便内插波峰频率。与具有最高幅度的频率柱相比，这实现了对波峰频率的更精确的估计。

优选地，所述方法还包括基于估计频率对频域和信号进行下变频。

优选地，该方法还包括对频域下变频的和信号进行相位旋转；

优选地，通过将FT输出与窗口滤波器卷积来执行下变频。

优选地，窗口滤波器包括闭合形式的余弦函数。

优选地，窗口滤波器包括布莱克曼家族窗口，优选地是布莱克曼-纳特尔(Blackman-Nuttall)窗口。

优选地，窗口滤波器包括凯撒(Kaiser)窗口或等波纹(Equiripple)窗口中的一个。

优选地，确定次传输的存在包括对所述波峰执行对称分析。

在另一个实施例中，提供了一种确定第二载波信号在时域和信号中存在的方法，所述方法包括：识别所述和信号内的主载波信号；从所述和信号内衰减主载波信号；提取与外差音相对应的至少一个波峰；针对所述至少一个波峰执行对称分析以确定次传输的存在。这种方法提供了以避免误报的方式确定次载波信号在时域和信号中存在的有效方式；尤其是，对称分析减少了对称噪声效应被认为是次载波信号的几率。

优选地，识别主载波信号包括估计主载波频率。

优选地，识别主载波信号包括估计主载波的相位。

优选地，该方法包括将和信号变换到频域。

优选地，估计和信号内的主载波的频率包括确定至少一个最高幅度频率输出柱并确定波峰频率。

优选地，通过确定至少一个最高幅度频率输出柱并确定波峰频率分量的相位来执行相位估计。

优选地，确定三个最高频率输出柱，并拟合曲线以便内插波峰频率。

优选地，拟合后的曲线是二次曲线。

优选地，在下变频之后，时域采样信号的正交分量在波峰提取之前被变换到频域。

优选地，下变频包括：将采样信号与具有与主载波的估计频率和相位相对应的频率和相位的正弦波混频。

优选地，到频域的变换是傅立叶变换(FT)，优选地是快速傅立叶变换(FFT)。

优选地，对称分析包括：确定在中心频率以上的某一频率处的波峰的幅度与在中心频率以下的相应频率处的信号的幅度之比的测量。该比是容易计算得到的特定特征的对称的测量。

优选地，该方法包括将所述不对称比与预定阈值进行比较。

优选地，将波峰的幅度与所述比结合用于确定次传输的存在。

优选地，该方法包括基于波峰幅度和不对称比产生次载波传输存在的置信度得分。

优选地，仅在存在与主传输的载波相对应的波峰时才确定次传输的存在。

优选地，仅在所述主载波波峰的幅度高于预定阈值时才确定次传输的存在。

优选地，仅在所述主载波波峰的宽度低于预定频率阈值时才确定次传输的存在。

优选地，在波峰提取之后，如果两个波峰在彼此的最小频率间隔内，则在确定次载波的存在之前将波峰组合成单个波峰。

优选地，最小频率间隔在5Hz和50Hz之间，优选地在7Hz和15Hz之间，优选地大约为10Hz。

优选地，丢弃具有较低幅度的波峰。

优选地，抽取(decimate)和信号以便减小带宽。

优选地，对频域变换输出进行增益变换，以便补偿抽取器(decimator)波纹(ripple)。

优选地，增益变换是由于抽取器的幅度谱响应而导致的增益的倒数。

优选地，对和信号进行采样。

优选地，在重叠块中对和信号进行采样。

优选地，采样由信号的最近T秒组成，并且采样速率为每秒M次，其中T*M＞1。

优选地，T在1和4之间，M在2和8之间。

优选地，T＝2和M＝4。

优选地，所述方法还包括：估计下变频信号的噪声基底；在波峰提取之前从信号中减去所述噪声基底的测量。

优选地，其中噪声基底估计包括执行移动平均。

优选地，移动平均包括对D₁个样本的连续块求和，并计算所述块中的D₂个的中值。

优选地，D₁近似等于D₂。

优选地，该方法还包括警告操作者次传输的存在。

优选地，警告操作者包括将音调插入音频输出或将标志插入到数据流中。

优选地，警告操作者包括在用户界面上指示次传输的存在。

优选地，警告操作者包括指示次传输的存在的置信水平。

在另一实施例中，提供了一种在信号的时间/频率变换中减少加窗伪影的方法：将所述加窗函数应用于信号；将所述信号映射到过采样变换的输入；其中所述变换输入的中心部分具有零值输入柱；执行时间/频率变换；输出所述信号的频谱。这种方法减少了被引入可能被错误地识别为次载波信号的信号中的伪影。

优选地，所述变换是傅立叶变换。

优选地，该方法还包括根据信号的频谱确定次载波信号的存在的步骤。

优选地，该方法还包括警告用户次载波信号的存在。

优选地，该信号包括语音通信。

优选地，语音通信从飞机发出并且旨在由空中交通控制器接收。

在另一个实施例中，提供了一种适于执行根据前述任一实施例所述的方法的设备。

在另一个实施例中，提供了一种确定次载波信号在包括主载波信号在内的时域和信号中存在的设备，所述设备包括：用于将和信号变换到频域的装置；用于从变换后的和信号中提取与外差音相对应的至少一个波峰的装置；用于基于所述至少一个波峰确定次载波信号在所述和信号中的存在的装置。

在另一个实施例中，提供了一种确定第二载波信号在时域和信号中存在的设备，所述设备包括：用于识别和信号内的主载波信号的装置；用于从和信号内衰减主载波信号的装置；用于提取与外差音相对应的至少一个波峰的装置；用于在所述至少一个波峰上执行对称分析以确定次传输的存在的装置。

在另一实施例中，提供了一种在信号的时间/频率变换中减少加窗伪影的装置：用于将加窗函数应用于信号的装置；用于将所述信号映射到过采样变换的输入的装置；其中所述变换输入的中心部分具有零值输入柱；用于执行时间/频率变换的装置；用于输出所述信号的频谱的装置。

优选地，所述设备包括无线电装置。

本发明延伸到本文描述和/或示出的任何新颖方面或特征。

本发明的其它特征由其它实施例表征。

本发明的一个方面中的任何特征可以以任何适当的组合应用于本发明的其它方面。具体地，方法方面可以应用于设备方面，反之亦然。

此外，在硬件中实现的特征可以在软件中实现，反之亦然。应当相应地解释本文中对软件和硬件特征的任何引用。

本发明还提供了一种包括软件代码的计算机程序和计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，所述软件代码适于执行本文所述的包括任意或全部组成步骤的任何方法。

本发明还提供了一种包括软件代码的计算机程序和计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，所述软件代码包括本文描述的任意设备特征。

本发明还提供了具有操作系统的计算机程序和计算机程序产品，所述操作系统支持用于执行本文所述的任何方法和/或用于实施本文所述的任何设备特征的计算机程序。

本发明还提供一种存储有如上所述的计算机程序的计算机可读介质。

本发明还提供一种携带如上所述的计算机程序的信号、以及发送这种信号的方法。

这里描述的任何设备特征也可以被提供为方法特征，反之亦然。如本文所使用的，装置加功能的特征可以备选地根据其相应的结构(诸如适当编程的处理器和相关联的存储器)来表示。

还应当理解，在本发明的任何方面中描述和定义的各种特征的特定组合可以独立地实现和/或提供和/或使用。

在本说明书中，除非另有说明，词语“或”可以以排他或包含的含义来解释。

本发明扩展到基本上如这里参照附图所描述的方法和/或装置。

仅作为示例，通过附图来说明本发明，其中：

图1示出了同时呼叫传输(SCT)情形；

图2示出了示例双边带幅度调制(DSB AM)信号；

图3是SCT检测方法的示例流程图；

图4是可操作以执行图3所示的方法的设备的示意图；

图5示出了图3的滑动窗口缓冲器的重叠窗口；

图6是图3的“零填充FFT”的图示；

图7示出了用于SCT检测方法中的示例滤波器；

图8示出了图7的滤波器对示例时域等效(FFT输入)包络的影响；

图9(a)示出了叠加在携带语音的主信号和存在的400Hz主频(mains)干扰的次信号的示例频率图；

图9(b)示出了下变频之后的图9(a)的信号；

图10(a)示出了图9(b)的信号的左手侧被反射到右手侧；

图10(b)示出了在DSB-AM抵消和噪声基底估计之后的图10(a)的信号；

图11(a)示出了在噪声基底估计之后的图10(b)的信号；

图11(b)示出了从图10(a)的信号检测的波峰的不对称度量；

图12示出了大量模拟的波峰和不对称度量的“特征空间”图；

图13(a)示出了SCT和400Hz主频噪声不存在的情况；

图13(b)示出了存在SCT而不存在400Hz主频噪声的情况；

图13(c)示出了存在SCT和400Hz主频噪声的情况；

图14示出了用于SCT检测的备选方法的流程图；以及

图15是存在SCT的信号的同相和正交分量的图示。

具体实施方式

在本说明书中，术语“主传输”或“主载波”是指具有最大功率的传输。术语“次传输”或“次载波”是指同时从另一飞机发生的任何其它(较低功率的)传输。

空中交通控制器(ATC)到飞机的通信通常非常简洁，每个传输通常持续时间少于10秒，并且可以短至2或3秒。为此，对于这个使用区段，检测次要呼叫传输(SCT)的延迟时间优选地小于2至3秒。本说明书中的术语“同时”是指两个传输在时间上重叠的情况，因为在这种情况下ATC将不会听到SCT或者音频将被无线电装置过滤掉。

典型的语音DSB-AM信号可以由复时域信号完全描述：

等式1

其中

·t是以秒为单位的时间

·A是增益常数(与发射机均方根(RMS)功率成正比)

·v(t)是实值音频信号，被归一化为(-1，+1)波峰到波峰

·k是在范围(0，1)内的被表达为百分比的调制深度。

·ω_c是以弧度/秒为单位的载波频率，通常近似为(2π)118MHz。

·θ是关于t＝0的某标称相位偏移(以弧度为单位)。

·j是√-1

这种信号的频谱(即傅立叶变换)如图2中的X(ω)所示。该信号以理论上无穷小的载波频率ω_c为中心。实际上，该载波频带由于系统和传输缺陷而变宽。在ω_c的任一侧存在“共轭对称”边带，使得对于在v(t)的带宽内，X(ω_c+ω)与X(ω_c-ω)相同；相等幅度和共轭相位。

为了方便后面的操作，我们通过首先计算载波相量的共轭而以下式来表示DSB-AM共轭对称性

等式2

其中*表示共轭。

共轭对称性属性意味着以下等式(由于系统缺陷和外部影响而导致在实践中为近似)成立。

等式3

系统中的缺陷是由于噪声、抵消缺陷和叠加信号(例如由于SCT导致的弱次级发射机)而产生的。为了找到这些缺陷，执行以下计算：

Y(ω)＝(X(ω_c+ω)c)-(X(ω_c-ω)c)^*

等式4

为了执行这样的计算，必须首先知道主载波信号(即ω_c和c)的属性。一旦识别出主载波，就可以将其隔离和去除，从而允许对Y(ω)的后续分析以确定是否发生SCT。

图3示出了用于检测输入信号中的次呼叫传输的存在的示例性方法(称为“频域(FD)SCT检测”)的高层数据流。输入是高采样率IQ(同相/正交)基带时间序列(实数或复数)，并且输出是SCT检测结果(例如，为插入到音频信号中的音调或置于数据流中的标志)。在下面的简要概述中更详细地描述每个步骤。

如本文所使用的，术语“和信号”(和类似表述)优选地表示由接收器(例如空中交通控制系统)接收的信号。这样的和信号优选地包括主载波信号、噪声和可能的次载波信号(如果存在)；术语“和”仅优选地暗示这样的元素(主载波信号、噪声等)存在于同一信号中。

和信号被接收并被转换为IQ基带样本。该信号被抽取300(下采样)，去除不必要的频率分量，以便减少后续处理步骤上的负载。

使用重叠的滑动窗口缓冲器302对经抽取的信号进行采样，该窗口缓冲器302存储要处理的给定长度的信号。对信号进行采样意味着不需要一次对整个信号进行处理，从而改善了检测的延迟并降低了处理器负载。

缓冲器的长度由在分析长样本时的处理器负载与较长样本给予的提高的检测精度(即，高信噪比)之间的权衡来确定。通过在短时段内处理大量窗口的处理器负载与SCT检测的延迟时间之间的权衡来确定采样率(即，每秒的窗口数)。

然后将每个窗口样本输入到快速傅立叶变换(FFT)304中(输出X(ω))以便在频域中进一步处理。FFT优于连续傅立叶变换(FT)，因为它的处理器密集度少得多。可以使用其他离散变换，例如小波变换或谱线滤波器。

抽取步骤可能在频域输出中引入“抽取器波纹”，可以在任何进一步处理之前在步骤306处对此进行校正。

估计308主载波传输的频率，并且基于该频率对FFT输出进行下变频310。然后，通过将主信号的负边带频率的共轭从(抽取的、下采样的、频域)和信号中的与它们对应的正边带频率中减去，来消除主载波传输的同相元素312。

剩余信号(Y(ω))是由于在信号中对于主载波传输的不同频率(其可以是SCT)处的相位噪声或其他信号所导致的。在该信号中分析在估计噪声基底314之上的波峰316(由阈值限定)。这些波峰指示存在SCT，因为它们表示所述信号中的不在与主传输相同的载波频率上的显著幅度部分(例如，与外差音相对应的波峰)。然而，其他效应(例如主频嗡声和相位噪声)可能显示为高于标称噪声基底的波峰。诸如这些影响主载波的边带的噪声效应通常关于主载波频率对称，因此执行不对称分析318以确定特定波峰是否具有对应的“镜像”波峰。使用“不对称阈值”执行该分析。还对波峰(在噪声基底之上)的幅度进行分析，因为较高功率波峰更可能是次传输而不是噪声变化。将这两个参数(和/或其他)在“特征空间分类”320中组合，并且如果样本包含超过预定阈值的波峰，则可以用信号通知SCT。

针对输入信号的每个采样窗口，连续执行该过程。应当注意，该方法已经被示出为分成多个分散的步骤，而在实践中这些步骤中的许多可以同时发生或作为单个步骤的一部分发生。

上述过程(在采样之后)完全在信号的时间窗的频谱而不是任意时间序列上进行。这是重要的，因为主传输和次传输之间的主要(可区分的)物理差异是中心频率的微小差异。因此，分析谱解决了根本问题。此外，所有上述过程在数学上是线性的，因此大大降低了被引入的杂散伪影的可能性，或者错误扩散并随着该过程继续而被放大的可能性。

图4示出了适于执行如上所述的次呼叫传输的检测中涉及的过程的无线电接收机104的示意图。

信号由天线接收并且输入到模数转换器(ADC)402。虚线部分400表示没有任何SCT检测能力的简化数字无线电接收机。在中央处理器422和存储器424的帮助下，解调单元403对数字信号进行解调。然后将其传递到音频输出单元420，并输出音频。实际的数字无线电装置可以包括许多附加的组件(例如调谐、滤波和放大电路)，但是为了清楚起见，在该图中省略了这些组件。

该音频提取过程独立于SCT检测而发生，因为这表示无线电装置104的主要目的，将接收的信号转换为音频(或其他有用信息)。用于SCT检测的组件被示出在虚线部分400的外部。

在滑动窗口缓冲器406中对数字信号进行采样之前，由抽取器404对数字信号进行抽取(下采样)。然后，每个窗口经过快速傅立叶变换(FFT)408。

从FFT输出的频谱具有应用于其的滤波器/窗口410，以产生由等式4中的Y(ω)定义的信号。该输出被传递到比较器412，比较器412利用逻辑电路412和存储在存储器424中的阈值来确定是否发生了SCT。如果是，则例如通过将音调插入到音频输出中和/或经由音调/标志生成器418产生标志(例如用户界面上的指示符)来通知操作者。还可以输出关于SCT的其他信息，诸如置信水平的指示或事件的时间戳。

图4示出了为了清楚而分离的组件，而实际中这些组件中的许多组件可以组合为单个组件(例如比较器，与处理器组合的逻辑)或进一步拆分成单独的组件。

下面的描述进一步详细描述了上面简要描述的各种步骤。

抽取300

在DSB-AM无线电接收机中，在模拟到数字转换之后的中间数字信号通常处于比支持主信号的DSB-AM边带所需采样速率更高的采样速率。

抽取级300表示以采样率f_s＝14kHz将信号带宽减小到例如±7kHz的值可能需要的上下文相关的低通滤波和下采样。例如，这样的带宽将支持具有4kHz音频带宽(A)和高达±3kHz的频率误差(B)的主DSB-AM信号。A、B和f_s之间的关系以及附加示例值如下所示：

抽取的目的是双重的：(1)减少计算负荷和(2)拒绝SCT检测感兴趣的带外信号。如果这些问题没有任何相关性(例如，如果模数转换器具有低采样率)，则抽取步骤(以及随后的波纹均衡)将不是必要的。

抽取器设计优选具有带有低通带波纹(0-3dB)和高阻带衰减(例如大于40dB)的窄过渡区域(例如通带的10％)，即用于音频应用的高质量抽取器的典型规范。给出上表中的第三组参数的典型低通掩蔽规范将是高达5kHz的±1dB的通带波纹、从5kHz至7kHz的过渡区域、以及在抽取阻带中的-60dB的增益。

注意，如果时间序列仅是实际的(real-only)，则需要复杂的振荡器和混频器来在抽取器之前对信号进行下变频。抽取低通滤波器然后需要足够的阻带衰减以充分地去除频移的共轭图像。

滑动窗口缓冲器302

如图5所示，该级将每秒M次的样本数据的最近的T秒块呈现给后续处理级。块优选地具有高度重叠，以便一旦开始就最大化检测到次传输的几率。该级的典型值(对于上述ATC示例)为T＝2秒、M＝4Hz，在这种情况下，SCT事件开始与一个窗口结束之间的可能最长时间t_max为1/M＝0.25秒。然而，并不是所有SCT事件都可以在这样短的时间段内被检测到，因为信号可能太弱；在这种情况下，由于窗口的重叠，下一个窗口将具有0.5秒来检测SCT，以此类推。因此，将在T+t_max(＝T+1/M)秒内检测到可检测的恒定SCT。为了确保重叠，必须具备以下条件：T*M＞1，但是理想情况为大约8个窗口重叠，因此T*M≥8。

其目的在于允许系统在时间上以粗粒度快速检测强信号，而且还允许足够的时间历史以允许弱次信号的相干积分和检测。

在使用中，以M次每秒来处理包括数据的最后T秒的缓冲器。这导致长度为1/M秒的每个数据块总共被处理T×M次。为了说明，T可以在1至4秒的范围内，并且M可以在2至16的范围内。T控制用于检测弱SCT信号的相干积分周期，并且该周期优选为长，其长度与典型的主传输会话大致相同。(1/M)的值控制用于检测强SCT信号的最大延迟时间，并且为了低延迟M优选为高。处理负载与乘积T*M成正比，因此当选择T和M的值时，在性能和处理器负载之间存在权衡。

虽然在使用中将处理大量的窗口缓冲器，但是为了清楚起见，以下描述将仅专注于单个窗口的处理。

过采样的零填充FFT 304

图6示出了来自缓冲器的当前分析窗口如何映射到具有“零填充”的FFT输入。该映射的非常规之处在于：缓冲器被分成两半，其前半部分映射到FFT输入的最后部分，而后半部分映射到FFT输入的开始，其中零值输入占据插入样本。这改进了频域下变频的操作，如下所述。

FFT大小N_FFT被选择为大约是缓冲器窗口大小的两倍，以为后续处理提供足够的过采样。将过采样率选择为大约×2是以下两个冲突因素之间的折衷：(1)在大约×1的过采样下的临界采样是不可行的，因为下变频对于所需的DSB-AM抵消保真度需要不可实行的长再采样滤波器，(2)例如＞×3的过采样的系统性能以在FFT中增加计算复杂度为代价而产生可忽略的性能益处。当然，如果计算复杂度不是问题，则可以使用大于×3的过采样率(例如，如果抵消的保真度是首要的)。

例如，对于14kHz的信号采样率f_s和T＝2秒，缓冲器长为28,000个样本。这表明FFT大小为N FFT＝65,536(过采样率为2.34)是适合的；假设使用标准数字信号处理(DSP)库函数需要二的幂的大小(即，N_FFT＝2ⁿ，其中，在上例中n＝16)。这些变量和示例组合之间的关系如下表所示：

根据操作要求/约束，可以使用更大或更小的过采样率。过采样越大，所产生的分析的处理器密集度将越高(由于频域中离散频率“柱”的数目越大)，但是因为(至少)频谱具有更高的分辨率，系统将更精确。

为了方便起见，FFT输出向量被表示为具有元素x_i的向量x，其中i＝{0，1...，N_FFT-1}，从零频率柱向上计数。

抽取器波纹均衡306

上面参照抽取所讨论的低通滤波器可能会具有显著的通带波纹，以便可以用实际成本来实现。通带波纹是在已经被应用了不完美(即非方形)带通滤波器的变换信号的频谱中表现出的伪影。

感兴趣频带上的增益波动可以降低执行主载波双边带抵消的能力，因为其影响在等式3中利用的共轭对称性。补偿这种效应的低成本且简单的方法是根据由抽取引起的脉冲响应的FFT计算抽取频带H(ω)上的波纹，并且对FFT的输出1/H(ω)应用增益和相位补偿。

逆变换1/H(ω)被存储为在计算了FFT之后直接应用于输出的N_FFT个复权重的向量。

虽然H(ω)关于零赫兹对称，但是其关于主载波不对称，因此在计算Y(ω)时不会被抵消，这将在下面更详细地描述。

主载波频率估计308

检测最高幅度的FFT输出柱(表示为柱j)，并测量其功率和频率。这被断言为主载波(即，最强的正弦音调)，并且这些测量被传递到所讨论的分类级以便检测是否存在任何主信号。识别主载波频率导致识别非主载波信号(例如SCT)。

取三个FFT输出柱{j-1，j，j+1}的幅度样本，抛物线(二次曲线)曲线可以例如使用闭合线性代数而被拟合到点。在拟合抛物线的最大值的-0.5至0.5的范围内的分数柱频率f被取为真实主载波频率ω_c的最佳估计。FFT的过采样(例如，两次过采样)提供主载波的内插主瓣，因此有助于精确的波峰位置估计。精确的主载波波峰估计允许更精确的下变频，导致改进的后续DSB-AM抵消，因为反射的中心点更精确。

在该级，可以通过搜索负频率和正频率两者中的波峰直到识别出小于波峰的3dB(在功率上近似＜0.5)的频段(即，主主瓣的全宽、半最大值(FWHM))来评估主主瓣的宽度。在分析窗口中主发射机的前沿和后沿导致宽主瓣，并且该测量可能在稍后的用于评估主发射机的时域活动的“特征分类”级中是有用的。

频域下变频310

频域下变频310通过生成有限脉冲滤波器来执行，该有限脉冲滤波器将频率柱移动-(j+f)个柱(即，移动ω_c)，使得主载波主瓣的下方最大值被精确地移位到零频率柱。该步骤有效地使主载波信号关于零赫兹对称，使得稍后的SCT事件的计算和确定更简单。

在等式5中给出用于滤波器的公式，其中

N_coeffs＝4，w＝[0.3635819，-0.4891775，0.1365995，-0.0106411]

w生成具有良好旁瓣性能的布莱克曼-纳特尔窗口。可以使用其他窗口，例如“凯撒”或“等波纹”窗口，但是诸如汉明、汉恩、布莱克曼家族的余弦族窗口具有将良好旁瓣性能与使用余弦的精确且简单的计算相组合的实施优势。

值x_LIM设置窗口的限制(即，其对于|x|＞x_LIM为零值)，并且因此定义再采样的质量(典型值将为x_LIM＝5)。为了最小化下变频的处理复杂度，期望较小的值。以下参考图7和图8更详细地讨论x_LIM的选择。

等式5

该频域下变频滤波器的组件如图7所示。该图还示出了由于以上参照图6描述的FFT过采样而可能存在的“半柱样本”。下面参照图8更详细地描述这些分数柱的效果。

等式6

使用等式6作为对FFT输出x的循环卷积来执行下变频，但是其仅包括来自等式5的非零项以使计算成本最小化。例如，使用x_LIM＝5，每个柱只需要2x_LIM+1＝11(-5到+5)次乘法/累加。这类似于实现短有限脉冲响应(FIR)滤波器。

两个信号的频域卷积类似于它们的时域等同物的乘法。在这种情况下，在等式6中g(x)项的逆傅立叶变换是具有依赖于采样的包络函数的任意频率正弦曲线：当在整数值x(即f＝0)处在网格上取得采样时，包络为1(unity)；并且当在FFT频段之间的中间处(即f＝±0.5)在网格上采样时(如图8所示)，包络(最坏情况)具有斜坡和零点。f的其他值创建介于这些极值之间的包络。虽然如果仅使用整数值f，这个过程将不是必要的，但这样做会将误差引入中心频率，因此意味着稍后的不对称分析将携带这些误差。

图8所示的包络现象的数学解释如下。等式5包括两项的乘积；(1)对x具有无限支持的sin(x)/x函数(其实际上具有要计算的太多的项)和(2)紧凑支持的窗函数(其可以经济地计算g(x))。在时域中，通过类比，这是(1)任意频率正弦曲线和(2)与窗函数的频移IFFT相对应的带通滤波器的循环卷积。该滤波过程的输出是单位幅度正弦波，除了相位不连续性通过滤波器，其中正弦波的两端被循环地“拼接”在一起。这产生在图8所示的正弦包络中的特征“下降”，其在180度连续性通过(如在半柱情况下所发生的情况)时是最坏的情况。

图8还解释了上文描述的将输入缓冲器的“前半部分”和“后半部分”映射到包络函数几乎完全为1的时域间隔的非常规零填充的效用。时间窗口的后半部分到FFT输入的第一部分的映射以及反之亦然意味着FFT输入保持其时间顺序，因为前半部分的结束有效地与后半部分的开始是连续的(因为FFT可以被可视为围绕圆柱体的表面卷绕)。因此，如果采用等效时域乘积(通过采用频域卷积的标称IFFT)，则我们具有信号乘以单位幅度复正弦的期望效果，以便实现对主信号的高质量且精确的下变频。由于不需要完美的标准矩形窗口，所以允许在包络函数的非零填充部分上与1的轻微偏差。优选偏离包络函数的最大值的公差为约1％。

x_LIM的选择是过采样率的函数，从而成为最小值来最小化窗口滤波器的计算复杂度，同时不影响包络函数的“平坦度”。如果x_LIM太小，则包络函数将开始在包含信号数据在内的IFFT的部分上弯曲，导致在DSB-AM抵消之前信号被修改。已经根据经验发现满足这种权衡的x_LIM的值大约是(12/过采样率)。

下变频的最后一级是旋转FFT输出，使得主载波是零相位(相位旋转)。这通过等式7来执行，其中x是从等式6导出的下变频FFT输出。

等式7

(主信号的)DSB-AM抵消312

如上所述的DSB-AM抵消312通过应用等式8来实现，以产生包括N_FFT/2+1个柱(频谱的右手侧和零频率柱)的输出向量y。由于对于理想主载波，Y(ω)在数学定义上关于零共轭对称，因此仅需要右手侧(即正频率)的计算。为了波峰检测的目的，只将幅度信息代入y，因此采用模数。

等式8

DSB-AM抵消312的质量取决于主信号的时间相干性。主载波上的相位噪声可以导致边带中的音调分量的一些馈通，其可以在Y(ω)中表现为不同的音调。下面描述使用功率“不对称”的概念来识别这种音调的简单技术。

(在下变频之后)从和信号的正频率中减去负频率的共轭有效地抵消与主载波同相的信号的部分(衰减和信号内的频域主载波)，从而仅留下将相位噪声引入到和信号中的信号。这些信号包括相位噪声(其通常在宽频率范围内处于低电平)和特定音调，其将表现为频率图中的波峰。

噪声基底估计314

y中的SCT音调的特征在于在主载波传输的DSB-AM抵消之后针对噪声基底的孤立的窄带波峰。因此，为了检测波峰，应当估计不被音调波峰偏置的噪声基底估计。噪声水平在所讨论的整个频率范围上可能不是恒定的，因此估计每个频率柱处的噪声水平，以便1)捕获高于本地噪声水平但可能低于其他位置的噪声水平的次传输，以及2)与其它位置相比，将具有较高噪声水平的频率柱打折。在整个频谱上的噪声水平的单个估计将不能考虑这种情况，导致1)漏报的情况和2)误报的情况。这两种情况都是不期望的，特别是在ATC实施中的漏报，因为这种事件可能导致危险的情况。

确定依赖于频率的噪声基底估计的有效方式是计算以特定频率频段为中心的柱范围上的幅度的移动平均值。如果使用足够大的柱范围并且波峰不频繁，则这将是该频率柱处的噪声基底的精确表示。在一个示例中，应用短滑动窗口秩序(rank-order)统计滤波器，其提取例如中值功率柱作为噪声基底估计。类似的滤波器用于从诸如图像处理的应用中去除来自平滑函数的脉冲噪声。

该概念简单地表现在等式9中，其中中值窗口估计超过±N_NFE个柱(当N_FFT＝65536时，典型值为N_NFE＝256)。如果窗口太长，则噪声基底依赖于频率的变化被平滑，并且噪声基底不响应于局部效应，例如来自滤波器的着色。另一方面，如果N_NFE太短，则合法的SCT波峰可能会不利地偏置噪声基底估计，导致它们被平滑并随后被打折。已经发现大约的N_NFE的值满足这种权衡，但是在选择N_NFE时可以考虑其他信息(例如已知的噪声源)。

当将窗口应用到y的最开始和结束时会出现不存在的频段定址在边界之外的题。一种解决方案是从相应边界中反射出缺失的柱，使得例如柱i＝-1来自柱i＝+1，对于y的结束也类似。

等式9

中值滤波的计算在处理时间和功率方面是昂贵的。实际的优化是通过对D₁个样本的连续块求和来抽取y，然后在所得的抽取信号上使用±D₂上的短得多的中值滤波器。聚合窗口大小为N_NFE＝D₁D₂。例如，当N_NFE＝256时，D₁＝16且D₂＝16。当时间序列y被噪声基底支配并且具有稀疏定位的波峰时，这具有很小的性能损失。在一个实施例中，这在线性移动平均过程和非线性中值滤波过程之间均匀地划分处理负载。在其他实施例中，可以采用更少、更大的窗口，或者可选择更多、更小的窗口。窗口D₁、D₂的长度的选择还取决于被波峰支配太短时间和缺失噪声趋势太长时间之间的权衡，例如作为在这些情况下的一般说明，D₁和D₂可以各自在4和64之间变化。

中值是要画出的默认秩序统计量，但是集中趋势的其他测量是可能的，例如第40百分位，其将被波峰较少偏置，但更易受低功率噪声样本的影响。

次载波的波峰检测316

通过识别局部最大值来识别y中的波峰，其中y_i＞y_i-1且y_i＞y_i+1。仅执行此分析可能会在噪声基底中拾取大量伪波动，因此，只有满足某一预定义阈值(peak_metric_thresh)的波峰(即y_i的值)才被识别为SCT候选。下面参考图11至图14提供peak_metric_thresh的示例值，但是根据情况其可以从大约0.85到3(或大于3)变化。

在一个实施例中，这是y中的不同波峰比(本地)噪声基底n高10^{peak_metric_thresh}倍的地方。这被表示为满足等式10的所有可能的i值(柱索引)的集合的子集P。

等式10

这导致等式11中的波峰度量的值(主要用于诊断目的)

等式11

阈值peak_metric_thresh优选地是系统设置的参数，其可以每当系统校准时被计算一次；备选地，可以动态地计算该阈值，以便产生具有特定误报率的系统。这在如下情况下是有益的：噪声基底的方差(即噪声基底估计的精度)随时间改变，使得系统变得更容易出现漏报(如果方差减小)或者其变得更容易出现误报(方差增加)。在平均情况下，作为在这些情况下的一般说明，波峰度量阈值p(i)的值将在1和4之间，更优选地在2和3之间。

可以用于减少候选波峰数量的另一个度量在于指定两个波峰必须以最小频率分开，否则它们被视为单个波峰(即，不考虑较小的波峰)。定义阈值min_freq_sep。在一个示例中，该阈值在5Hz和50Hz之间，优选地在7Hz和15Hz之间，并且优选地大约为10Hz。不考虑相靠近而分开的一对波峰中的较小波峰对在波峰检测被稀疏地分开时检测真正的次音调的能力的影响是可忽略的。这样的特征允许来自例如400Hz主频嗡声的强波峰(它们是高度共轭对称的)吸收它们自身的旁瓣特征，该旁瓣特征在功率上非常弱但更不对称，因此可能导致误报。该方法从集合P中识别出在被分析的当前次音调候选的+/-min_freq_sep内的较弱波峰，并且通过将它们置于集合Q中而将它们从集合P中标记为待删除，其如下所示(每个步骤都有解释)：

Q＝{} 创建一个空集Q

for all i；i∈P i是集合P中的所有候选波峰的计数器

for all j；j∈P j是集合P中的所有候选波峰的计数器

if(|x_j|＜|x_i|)AND如果j具有比i低的幅度并且在与i相距的最小频率间隔内，则将每个波峰j与集合P中的每隔一个的波峰i进行比较(i和j是频率柱数，所以首先通过乘以采样f_s并除以柱的总数N_FFT而被转换为实际频率差)。应当注意，当j＝＝i时，由于严格的幅度不等，条件不满足。

Q：＝Q∪j 将满足上述的波峰j添加到集合Q中

end(if)

end(for)

功率不对称分析318

给定P中的次音调候选索引，使用等式12计算非负实值不对称度量。这是功率在正频率和负频率(相对于在零频率处的下变频主载波)之间如何不对称的测量。

等式12

不对称分析相对于其他相位噪声更青睐于“合法”SCT事件，因为SCT事件(根据定义)具有自主载波的中心频率的中心频率偏移，并且因此是关于主载波不对称的(并且在下变频之后是关于零赫兹不对称的)。另一音调正好位于相反频率符号处的概率低，因为这将对应于在非常特定的频率处的第三SCT。

相反，具有(1)高相位噪声和(2)被干扰音调(例如来自市电)污染的语音边带的有害性质的“最坏情况”主信号产生功率上非常对称(根据DSB-AM共轭对称的核心定义)的次载波候选。

因此，不对称度量a(i)提供了一种有用的方式来利用在过程中在别处预先计算的值(即，来自向量x中的下变频X(ω)的柱)，以拒绝来自质量差的主发射机的误报。

定义用于a(i)的值的阈值asym_metric_thresh，其中不满足该阈值的波峰被丢弃(因为太对称而不太可能是SCT)。不对称阈值提供了一种用于将在减法之后具有高残余功率的波峰打折的方式，所述高残余功率是因为对称波峰在减法之前具有高功率(例如如果信号具有高水平的噪声(其不是完全对称的)，或由于诸如主频嗡声的外部影响)而造成的。下面的图12、图13(b)和图13(c)示出了通过将事件的数量限制在功率阈值以上(否则将被认为是SCT事件)，来使用不对称阈值减小误报率的情况。

特征空间分类320

在可以将来自集合P的候选波峰确定为SCT事件之前，可以执行多个检查。

为了SCT存在，必须首先存在主波峰。这在没有接收到传输时抵消了误报。定义阈值primary_pk_thresh，其中仅当主波峰高于该阈值时才进行SCT分析。该阈值由施加到信号的增益量(AGC_gain)校正，以便测量主信号的绝对功率。

还对主峰的最大允许宽度设置阈值primary_bw_thresh，其中仅当主载波峰的宽度大于该阈值时进行SCT分析。这确保在分析窗口中的主发射机的标记-空间比上满足特定的下限，例如，可能期望主传输占据时间窗的至少50％。这可以防止由于上升边缘进入分析窗口或尾部边缘离开分析窗口而导致的一些异常。主载波峰的宽度是易于生成并且提供与主发射机的时间活动相关的一些清楚信息的输出。

以下部分描述了可以实现该方法的分类部分的逻辑。

来自主载波频率估计的输入

以下附加输入用于检测主信号的存在(并具有相关联的阈值)：

·primary_pk

主峰的幅度值

·primary_bw

主峰3dB宽度(以柱为单位)(FWHM)

·AGC_gain

应用在接收机的其他地方的自动增益控制幅度增益。

AGC在RX链中的影响

自动增益控制(AGC)将调制信号的动态范围；因此，primary_pk值通过应用的AGC的量来缩放，因此需要通过AGC增益的倒数来再缩放，以便具有以dBm为单位的绝对功率。

决策逻辑示例

给出以下决策逻辑作为如何生成布尔检测输出的示例。

if(primary_pk＞(primary_pkthresh/AGC_gain))AND

(primary_pk＞primary_bw_thresh)AND

存在任何a(i)＞asym_metric_thresh；i∈P

then

SCT_detect＝TRUE

else

SCT_detect＝FALSE

end(if)

该分析将对通过先前过滤级的任何波峰给出布尔值“是”或“否”，使得其保持在候选集合P中(例如，使得其高于波峰阈值并且在频率上不接近另一个波峰)。

在分析中使用的参数的精确值(例如a(i)和p(i))可以用于“象限”分析，其中它们在特征空间中的组合导致肯定SCT确定。

更一般化的分析是拟合给定SCT存在(“H1”)或SCT不存在(“H0”)的形式prob(peak_metric，asymmetry_metric)的适当的似然密度函数，从而计算似然比以作出决策。似然函数的确切形式将取决于应用以及其他因素，例如期望的误报率。

比上述决策逻辑更复杂的算法(其利用在不同的H1/H0假设下的参数密度函数的一些统计建模(例如高斯混合模型、模糊聚类、神经网络或支持向量机)将能够生成具有置信分数(例如在零和一之间)的“软”输出。

可以将这种置信水平反馈给终端用户以用于信息和/或校准目的。

模拟结果

为了说明所提出的方法的操作，示出了包括SCT的存在的以下“困难”信号情形，该情形的特征在于：

·携带语音音频和附加的400Hz主频嗡声的主DSB-AM信号

·主载波频率误差

·主载波上的显著相位噪声

·携带语音的次DSB-AM信号

·加性白高斯噪声(AWGN)

图9示出了频域下变频的输入(a)和输出(b)信号的谱X(ω)。标记主载波、语音边带、400Hz主频音调边带和次信号(创建SCT存在场景)。如上所述，在下变频之后，主载波被移位到零频率，使得两个语音和400Hz主频边带和单个次信号的载波分别关于零频率对称和不对称。

图10示出了DSB-AM抵消谱Y(ω)(a)和噪声基底估计谱N(ω)(b)与X(ω)的叠加的正、负半频相比较的结果。DSB-AM抵消已经实现了大约25dB的400Hz音调的衰减，次载波的衰减可忽略不计。这是因为400Hz主频嗡声调制主载波，因此相对于主载波共轭对称。这意味着该特征被所提出的频域DSB-AM抵消级大大衰减。然而，次载波相对于主载波不是共轭对称的，并且没有被显着衰减。

图10(b)中所示的噪声基底估计N(ω)遵循其下方的Y(ω)的频谱包络，而不会与Y(ω)中的孤立波峰存在大量偏置。注意，(半相干、质量差的)主信号的不完美的DSB-AM抵消已经导致主语音谱的一些馈通，之后是噪声基底估计N(ω)。

图11示出了检测到的波峰(peak_metric_thresh被设置为低到值0.85以允许通过错误检测来进行表征)。对于400Hz主频音调和次载波，分别正确地检测到两个波峰。尽管波峰度量具有可比较的幅度(如图11(a)所示)，但是不对称度量是不同的(图11(b))。

通过扩展，如果使用相同参数、但是随机噪声和频率偏移来执行1000次模拟的蒙特卡罗运行，则我们在图12中获得波峰度量相对于不对称度量的信息分布图。存在由(1)由于不完全抵消的400Hz音调而导致的高功率对称检测以及(2)由于真正的次载波导致的高度不对称音调所引起的两个不同的群集。即使利用“困难的”信号参数，如上所述的特征空间设计也可以用于区分这两个不同的候选波峰集合。

可以使用各种阈值来确定合法SCT事件。图14示出了这种阈值的效用。为了说明，依据经验设置asym_metric_thresh≈0.4和peak_metric_thresh≈3.5排除了400Hz误报中的大部分，并且仍然包括真实次信号簇真肯定的大部分，如图12所示。

图13中示出了另外三种情况，如下表所述：

这样的“特征空间分类”可以提供给用户用于系统分析，或者可以直接对没有图形输出的数据执行SCT确定。

“混合域”SCT检测

下面描述处理接收信号的时间序列和频谱的备选实施例。如果处理能力有限，则该实施例可以是优选的，因为处理大量的FFT及其输出可能是处理器密集的，尤其是在FFT被显著过采样的情况下。

图14示出了“混合域”方法的高层流程图；许多步骤在频域SCT检测方法中具有相应的步骤。除非另外明确说明，否则关于上述相应步骤的细节适用于该备选实施例。

第一步骤如前所述，其中输入信号被抽取300并且“斩波(chopped up)”到重叠窗口中302。

该方法然后出现分支，其中一个分支执行FFT 500，估计信号中的主传输的频率502和相位504。可以通过确定用于确定波峰的样本的相位(例如，最高幅度样本和两侧)来估计相位。最高幅度样本最有可能来自主载波，因此最可能具有主相位。主载波频率和相位用于通过将每个窗口与具有与主载波传输相同的频率和相位偏移的复正弦混频来对时域窗口进行下变频505。

该信号可以由图15示出，其中绘出了频率下变频信号(x’(t))的同相(I)和正交(Q)分量。如果仅存在完美的、无相位噪声的主载波传输，则该向量将处于恒定的θ，而其幅度(即长度)随时间变化。如果存在任何附加信号(例如SCT或相位噪声)，则向量的角度也将改变。

为了测量这部分信号，将信号的相位旋转θ，并且测量向量沿着Q轴移动的部分。该步骤对应于图14中的“正交分离”步骤506。该处理在数学上是线性的，因此信息被保存，并且没有人为的互调效应传播到后续处理步骤。

对相位旋转信号的Q分量执行仅实数输入FFT 508。这提供了检测到与原始信号的异相分量相对应的波峰510的频谱。

用于确定SCT事件的存在的对这些波峰的分析采用与上述方式相同的方式。

备选和修改

上述说明主要涉及存在两个同时传输的情况，但是相同的系统将能够向用户警告任何数量的同时传输。本说明书仅限于前一种情况，因为这在统计学上更有可能。

此外，上文的说明书主要涉及由空中交通控制器接收的同时语音传输，但是应当理解，该信号不一定必须是语音传输。例如，它可以是编码为AM无线电传输的数字信息。

在以上描述中，从和信号的相关正频率边带中减去负频率边带的共轭，以便抵消主载波。相反的操作同样是可能的，其中从和信号的相关负频率边带中减去正频率边带的共轭。

在本说明书中通常参考特定实施例来提供各种范围和/或值，特别是从诸如缓冲器窗口大小T、采样率f_s和音频/信号带宽的值导出的范围和/或值。本领域技术人员将理解，对于不同的应用或操作条件，系统和方法可以通过修改这些值而更高效地操作。

应当理解，上面仅通过示例的方式描述了本发明，并且在本发明的范围内可以进行细节的修改。

权利要求书中出现的参照数字仅作为举例说明而不是限制权利要求的范围。

Claims

1.一种用于确定在包括主载波信号和次载波信号在内的时域和信号中存在次载波信号的方法，所述方法包括：

将所述和信号变换到频域；

确定频域主载波信号的边带的共轭；

通过使用主信号的边带的所述共轭来衰减主载波信号；

从衰减的变换后的和信号中提取至少一个波峰；以及

基于所述至少一个波峰，确定所述次载波信号在所述和信号中的存在。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括识别所述和信号内的所述主载波信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其中将主信号的边带的共轭从所述和信号的相对频率边带中减去。

4.根据权利要求1所述的方法，其中使用傅立叶变换“FT”执行到频域的变换的步骤。

5.根据权利要求1所述的方法，其中使用包括输入柱和输出柱的离散变换来执行到频域的变换步骤。

6.根据权利要求5所述的方法，其中将信号分割并映射到所述变换的输入上，所述变换的输入具有比所述信号更大的大小，其中所述变换的中心部分包括零值输入柱。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述信号的后半部分被映射到变换输入的第一部分，并且所述信号的前半部分被映射到变换输入的最后部分。

8.根据权利要求2所述的方法，其中识别主载波信号包括估计主载波的频率。

9.根据权利要求8所述的方法，其中估计主载波的频率包括：确定最高幅度频率输出柱中的至少一个并确定波峰频率。

10.根据权利要求9所述的方法，其中确定三个最高频率输出柱，并拟合二次曲线以便内插所述波峰频率。

11.根据权利要求9所述的方法，还包括：基于估计频率对频域和信号进行下变频。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：对频域下变频的和信号进行相位旋转。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中通过使变换输出与窗口滤波器进行卷积来执行下变频。

14.根据权利要求13所述的方法，其中窗口滤波器包括闭合形式的余弦函数。

15.根据权利要求14所述的方法，其中窗口滤波器包括布莱克曼家族窗口。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述布莱克曼家族窗口包括布莱克曼-纳特尔窗口。

17.根据权利要求13所述的方法，其中窗口滤波器包括凯撒窗口或等波纹窗口之一。

18.根据权利要求1所述的方法，其中确定次传输的存在包括对所述波峰执行对称分析。

19.根据权利要求1所述的方法，其中仅在存在与主传输的载波相对应的波峰时才确定次传输的存在。

20.根据权利要求19所述的方法，其中仅在所述主载波波峰的幅度高于预定阈值时才确定次传输的存在。

21.根据权利要求19所述的方法，其中仅在所述主载波波峰的宽度低于预定频率阈值时才确定次传输的存在。

22.根据权利要求1所述的方法，其中在波峰提取之后，如果两个波峰彼此的间隔在最小频率间隔内，则在确定次载波的存在之前将所述波峰组合成单个波峰。

23.根据权利要求22所述的方法，其中最小频率间隔在5Hz和50Hz之间。

24.根据权利要求23所述的方法，其中最小频率间隔在7Hz和15Hz之间。

25.根据权利要求24所述的方法，其中最小频率间隔为10Hz。

26.根据权利要求22所述的方法，其中具有较低幅度的波峰被丢弃。

27.根据权利要求1所述的方法，其中所述和信号被抽取以减小带宽。

28.根据权利要求27所述的方法，其中对频域变换输出进行增益变换，以补偿抽取器波纹。

29.根据权利要求28所述的方法，其中增益变换是由于抽取器的幅度谱而导致的增益的倒数。

30.根据权利要求1所述的方法，其中所述和信号被采样。

31.根据权利要求1所述的方法，其中所述和信号在重叠块中被采样。

32.根据权利要求31所述的方法，其中采样由信号的最近T秒组成，并且采样速率为每秒M次，其中T*M＞1。

33.根据权利要求32所述的方法，其中T在1和4之间，M在2和8之间。

34.根据权利要求33所述的方法，其中，T＝2且M＝4。

35.根据权利要求1所述的方法，还包括：

估计下变频信号的噪声基底；

在波峰提取之前，从信号中减去所述噪声基底的度量。

36.根据权利要求35所述的方法，其中噪声基底估计包括执行移动平均。

37.根据权利要求36所述的方法，其中移动平均包括对D₁个样本的连续块求和，并计算所述块中的D₂个块的中值。

38.根据权利要求37所述的方法，其中D₁等于D₂。

39.根据权利要求1所述的方法，还包括警告操作者次传输的存在。

40.根据权利要求39所述的方法，其中警告操作者包括将音调插入到音频输出中。

41.根据权利要求39所述的方法，其中警告操作者包括在用户界面上指示次传输的存在。

42.根据权利要求39所述的方法，其中警告操作者包括指示次传输的存在的置信水平。

43.根据权利要求1所述的方法，其中所述信号包括语音通信。

44.根据权利要求43所述的方法，其中语音通信从飞机发出并且旨在由空中交通控制器接收。

45.一种用于确定在时域和信号中存在第二载波信号的方法，所述方法包括：

将和信号变换到频域；

识别所述和信号内的主载波信号；

从所述和信号内衰减主载波信号；

从衰减的和信号中提取至少一个波峰；

针对所述至少一个波峰执行对称分析以确定次传输的存在。

46.根据权利要求45所述的方法，其中识别主载波信号包括估计主载波的频率。

47.根据权利要求45所述的方法，其中识别主载波信号包括估计主载波的相位。

48.根据权利要求45所述的方法，其中估计所述和信号内的主载波的频率包括：确定最高幅度频率输出柱中的至少一个并确定波峰频率。

49.根据权利要求46所述的方法，包括将所述和信号变换到频域。

50.根据权利要求49所述的方法，其中使用包括输入柱和输出柱的离散变换来执行到频域的变换的步骤。

51.根据权利要求50所述的方法，其中通过确定至少一个最高幅度频率输出柱并确定波峰频率分量的相位来执行相位估计。

52.根据权利要求45或50所述的方法，其中确定三个最高频率输出柱，并拟合二次曲线以便内插波峰频率。

53.根据权利要求52所述的方法，其中拟合后的曲线是二次曲线。

54.根据权利要求45所述的方法，其中在下变频之后，时域采样信号的正交分量在波峰提取之前被变换到频域。

55.根据权利要求45所述的方法，其中下变频包括：将采样信号与具有与主载波的估计频率和相位相对应的频率和相位的正弦波混频。

56.根据权利要求45或49所述的方法，其中到频域的变换是傅立叶变换“FT”。

57.根据权利要求56所述的方法，其中所述傅立叶变换“FT”是快速傅立叶变换“FFT”。

58.根据权利要求45所述的方法，其中对称分析包括：

确定在中心频率以上的某一频率处的波峰的幅度与在中心频率以下的对应频率处的信号的幅度的比的测量。

59.根据权利要求58所述的方法，包括将所述比的测量与预定阈值进行比较。

60.根据权利要求58或59所述的方法，其中波峰的幅度与所述比的测量结合用于确定次传输的存在。

61.根据权利要求60所述的方法，包括：基于所述波峰的幅度和所述比的测量，产生次载波传输存在的置信度得分。

62.根据权利要求45所述的方法，其中仅在存在与主传输的载波相对应的波峰时才确定次传输的存在。

63.根据权利要求62所述的方法，其中仅在所述主载波波峰的幅度高于预定阈值时才确定次传输的存在。

64.根据权利要求62所述的方法，其中仅在所述主载波波峰的宽度低于预定频率阈值时才确定次传输的存在。

65.根据权利要求45所述的方法，其中在波峰提取之后，如果两个波峰彼此的间隔在最小频率间隔内，则在确定次载波的存在之前将所述波峰组合成单个波峰。

66.根据权利要求65所述的方法，其中最小频率间隔在5Hz和50Hz之间。

67.根据权利要求66所述的方法，其中最小频率间隔在7Hz和15Hz之间。

68.根据权利要求67所述的方法，其中最小频率间隔为10Hz。

69.根据权利要求65所述的方法，其中具有较低幅度的波峰被丢弃。

70.根据权利要求45所述的方法，其中所述和信号被抽取以减小带宽。

71.根据权利要求70所述的方法，其中对频域变换输出进行增益变换，以补偿抽取器波纹。

72.根据权利要求71所述的方法，其中增益变换是由于抽取器的幅度谱而导致的增益的倒数。

73.根据权利要求45所述的方法，其中所述和信号被采样。

74.根据权利要求45所述的方法，其中所述和信号在重叠块中被采样。

75.根据权利要求74所述的方法，其中采样由信号的最近T秒组成，并且采样速率为每秒M次，其中T*M＞1。

76.根据权利要求75所述的方法，其中T在1和4之间，M在2和8之间。

77.根据权利要求76所述的方法，其中，T＝2且M＝4。

78.根据权利要求45所述的方法，还包括：

估计下变频信号的噪声基底；

在波峰提取之前，从信号中减去所述噪声基底的度量。

79.根据权利要求78所述的方法，其中噪声基底估计包括执行移动平均。

80.根据权利要求79所述的方法，其中移动平均包括对D1个样本的连续块求和，并计算所述块中的D₂个块的中值。

81.根据权利要求80所述的方法，其中D₁等于D₂。

82.根据权利要求45所述的方法，还包括警告操作者次传输的存在。

83.根据权利要求82所述的方法，其中警告操作者包括将音调插入到音频输出中。

84.根据权利要求82所述的方法，其中警告操作者包括在用户界面上指示次传输的存在。

85.根据权利要求82所述的方法，其中警告操作者包括指示次传输的存在的置信水平。

86.根据权利要求45所述的方法，其中所述信号包括语音通信。

87.根据权利要求86所述的方法，其中语音通信从飞机发出并且旨在由空中交通控制器接收。

88.一种用于确定在包括主载波信号和次载波信号在内的时域和信号中存在次载波信号的设备，所述设备包括：

用于将和信号变换到频域的装置；

用于确定频域主载波信号的边带的共轭的装置；

用于通过使用主信号的边带的所述共轭来衰减主载波信号的装置；

用于从衰减的变换后的和信号中提取至少一个波峰的装置；以及

用于基于所述至少一个波峰确定次载波信号在所述和信号中的存在的装置。

89.根据权利要求88所述的设备，包括无线电装置。

90.根据权利要求89的设备，其中无线电装置是软件定义的无线电装置。

91.一种用于确定在时域和信号中存在第二载波信号的设备，所述设备包括：

用于将和信号变换到频域的装置；

用于识别和信号内的主载波信号的装置；

用于从和信号内衰减主载波信号的装置；

用于从衰减的和信号中提取至少一个波峰的装置；

用于针对所述至少一个波峰执行对称分析以确定次传输的存在的装置。

92.根据权利要求91所述的设备，包括无线电装置。

93.根据权利要求92所述的设备，其中无线电装置是软件定义的无线电装置。