專利名稱：一種頻譜感知方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種頻譜感知方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著移動通信事業(yè)的快速發(fā)展，日益增長的寬帶無線通信需求與有限頻譜資源的矛盾日趨明顯；且隨著移動業(yè)務(wù)在未來飛速的發(fā)展，電信運營商將面臨更嚴(yán)峻的頻譜資源短缺問題；另一方面，一些無線系統(tǒng)的頻譜使用在時間和地域上幾乎空閑(如廣播電視頻段，隨著廣播電視系統(tǒng)從模擬傳輸向數(shù)字傳輸?shù)陌l(fā)展，由于數(shù)字傳輸可以極大提高傳輸容量，使得很多廣播電視頻段長期處于空閑狀態(tài))；基于此，為了解決頻譜資源緊缺的問題，CR(CognitiveRadio,認(rèn)知無線電)技術(shù)已經(jīng)被廣泛關(guān)注；其是一種解決頻譜資源緊缺的有效手段，通過認(rèn)知無線電技術(shù)，無線電系統(tǒng)能夠根據(jù)其工作環(huán)境，自適應(yīng)的調(diào)整其工作參數(shù)，以滿足自身需要；其與軟件無線電相配合，能夠?qū)嵤╈`活的頻譜使用，并實現(xiàn)頻譜的共享，提高頻譜的使用效率。在認(rèn)知無線電技術(shù)中，一般假設(shè)某授權(quán)頻段上的授權(quán)系統(tǒng)正常工作，由認(rèn)知無線電系統(tǒng)檢測授權(quán)系統(tǒng)的頻譜使用情況；當(dāng)發(fā)現(xiàn)授權(quán)系統(tǒng)沒有工作，授權(quán)頻段空閑時，則認(rèn)知無線電系統(tǒng)使 用這一授權(quán)頻段，并繼續(xù)檢測本頻段授權(quán)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)授權(quán)系統(tǒng)重新開始工作，則認(rèn)知無線電系統(tǒng)將退出此授權(quán)頻段，并轉(zhuǎn)移到新的授權(quán)頻段上繼續(xù)工作。在認(rèn)知無線電系統(tǒng)的認(rèn)知過程中，其頻譜感知(Spectrum Sensing)通過對無線RF(射頻)信號的檢測來發(fā)現(xiàn)空閑的頻譜；其頻譜分析(SpectrumAnalysis)通過感知的結(jié)果和無線RF環(huán)境測量信息分析空閑頻譜能夠為認(rèn)知無線電系統(tǒng)提供通信容量等；其頻譜決策(Spectrum Decision)根據(jù)感知結(jié)果和分析結(jié)果來決策認(rèn)知無線電系統(tǒng)所使用的無線參數(shù)。綜上可知，頻譜感知是認(rèn)知無線電系統(tǒng)工作的先決條件。頻譜感知問題實際是一個二元檢測問題，假設(shè)有一授權(quán)系統(tǒng)(如電視系統(tǒng))，在頻譜感知接收端接收的授權(quán)系統(tǒng)信號為s(n)，噪聲為v(n)，總的接收信號為x(n);假設(shè)如果授權(quán)系統(tǒng)在工作，則為Hl ;假設(shè)如果授權(quán)系統(tǒng)沒有工作，則為HO ;基于此，接收信號可以分別為:
權(quán)利要求
1.一種頻譜感知方法，其特征在于，包括: 認(rèn)知無線電系統(tǒng)在一個或者多個離散的靜默期內(nèi)接收信號，并對接收的信號進行處理得到基帶信號； 所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)根據(jù)所述基帶信號獲得檢測統(tǒng)計量，并根據(jù)所述檢測統(tǒng)計量確定頻譜感知結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)根據(jù)所述基帶信號獲得檢測統(tǒng)計量，包括: 所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)通過濾波器對所述基帶信號進行濾波處理，并對濾波處理后的結(jié)果進行取模處理； 所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)選擇取模處理后的結(jié)果中的最大值，并計算取模處理后的結(jié)果的平均值； 所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)根據(jù)所述最大值以及所述平均值獲得檢測統(tǒng)計量。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)通過濾波器對所述基帶信號進行濾波處理，包括: 所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)對所述基帶信號進行補零處理，并通過所述濾波器對補零處理后的基帶信號進行濾波處理； 其中，補零個數(shù)由所述濾波器長度確定。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，所述信號為具有幀頭加幀體結(jié)構(gòu)的信號，且所述信號包括數(shù)字電視多媒體廣播DTMB信號。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，當(dāng)信號為DTMB信號時，基帶信號為DTMB基帶信號X (η)，且DTMB信號對應(yīng)有幀頭模式ΡΝ420、幀頭模式ΡΝ595、幀頭模式ΡΝ945 ;所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)根據(jù)所述基帶信號獲得檢測統(tǒng)計量，進一步包括: 所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)在一個離散的靜默期所對應(yīng)的DTMB基帶信號X (η)中，任意截取M符號長度的DTMB基帶信號得到X (η)，η = O，...，M ; 所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)將截取信號X (η)補零得到信號u (η)，并將信號u (η)分別經(jīng)過三個濾波器進行濾波處理，得到濾波后的輸出結(jié)果為:
6.如權(quán)利要求5所 述的方法，其特征在于，所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)根據(jù)所述檢測統(tǒng)計量確定頻譜感知結(jié)果，包括: 所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)通過所述檢測統(tǒng)計量與判決門限進行如下判決:
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)根據(jù)所述基帶信號獲得檢測統(tǒng)計量，進一步包括: 所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)在多個離散的靜默期所對應(yīng)的DTMB基帶信號X (η)中，得到K段相同長度的DTMB基帶信號X (k) (n)，k = 0，...，Κ-1，η = 0，...，M_l，且每段信號長度為M ; 所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)按照對一個離散的靜默期所對應(yīng)的DTMB基帶信號X (η)的處理方式，對K段DTMB基帶信號中的每段DTMB基帶信號分別進行處理，得到對應(yīng)的3*Κ個檢測統(tǒng)計量; 所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)根據(jù)所述檢測統(tǒng)計量確定頻譜感知結(jié)果，包括: 所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)按照對一個離散的靜默期所對應(yīng)的檢測統(tǒng)計量進行判決的處理方式，對所述3*Κ個檢測統(tǒng)計量進行判決，以得至IJ 3*Κ個判決結(jié)果D(1’k)、D(2’k)、D(3’k)，k =O，...，K-1 ； 所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)將所述3*κ個判決結(jié)果D(1’k)、D(2’k)、D(3’k)進行邏輯OR合并，得到判決結(jié)果D = OR(Dak))，i = 1，2，3，k = 0，…，K-1，并基于判決結(jié)果D確定頻譜感知結(jié)果O
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，當(dāng)信號為DTMB信號時，基帶信號為DTMB基帶信號X (η)，且DTMB信號對應(yīng)有幀頭模式ΡΝ420、幀頭模式ΡΝ595、幀頭模式ΡΝ945 ;所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)根據(jù)所述基帶信號獲得檢測統(tǒng)計量，進一步包括:所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)在多個離散的靜默期所對應(yīng)的DTMB基帶信號X (η)中，得到K段相同長度的DTMB基帶信號X (k) (n)，k = O，...，Κ-1，η = O，...，M_l，且每段信號長度為M ; 所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)將DTMB基帶信號x(k) (η)補零得到信號u(k) (η)，并將信號u(k) (η)分別經(jīng)過三個濾波器進行濾波處理，得到濾波后的輸出結(jié)果為:
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)根據(jù)所述檢測統(tǒng)計量確定頻譜感知結(jié)果，包括: 所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)通過所述檢測統(tǒng)計量與判決門限進行如下判決:
10.如權(quán)利要求5或8所述的方法，其特征在于，所述濾波器的抽頭系數(shù)為整個幀頭序列或部分幀頭序列的函數(shù)，且所述濾波器的抽頭系數(shù)具體為:hpN42o (L —I) = Spn42O ⑴，1 = 0，...L，其 L = 164hpN595 (L _1) = Spn595 ⑴，1 = 0，...L，其 L = 594hpN945 (L —I) = Spn945 ⑴，1 = 0，...L，其 L = 433或者，hpN42o (L _1) = Spn42O ⑴，1 = 0，...L，其 L = 419hpN595 (L _1) = Spn595 ⑴，1 = 0，...L，其 L = 594hpN945 (L3-1) = Spn945 (I) , I = O,...L3,其 L = 944 其中，幀頭模式PN420的幀頭符號序列為Spn420 (η)，η = 0，...，419 ;幀頭模式ΡΝ595的幀頭符號序列為Spn595 (η), η = O,...，594;幀頭模式PN945的幀頭符號序列為sPN945 (η), η=O,...,944。
11.如權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，在時分同步碼分多址長期演進TD-LTE系統(tǒng)中，所述一個或者多個離散的靜默期具體為TD-LTE系統(tǒng)的一個或者多個保護時隙GP ;或者，為一個或者多個離散的TD-LTE靜默子幀。
12.—種頻譜感知系統(tǒng)，其特征在于，包括: 第一獲取模塊，用于在一個或者多個離散的靜默期內(nèi)接收信號，并對接收的信號進行處理得到基帶信號； 第二獲取模塊，用于根據(jù)所述基帶信號獲得檢測統(tǒng)計量； 確定模塊，用于根據(jù)所述檢測統(tǒng)計量確定頻譜感知結(jié)果。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述第二獲取模塊，具體用于通過濾波器對所述基帶信號進行濾波處理，并對濾波處理后的結(jié)果進行取模處理；選擇取模處理后的結(jié)果中的最大值，并計算取模處理后的結(jié)果的平均值；以及根據(jù)所述最大值以及所述平均值獲得檢測統(tǒng)計量。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述第二獲取模塊，進一步用于對所述基帶信號進行補零處理，并通過所述濾波器對補零處理后的基帶信號進行濾波處理； 其中，補零個數(shù)由所述濾波器長度確定。
15.如權(quán)利要求12-14任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號為具有幀頭加幀體結(jié)構(gòu)的信號，且所述信號包括數(shù)字電視多媒體廣播DTMB信號。
16.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)信號為DTMB信號時，基帶信號為DTMB基帶信號X (η)，且DTMB信號對應(yīng)有幀頭模式ΡΝ420、幀頭模式ΡΝ595、幀頭模式ΡΝ945 ； 所述第二獲取模塊，進一步用于在一個離散的靜默期所對應(yīng)的DTMB基帶信號X (η)中，任意截取M符號長度的DTMB基帶信號得到X (η)，η = O，...，M ; 將截取信號X (η)補零得到信號u (η)，并將信號u (η)分別經(jīng)過三個濾波器進行濾波處理，得到濾波后的輸出結(jié)果為:
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述確定模塊，進一步用于通過所述檢測統(tǒng)計量與判決門限進行如下判決:
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述第二獲取模塊，進一步用于在多個離散的靜默期所對應(yīng)的DTMB基帶信號X (η)中，得到K段相同長度的DTMB基帶信號x(k) (n)，k = 0，...Κ-1，η = 0，...，Μ_1，且每段信號長度為Μ; 按照對一個離散的靜默期所對應(yīng)的DTMB基帶信號X (η)的處理方式，對K段DTMB基帶信號中的每段DTMB基帶信號分別進行處理，得到對應(yīng)的3*Κ個檢測統(tǒng)計量； 所述確定模塊，進一步用于按照對一個離散的靜默期所對應(yīng)的檢測統(tǒng)計量進行判決的處理方式，對所述3*Κ個檢測統(tǒng)計量進行判決，以得到3*Κ個判決結(jié)果0(1’15)、0(2’15)、0(3’15)，1^=O,..., K-1 ； 將所述3*Κ個判決結(jié)果Da’k)、D(2’k)、D(3’k)進行邏輯OR合并，得到判決結(jié)果D = OR(Da'k))，i = 1，2，3，k = 0，...，K-1，并基于判決結(jié)果D確定頻譜感知結(jié)果。
19.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)信號為DTMB信號時，基帶信號為DTMB基帶信號X (η)，且DTMB信號對應(yīng)有幀頭模式ΡΝ420、幀頭模式ΡΝ595、幀頭模式ΡΝ945 ； 所述第二獲取模塊，進一步用于在多個離散的靜默期所對應(yīng)的DTMB基帶信號X (η)中，得到K段相同長度的DTMB基帶信號χω (n), k = O,..., K-Ln = O,..., M_l，且每段信號長度為Μ; 將DTMB基帶信號x(k) (η)補零得到信號u(k) (η)，并將信號u(k) (η)分別經(jīng)過三個濾波器進行濾波處理，得到濾波后的輸出結(jié)果為:
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述確定模塊，進一步用于通過所述檢測統(tǒng)計量與判決門限進行如下判決:
21.如權(quán)利要求16或19所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波器的抽頭系數(shù)為整個幀頭序列或部分幀頭序列的函數(shù)，且所述濾波器的抽頭系數(shù)具體為:
22.如權(quán)利要求12-14任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，在時分同步碼分多址長期演進TD-LTE系統(tǒng)中，所述一個或者多個離散的靜默期具體為TD-LTE系統(tǒng)的一個或者多個保護時隙GP ;或者，為一個或者多個離散的TD-LTE靜默子幀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種頻譜感知方法和系統(tǒng)，該方法包括認(rèn)知無線電系統(tǒng)在一個或者多個離散的靜默期內(nèi)接收信號，并對接收的信號進行處理得到基帶信號；所述認(rèn)知無線電系統(tǒng)根據(jù)所述基帶信號獲得檢測統(tǒng)計量，并根據(jù)所述檢測統(tǒng)計量確定頻譜感知結(jié)果。本發(fā)明實施例中，頻譜感知方法可以在一定的干擾環(huán)境下獲得穩(wěn)健的檢測性能，且檢測性能較高；能夠在較短的時間內(nèi)完成頻譜感知，從而節(jié)省檢測的時間開銷；且能夠在離散的多個靜默期內(nèi)完成頻譜感知的檢測，從而更靈活的適用于各種認(rèn)知無線電系統(tǒng)。
文檔編號H04B17/00GK103209032SQ20121000872
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者蔣成鋼, 白文嶺, 李媛媛, 楊宇 申請人:電信科學(xué)技術(shù)研究院