基于matlab gui的廣播電視信號實時感知系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信號感知領(lǐng)域，特別是涉及一種基于MTLAB GUI的廣播電視信號實時 感知系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對于頻譜資源的需求越來越大，"無線頻譜枯 竭"現(xiàn)象日趨嚴重。雖然在信源編碼和信道編碼技術(shù)上已有所突破，能夠提高一定的信道 負載能力，但是仍然遠遠滯后于信息量的增長需求。因此，為了滿足無線通信流量增長的需 求，除了研究如何提高頻譜利用率以外，還需要研究如何用足頻譜資源。
[0003] 現(xiàn)有廣播電視的UHF波段中，共有DS13~DS48、36個8M帶寬的頻道用于地面電 視業(yè)務(wù)，頻率范圍從470~798MHz。雖然，廣播電視采用高功率高塔覆蓋方式，能使得地面 電視信號能快捷且安全覆蓋，但高功率高塔覆蓋方式在廣播電視的頻率規(guī)劃中產(chǎn)生了一些 "白頻譜"區(qū)，屬于無法啟用的頻譜，如何開發(fā)和利用廣播電視UHF波段的白頻譜成為了研究 執(zhí)占。 "、、；、、、〇
[0004] 頻譜感知技術(shù)是實現(xiàn)白頻譜應(yīng)用的前提和核心技術(shù)，認知用戶需要利用頻譜感知 技術(shù)偵測授權(quán)頻段的頻率空閑情況，從中找出可使用的信道。當授權(quán)用戶重新接入時，頻譜 感知技術(shù)要及時檢測到并迅速讓出占用的頻道，切換到其他空閑的頻道或中止通信，以避 免授權(quán)用戶受到有害的干擾。
[0005] 從現(xiàn)有的技術(shù)手段來看，頻譜感知技術(shù)分為單節(jié)點檢測和協(xié)作檢測。單節(jié)點檢測 是指每個認知用戶獨立進行頻譜感知并進行判斷；協(xié)作檢測是指多個認知用戶分別進行頻 譜感知后將結(jié)果匯總上報給數(shù)據(jù)中心或認知數(shù)據(jù)庫，由數(shù)據(jù)中心或認知數(shù)據(jù)庫進行綜合判 斷。單節(jié)點檢測又細分為能量檢測、匹配濾波器檢測、循環(huán)平穩(wěn)特征檢測、干擾溫度檢測等。
[0006] 匹配濾波器檢測法是各種感知技術(shù)中性能最優(yōu)的，它能使白頻譜終端獲得最佳的 輸出增益。但是匹配濾波器檢測法需要知道授權(quán)信號的先驗信息（調(diào)制方式、脈沖波型 等），在實際工程應(yīng)用中具有很大的局限性。能量檢測法實現(xiàn)最為簡單，在實際工程應(yīng)用中 使用最為廣泛。但能量檢測法往往受到信噪比的影響，在低信噪比的條件下檢測成功率不 高。循環(huán)平穩(wěn)特征檢測法不受信噪比的影響，在低信噪比的情況下也具有較高的檢測概率。 但循環(huán)平穩(wěn)特征檢測法計算復(fù)雜度高，需要的檢測時間較長。本振泄露功率檢測和干擾溫 度檢測是基于接收機的檢測，不在考慮范圍之內(nèi)。
[0007] 如何實現(xiàn)廣播電視信號的實時感知已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種基于MATLAB GUI的廣 播電視信號實時感知系統(tǒng)及方法，以實現(xiàn)對廣播電視信號的實時感知。
[0009] 為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于MATLAB⑶I的廣播電視 信號實時感知系統(tǒng)，其至少包括：載入模塊，用于獲取待檢測的廣播電視信號；頻譜感知模 塊，用于對所述待檢測的廣播電視信號進行循環(huán)平穩(wěn)特征檢測，以判定被測頻段是否被占 用；以及頻道搜索模塊，用于當被測頻段被占用，基于循環(huán)譜相關(guān)性來進行載波估計，并基 于預(yù)存的電視頻道頻率劃分信息來確定所估計出的載波所屬的頻段。
[0010] 優(yōu)選地，所述載入模塊還包括：轉(zhuǎn)換單元，用于將載入的二進制廣播電視信號轉(zhuǎn)換 為10進制廣播電視信號。
[0011] 優(yōu)選地，所述基于MATLAB⑶I的廣播電視信號實時感知系統(tǒng)還包括：信號識別模 塊，用于基于載波信息來確定所述載波所攜帶的授權(quán)信號的類型。
[0012] 本發(fā)明還提供一種基于MATLAB⑶I的廣播電視信號實時感知方法，其至少包括： 1)獲取待檢測的廣播電視信號；2)對所述待檢測的廣播電視信號進行循環(huán)平穩(wěn)特征檢測， 以判定被測頻段是否被占用；以及3)當被測頻段被占用，基于循環(huán)譜相關(guān)性來進行載波估 計，并基于預(yù)存的電視頻道頻率劃分信息來確定所估計出的載波所屬的頻段。
[0013] 優(yōu)選地，在步驟1)中還包括：將載入的二進制廣播電視信號轉(zhuǎn)換為10進制廣播電 視信號。
[0014] 優(yōu)選地，所述基于MATLAB⑶I的廣播電視信號實時感知方法還包括：基于載波信 息來確定所述載波所攜帶的授權(quán)信號的類型。
[0015] 如上所述，本發(fā)明的基于MATLAB GUI的廣播電視信號實時感知系統(tǒng)及方法，具有 以下有益效果：能實時感知廣播電視信號，可以為地面數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、補點和優(yōu)化提 供可靠參考依據(jù)，同時也可作為白頻譜應(yīng)用技術(shù)推廣的依據(jù)。
【附圖說明】
[0016] 圖1顯TK為本發(fā)明的基于MATLAB⑶I的廣播電視信號實時感知系統(tǒng)的一種優(yōu)選不 意圖。
[0017] 圖2顯TK為本發(fā)明的基于MATLAB GUI的廣播電視信號實時感知系統(tǒng)的另一種優(yōu)選 示意圖。
[0018] 圖3顯示為本發(fā)明的基于MATLAB GUI的廣播電視信號實時感知方法的流程圖。
[0019] 元件標號說明
[0020] 1 感知系統(tǒng)
[0021] 11 載入模塊
[0022] 12 頻譜感知模塊
[0023] 13 頻道搜索模塊
[0024] 14 信號識別模塊
[0025] Sl ~S3 步驟
【具體實施方式】
[0026] 以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實 施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
[0027] 請參閱圖1至圖3。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明 本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù) 目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其 組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0028] 如圖1所不，本發(fā)明提供一種基于MATLAB GUI的廣播電視信號實時感知系統(tǒng)。其 中，所述感知系統(tǒng)1設(shè)置在MATLAB⑶I平臺中，其至少包括：載入模塊11、頻譜感知模塊12、 頻道搜索模塊13。
[0029] 所述載入模塊11用于獲取待檢測的廣播電視信號。
[0030] 例如，所述載入模塊11由自身所屬的計算機設(shè)備的USB接口所連接的設(shè)備中獲取 待檢測的廣播電視信號，并載入自身所屬的MATLAB GUI平臺中。
[0031] 優(yōu)選地,所述載入模塊11還包括：轉(zhuǎn)換單元111,如圖2所示。
[0032] 若獲取的待檢測的廣播電視信號為二進制信號，則所述轉(zhuǎn)換單元111將二進制廣 播電視信號轉(zhuǎn)換為10進制廣播電視信號，以便后續(xù)處理。
[0033] 所述頻譜感知模塊12用于對所述待檢測的廣播電視信號進行循環(huán)平穩(wěn)特征檢 測，以判定被測頻段是否被占用。
[0034] 對于電視信號來說，由于其本身具備調(diào)制、編碼等因素，使其自相關(guān)函數(shù)具有周期 性，所以此類信號可歸為循環(huán)平穩(wěn)信號。循環(huán)平穩(wěn)信號在其循環(huán)頻率處具有明顯的循環(huán)譜 幅度。利用不同信號特有循環(huán)頻率處的循環(huán)幅值來完成信號的檢測，將具有很好的抗噪聲 和干擾性能。
[0035] 例如，假設(shè)一個隨機過程x(t)的均值和自相關(guān)函數(shù)具有周期性，且周期與信號周
[0041] {尺?（r)j·稱為循環(huán)自相關(guān)函數(shù)（Cyclic Autocorrelation Function, CAF)，a = m/ T (m = 0, 1，2, . . . k,...)為循環(huán)頻率（Cyclic Frequency)，m = 1時稱為基本循環(huán)頻率，α =O時，循環(huán)自相關(guān)函數(shù)就是傳統(tǒng)意義上的自相關(guān)函數(shù)。
[0042] 上式中，令 ▲
、 M 人 \ 一 /
[0046] 由連續(xù)的循環(huán)自相關(guān)函數(shù)可直接推廣到離散循環(huán)自相關(guān)函數(shù)，即得到：
[0048] 相應(yīng)的，譜相關(guān)密度函數(shù)（Spectral Correlation Function, SCF)，可以通過傅里 葉變換獲得，即：
[0050] 譜相關(guān)密度函數(shù)也可稱為循環(huán)譜密度函數(shù)（Cyclic Spectrum Density, CSD)。
[0051] 對于基于OFDM數(shù)字傳輸?shù)奈覈灾髦R產(chǎn)權(quán)的地面數(shù)字電視/地面移動多媒體 廣播（DTMB/CMMB)信號，其譜相關(guān)系數(shù)表示為：
[0053] 其中，α為OFDM數(shù)字傳輸?shù)腄TMB/CMMB信號的循環(huán)自相關(guān)函數(shù)的循環(huán)頻率， 5了（./_)為循環(huán)譜密度函數(shù)。
[0054] 判決門限為：
[0056] 其中，
所述頻譜感知模塊12基于以下方式來判斷待檢測的 DTMB/CMMB中是否有授權(quán)信號：
[0058] C1表示待測點的譜相關(guān)系數(shù)，若C1 > Cth，H1表示有授權(quán)信號存在；若C1彡Cth，H。 表示被測頻段未被占用。
[0059] 當被測頻段被占用，所述頻道搜索模塊13基于循環(huán)譜相關(guān)性來進行載波估計，并 基于預(yù)存的電視頻道頻率劃分信息來確定所估計出的載波所屬的頻段。
[0060] 針對數(shù)字電視信號和模擬電