专利名称：一种频谱感知方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种频谱感知方法和系统。
背景技术：
随着移动通信事业的快速发展，日益增长的宽带无线通信需求与有限频谱资源的矛盾日趋明显；且随着移动业务在未来飞速的发展，电信运营商将面临更严峻的频谱资源短缺问题；另一方面，一些无线系统的频谱使用在时间和地域上几乎空闲(如广播电视频段，随着广播电视系统从模拟传输向数字传输的发展，由于数字传输可以极大提高传输容量，使得很多广播电视频段长期处于空闲状态)；基于此，为了解决频谱资源紧缺的问题，CR(CognitiveRadio,认知无线电)技术已经被广泛关注；其是一种解决频谱资源紧缺的有效手段，通过认知无线电技术，无线电系统能够根据其工作环境，自适应的调整其工作参数，以满足自身需要；其与软件无线电相配合，能够实施灵活的频谱使用，并实现频谱的共享，提高频谱的使用效率。在认知无线电技术中，一般假设某授权频段上的授权系统正常工作，由认知无线电系统检测授权系统的频谱使用情况；当发现授权系统没有工作，授权频段空闲时，则认知无线电系统使 用这一授权频段，并继续检测本频段授权系统的工作状态，一旦发现授权系统重新开始工作，则认知无线电系统将退出此授权频段，并转移到新的授权频段上继续工作。在认知无线电系统的认知过程中，其频谱感知(Spectrum Sensing)通过对无线RF(射频)信号的检测来发现空闲的频谱；其频谱分析(SpectrumAnalysis)通过感知的结果和无线RF环境测量信息分析空闲频谱能够为认知无线电系统提供通信容量等；其频谱决策(Spectrum Decision)根据感知结果和分析结果来决策认知无线电系统所使用的无线参数。综上可知，频谱感知是认知无线电系统工作的先决条件。频谱感知问题实际是一个二元检测问题，假设有一授权系统(如电视系统)，在频谱感知接收端接收的授权系统信号为s(n)，噪声为v(n)，总的接收信号为x(n);假设如果授权系统在工作，则为Hl ;假设如果授权系统没有工作，则为HO ;基于此，接收信号可以分别为:
权利要求
1.一种频谱感知方法，其特征在于，包括: 认知无线电系统在一个或者多个离散的静默期内接收信号，并对接收的信号进行处理得到基带信号； 所述认知无线电系统根据所述基带信号获得检测统计量，并根据所述检测统计量确定频谱感知结果。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述认知无线电系统根据所述基带信号获得检测统计量，包括: 所述认知无线电系统通过滤波器对所述基带信号进行滤波处理，并对滤波处理后的结果进行取模处理； 所述认知无线电系统选择取模处理后的结果中的最大值，并计算取模处理后的结果的平均值； 所述认知无线电系统根据所述最大值以及所述平均值获得检测统计量。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述认知无线电系统通过滤波器对所述基带信号进行滤波处理，包括: 所述认知无线电系统对所述基带信号进行补零处理，并通过所述滤波器对补零处理后的基带信号进行滤波处理； 其中，补零个数由所述滤波器长度确定。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述信号为具有帧头加帧体结构的信号，且所述信号包括数字电视多媒体广播DTMB信号。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当信号为DTMB信号时，基带信号为DTMB基带信号X (η)，且DTMB信号对应有帧头模式ΡΝ420、帧头模式ΡΝ595、帧头模式ΡΝ945 ;所述认知无线电系统根据所述基带信号获得检测统计量，进一步包括: 所述认知无线电系统在一个离散的静默期所对应的DTMB基带信号X (η)中，任意截取M符号长度的DTMB基带信号得到X (η)，η = O，...，M ; 所述认知无线电系统将截取信号X (η)补零得到信号u (η)，并将信号u (η)分别经过三个滤波器进行滤波处理，得到滤波后的输出结果为:
6.如权利要求5所 述的方法，其特征在于，所述认知无线电系统根据所述检测统计量确定频谱感知结果，包括: 所述认知无线电系统通过所述检测统计量与判决门限进行如下判决:
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述认知无线电系统根据所述基带信号获得检测统计量，进一步包括: 所述认知无线电系统在多个离散的静默期所对应的DTMB基带信号X (η)中，得到K段相同长度的DTMB基带信号X (k) (n)，k = 0，...，Κ-1，η = 0，...，M_l，且每段信号长度为M ; 所述认知无线电系统按照对一个离散的静默期所对应的DTMB基带信号X (η)的处理方式，对K段DTMB基带信号中的每段DTMB基带信号分别进行处理，得到对应的3*Κ个检测统计量; 所述认知无线电系统根据所述检测统计量确定频谱感知结果，包括: 所述认知无线电系统按照对一个离散的静默期所对应的检测统计量进行判决的处理方式，对所述3*Κ个检测统计量进行判决，以得至IJ 3*Κ个判决结果D(1’k)、D(2’k)、D(3’k)，k =O，...，K-1 ； 所述认知无线电系统将所述3*κ个判决结果D(1’k)、D(2’k)、D(3’k)进行逻辑OR合并，得到判决结果D = OR(Dak))，i = 1，2，3，k = 0，…，K-1，并基于判决结果D确定频谱感知结果O
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当信号为DTMB信号时，基带信号为DTMB基带信号X (η)，且DTMB信号对应有帧头模式ΡΝ420、帧头模式ΡΝ595、帧头模式ΡΝ945 ;所述认知无线电系统根据所述基带信号获得检测统计量，进一步包括:所述认知无线电系统在多个离散的静默期所对应的DTMB基带信号X (η)中，得到K段相同长度的DTMB基带信号X (k) (n)，k = O，...，Κ-1，η = O，...，M_l，且每段信号长度为M ; 所述认知无线电系统将DTMB基带信号x(k) (η)补零得到信号u(k) (η)，并将信号u(k) (η)分别经过三个滤波器进行滤波处理，得到滤波后的输出结果为:
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述认知无线电系统根据所述检测统计量确定频谱感知结果，包括: 所述认知无线电系统通过所述检测统计量与判决门限进行如下判决:
10.如权利要求5或8所述的方法，其特征在于，所述滤波器的抽头系数为整个帧头序列或部分帧头序列的函数，且所述滤波器的抽头系数具体为: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，帧头模式PN420的帧头符号序列为Spn420 (η)，η = 0，...，419 ;帧头模式ΡΝ595的帧头符号序列为Spn595 (η), η = O,...，594;帧头模式PN945的帧头符号序列为sPN945 (η), η=O,...,944。
11.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在时分同步码分多址长期演进TD-LTE系统中，所述一个或者多个离散的静默期具体为TD-LTE系统的一个或者多个保护时隙GP ;或者，为一个或者多个离散的TD-LTE静默子帧。
12.—种频谱感知系统，其特征在于，包括: 第一获取模块，用于在一个或者多个离散的静默期内接收信号，并对接收的信号进行处理得到基带信号； 第二获取模块，用于根据所述基带信号获得检测统计量； 确定模块，用于根据所述检测统计量确定频谱感知结果。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于， 所述第二获取模块，具体用于通过滤波器对所述基带信号进行滤波处理，并对滤波处理后的结果进行取模处理；选择取模处理后的结果中的最大值，并计算取模处理后的结果的平均值；以及根据所述最大值以及所述平均值获得检测统计量。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于， 所述第二获取模块，进一步用于对所述基带信号进行补零处理，并通过所述滤波器对补零处理后的基带信号进行滤波处理； 其中，补零个数由所述滤波器长度确定。
15.如权利要求12-14任一项所述的系统，其特征在于，所述信号为具有帧头加帧体结构的信号，且所述信号包括数字电视多媒体广播DTMB信号。
16.如权利要求14所述的系统，其特征在于，当信号为DTMB信号时，基带信号为DTMB基带信号X (η)，且DTMB信号对应有帧头模式ΡΝ420、帧头模式ΡΝ595、帧头模式ΡΝ945 ； 所述第二获取模块，进一步用于在一个离散的静默期所对应的DTMB基带信号X (η)中，任意截取M符号长度的DTMB基带信号得到X (η)，η = O，...，M ; 将截取信号X (η)补零得到信号u (η)，并将信号u (η)分别经过三个滤波器进行滤波处理，得到滤波后的输出结果为:
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于， 所述确定模块，进一步用于通过所述检测统计量与判决门限进行如下判决:
18.如权利要求17所述的系统，其特征在于， 所述第二获取模块，进一步用于在多个离散的静默期所对应的DTMB基带信号X (η)中，得到K段相同长度的DTMB基带信号x(k) (n)，k = 0，...Κ-1，η = 0，...，Μ_1，且每段信号长度为Μ; 按照对一个离散的静默期所对应的DTMB基带信号X (η)的处理方式，对K段DTMB基带信号中的每段DTMB基带信号分别进行处理，得到对应的3*Κ个检测统计量； 所述确定模块，进一步用于按照对一个离散的静默期所对应的检测统计量进行判决的处理方式，对所述3*Κ个检测统计量进行判决，以得到3*Κ个判决结果0(1’15)、0(2’15)、0(3’15)，1^=O,..., K-1 ； 将所述3*Κ个判决结果Da’k)、D(2’k)、D(3’k)进行逻辑OR合并，得到判决结果D = OR(Da'k))，i = 1，2，3，k = 0，...，K-1，并基于判决结果D确定频谱感知结果。
19.如权利要求14所述的系统，其特征在于，当信号为DTMB信号时，基带信号为DTMB基带信号X (η)，且DTMB信号对应有帧头模式ΡΝ420、帧头模式ΡΝ595、帧头模式ΡΝ945 ； 所述第二获取模块，进一步用于在多个离散的静默期所对应的DTMB基带信号X (η)中，得到K段相同长度的DTMB基带信号χω (n), k = O,..., K-Ln = O,..., M_l，且每段信号长度为Μ; 将DTMB基带信号x(k) (η)补零得到信号u(k) (η)，并将信号u(k) (η)分别经过三个滤波器进行滤波处理，得到滤波后的输出结果为:
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于， 所述确定模块，进一步用于通过所述检测统计量与判决门限进行如下判决:
21.如权利要求16或19所述的系统，其特征在于，所述滤波器的抽头系数为整个帧头序列或部分帧头序列的函数，且所述滤波器的抽头系数具体为:
22.如权利要求12-14任一项所述的系统，其特征在于，在时分同步码分多址长期演进TD-LTE系统中，所述一个或者多个离散的静默期具体为TD-LTE系统的一个或者多个保护时隙GP ;或者，为一个或者多个离散的TD-LTE静默子帧。
全文摘要
本发明公开了一种频谱感知方法和系统，该方法包括认知无线电系统在一个或者多个离散的静默期内接收信号，并对接收的信号进行处理得到基带信号；所述认知无线电系统根据所述基带信号获得检测统计量，并根据所述检测统计量确定频谱感知结果。本发明实施例中，频谱感知方法可以在一定的干扰环境下获得稳健的检测性能，且检测性能较高；能够在较短的时间内完成频谱感知，从而节省检测的时间开销；且能够在离散的多个静默期内完成频谱感知的检测，从而更灵活的适用于各种认知无线电系统。
文档编号H04B17/00GK103209032SQ20121000872
公开日2013年7月17日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者蒋成钢, 白文岭, 李媛媛, 杨宇 申请人:电信科学技术研究院