專利名稱：通過測(cè)量功率譜密度(psd)和循環(huán)譜檢測(cè)包含正弦波成分的信號(hào)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及通信系統(tǒng)，更具體而言涉及無線系統(tǒng)，例如地面廣 播、蜂窩、無線保真(Wi-Fi)、衛(wèi)星等等。
背景技術(shù)：
近來，認(rèn)知無線電(Cognitive Radio， CR)(例如，參見J. Mitola III, "Cognitive Radio: An Integrated Agent Architecture for Software Defined Radio," Ph.D. Thesis, Royal Institute of Technology, Sweden, May 2000)已被
提出來實(shí)現(xiàn)協(xié)商的或者說機(jī)會(huì)性的譜共享，以為無線譜稀缺的問題提供一 種可行的解決方案。為了適當(dāng)?shù)夭僮鰿R，重要的是執(zhí)行譜感測(cè)，即，能 夠在獲得許可的信號(hào)所被分配的頻段中檢測(cè)到這些信號(hào)。結(jié)果，譜感測(cè)成 為了 CR的核心技術(shù)之一。執(zhí)行譜感測(cè)的最有挑戰(zhàn)性的部分是在信噪比 (SNR)極低的情況下感測(cè)信號(hào)。
為此，IEEE 802.22標(biāo)準(zhǔn)組中正在研究無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Wireless Regional Area Network, WRAN)系統(tǒng)。WRAN系統(tǒng)意圖在無干擾的基礎(chǔ) 上利用TV譜中的未被使用的電視(TV)廣播信道，從而，作為主要目 標(biāo)，以與為城市和市郊地區(qū)服務(wù)的寬帶接入技術(shù)的性能水平類似的性能水 平，來滿足鄉(xiāng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)以及低人口密度的服務(wù)水平低下的市場(chǎng)。此 外，在有譜可用的情況下，WRAN系統(tǒng)還可能能夠擴(kuò)展來為人口較密集的 區(qū)域服務(wù)。由于WRAN系統(tǒng)的一個(gè)目標(biāo)是不干擾TV廣播，因此一個(gè)關(guān)鍵 步驟是健壯且準(zhǔn)確地感測(cè)存在于由WRAN所服務(wù)的區(qū)域(WRAN區(qū)域) 中的獲得許可的TV信號(hào)。例如，為了感測(cè)ATSC DTV (高級(jí)電視系統(tǒng)委 會(huì)員數(shù)字電視)廣播信號(hào)的存在，在SNR為-20.8 dB時(shí)，以0.1的假警報(bào) 概率為條件，漏檢概率應(yīng)當(dāng)不超過O.l。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的原理， 一種裝置通過以下操作來執(zhí)行譜感測(cè)對(duì)所接收 信號(hào)進(jìn)行下變頻；對(duì)經(jīng)下變頻的所接收信號(hào)進(jìn)行抽選；以及在經(jīng)抽選的信
號(hào)中檢測(cè)能量峰。
在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，該裝置是無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(WRAN) 接收機(jī)。該WRAN接收機(jī)包括下變頻器，用于對(duì)所接收信號(hào)進(jìn)行下變 頻以提供經(jīng)下變頻的信號(hào)；抽選器，用于對(duì)經(jīng)下變頻的信號(hào)進(jìn)行抽選以提 供經(jīng)抽選的信號(hào)；以及檢測(cè)器，作為經(jīng)抽選的信號(hào)的功率譜密度(PSD) 的函數(shù)，執(zhí)行對(duì)在用ATSCDTV廣播信號(hào)的譜感測(cè)。
在本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例中，該裝置是無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(WRAN) 接收機(jī)。該WRAN接收機(jī)包括下變頻器，用于對(duì)所接收信號(hào)進(jìn)行下變 頻以提供經(jīng)下變頻的信號(hào)；抽選器，用于對(duì)經(jīng)下變頻的信號(hào)進(jìn)行抽選以提 供經(jīng)抽選的信號(hào)；以及檢測(cè)器，作為經(jīng)抽選的信號(hào)的循環(huán)譜(cyclic spectrum)的函數(shù)，執(zhí)行對(duì)在用ATSC DTV廣播信號(hào)的譜感—測(cè)。
鑒于以上內(nèi)容，并且通過閱讀詳細(xì)描述將會(huì)清楚，其他實(shí)施例和特征 也是可能的，并且落在本發(fā)明的原理內(nèi)。


圖l示出了表l，其列出了電視(TV)信道； 圖2禾卩3示出了 ATSC DTV信號(hào)的格式； 圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)的ATSC場(chǎng)同步檢測(cè)器； 圖5示了根據(jù)本發(fā)明原理的示例性WRAN系統(tǒng)；
圖6-7示出了用于圖5的WRAN系統(tǒng)中的根據(jù)本發(fā)明原理的示例性流 程圖；并且
圖8-9示出了根據(jù)本發(fā)明原理的示例性信號(hào)檢測(cè)器。
具體實(shí)施例方式
除了創(chuàng)造性思想之外，附圖中所示的要素是公知的并且不會(huì)被詳細(xì)描 述。另外，假定已熟悉電視廣播、接收機(jī)和視頻編碼，并且這里不對(duì)其做詳細(xì)描述。例如，除了創(chuàng)造性思想之外，假定已熟悉對(duì)于諸如NTSC (國(guó)
家電視系統(tǒng)委員會(huì))、PAL (逐行倒相)、SECAM (順序傳送與存儲(chǔ)彩色 電視系統(tǒng))和ATSC (高級(jí)電視系統(tǒng)委員會(huì))(ATSC)之類的TV標(biāo)準(zhǔn)的 當(dāng)前和提出的推薦。關(guān)于ATSC廣播信號(hào)的更多信息可在以下ATSC標(biāo)準(zhǔn) 中找到數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)(A/53)，修訂本C，包括修正No. 1和勘誤表No. 1， Doc. A/53C; 以及i ecowmewi/ed ZVacrice.. Gw/de Zo //ze t/ye o/ ,/ e JJ5"C D/g"fl/re/ev&ow &cmJa^/(A/54)。同樣，除了創(chuàng)造性思想之外，假定了諸 如八電平殘留邊帶(8-VSB)、正交幅度調(diào)制(QAM)、正交頻分復(fù)用 (OFDM)或編碼OFDM ( COFDM )之類的傳輸思想以及諸如射頻 (RF)前端之類的接收機(jī)元件或者諸如低噪聲塊、調(diào)諧器以及解調(diào)器、相 關(guān)器、漏積分器和平方器之類的接收機(jī)部件。類似地，除了創(chuàng)造性思想之 外，用于生成傳輸比特流的格式化和編碼方法(例如，運(yùn)動(dòng)圖片專家組 (MPEG) -2系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)(ISO/IEC 13818-1))是公知的并且在這里不做描 述。還應(yīng)當(dāng)注意，創(chuàng)造性思想可利用傳統(tǒng)的編程技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)的編程 技術(shù)在這里同樣不做描述。最后，附圖中相似的標(biāo)號(hào)表示類似的要素。
美國(guó)的TV譜在圖1的表1中示出，該表提供了甚高頻(VHF)和超 高頻(UHF)頻帶中的TV信道的列表。對(duì)于每個(gè)TV信道，示出了所分 配的頻帶的相應(yīng)下邊緣。例如，TV信道2開始于54MHz (兆赫茲)，TV 信道37開始于608 MHz，并且TV信道68開始于794 MHz，等等。如現(xiàn) 有技術(shù)中已知的，每個(gè)TV信道或頻帶占用6MHz的帶寬。這樣，TV信 道2覆蓋54 MHz到60 MHz的頻譜(或范圍)，TV信道37覆蓋從608 MHz到614 MHz的頻帶，并且TV信道68覆蓋從794 MHz到800 MHz的 頻帶，等等。在本說明書的上下文中，TV廣播信號(hào)是"寬帶"信號(hào)。如 前所述，WRAN系統(tǒng)利用了 TV譜中的未被使用的電視(TV)廣播信道。 為此，WRAN系統(tǒng)執(zhí)行"信道感測(cè)"，以確定這些TV信道中的哪些在 WRAN區(qū)域中是實(shí)際活動(dòng)的(或者說是"在用的"(incumbent))，以 便確定TV譜中實(shí)際可供WRAN系統(tǒng)使用的部分。
在此示例中，假定每個(gè)TV信道與一相應(yīng)的ATSC廣播信號(hào)相關(guān)聯(lián)。 ATSC廣播信號(hào)在這里也被稱為數(shù)字TV (DTV)信號(hào)。ATSC信號(hào)的格式在圖2和3中示出。DTV數(shù)據(jù)被利用8-VSB (殘留邊帶)來加以調(diào)制并且 被以數(shù)據(jù)段的形式發(fā)送。ATSC數(shù)據(jù)段在圖2中示出。ATSC數(shù)據(jù)段由832 個(gè)符號(hào)構(gòu)成4個(gè)符號(hào)用于數(shù)據(jù)段同步，828個(gè)符號(hào)用于數(shù)據(jù)符號(hào)。從圖2 中可以觀察到，數(shù)據(jù)段同步被插在每個(gè)數(shù)據(jù)段的開頭處，并且是代表二進(jìn) 制1001模式的兩電平(二進(jìn)制)四符號(hào)序列，就8-VSB符號(hào)而言這對(duì)應(yīng) 于[5 -5 -5 5]。多個(gè)數(shù)據(jù)段(313段)構(gòu)成一 ATSC數(shù)據(jù)場(chǎng)，其包括總共 260,416個(gè)符號(hào)(832 x 313)。數(shù)據(jù)場(chǎng)中的第一數(shù)據(jù)段被稱為場(chǎng)同步段。 場(chǎng)同步段的結(jié)構(gòu)在圖3中示出，其中每個(gè)符號(hào)代表一比特?cái)?shù)據(jù)(兩電 平)。在場(chǎng)同步段中，511比特的偽隨機(jī)序列(PN511)緊跟在數(shù)據(jù)段同 步之后^在PN511序列之后，存在三個(gè)相同、串接在一起的63比特偽隨 機(jī)序列(PN63)，其中每隔一個(gè)數(shù)據(jù)場(chǎng)，第二PN63序列就被反轉(zhuǎn)。
數(shù)據(jù)段同步和場(chǎng)同步代表了 ATSC廣播信號(hào)的簽名信號(hào)。例如，在所 接收的信號(hào)中對(duì)數(shù)據(jù)段同步模式的檢測(cè)可用于將所接收信號(hào)識(shí)別為ATSC 廣播信號(hào)。因此，為了提高在極低信噪比(SNR)環(huán)境中檢測(cè)ATSC廣播 信號(hào)的準(zhǔn)確度，嵌入在ATSC DTV信號(hào)內(nèi)的數(shù)據(jù)段同步符號(hào)和場(chǎng)同步符號(hào) 可用于提高檢測(cè)概率，同時(shí)降低假警報(bào)概率。圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)的場(chǎng)同 步檢測(cè)器。圖4的場(chǎng)同步檢測(cè)器包括下變頻器55、匹配濾波器60、元件 65以及檢峰器70。下變頻器55在模擬或數(shù)字域中將所接收信號(hào)54下變頻 到基帶(例如，在10.7662 MHz的標(biāo)稱符號(hào)率或者該符號(hào)率的兩倍下，該 信號(hào)以數(shù)字樣本的形式存在)。所得到的基帶信號(hào)56被施加到匹配濾波 器60。后者被匹配到二進(jìn)制序列，即上述的PN511或PN511加PN63，以 識(shí)別所接收信號(hào)是否是ATSC廣播信號(hào)。例如，用YO表示四符號(hào)段同步 序列，Y1表示PN511序列，Y2表示PN63序列，并且Y3表示具有63個(gè) 零值符號(hào)的序列。然后，用序列Z:[YO, Yl， Y2, Y3， Y2]表示這些序列的 串接。使用Y3 (全零序列)的原因是中間的PN63序列每隔一場(chǎng)被反轉(zhuǎn)。 很明顯，其他形式的序列Z也可用于檢測(cè)ATSC DTV信號(hào)，比如Z = [Y0, Yl]、 Z二[Y0,Y1,Y2]或者Z-[Y0,Y1，Y3,Y3,Y2]等等。因此，匹配濾波 器60是匹配到二進(jìn)制序列Z的濾波器，g卩，該濾波器的沖擊響應(yīng)為[z(n), z(n-l),…，Z(l)]，如果Z被表示為[z(l), z(2)， ...， z(n)]的話。應(yīng)當(dāng)注意，如果采樣率是符號(hào)率的兩倍，則Z序列將被修改為[z(l), 0, z(2), 0, z(3),…，0, z(n)]，其中零值符號(hào)被插入在Z序列的符號(hào)之間。在匹配濾波器60之 后，取信號(hào)的幅度(65)(或者更容易地，以I2 + Q2的形式取幅度的平 方，其中I和Q分別是從匹配濾波器60輸出的信號(hào)的同相和正交分 量)。該幅度值(66)被施加到檢峰器70，檢峰器70確定是否存在突出 的峰。如果存在突出的峰，則認(rèn)為存在ATSC廣播信號(hào)，并且檢峰器70 經(jīng)由信號(hào)71來表明ATSC廣播信號(hào)的存在。
不同于上述檢測(cè)器方法，其他方法可用于執(zhí)行對(duì)在用信號(hào)的譜感測(cè)。 如下所述，根據(jù)本發(fā)明的原理，所接收信號(hào)的功率譜密度(PSD)和所接 收信號(hào)的循環(huán)譜可用于執(zhí)行對(duì)在用信號(hào)的譜感測(cè)。
正弦波的功率譜密度(PSD)函數(shù)由狄拉克5函數(shù)構(gòu)成，例如<formula>formula see original document page 8</formula>
狄拉克s函數(shù)具有這樣一種屬性，即該函數(shù)的能量集中于一個(gè)點(diǎn)，從而當(dāng) 信號(hào)包括正弦函數(shù)時(shí)，信號(hào)的PSD包含高幅度的峰。另外，對(duì)于具有相同 信號(hào)能量的信號(hào)，正弦波更容易識(shí)別，因?yàn)樵谄銹SD上具有顯著的峰。因 此，對(duì)于包含正弦的信號(hào)，可通過檢測(cè)信號(hào)的PSD上的峰來執(zhí)行譜感測(cè)。 令x(/)為頻率為Q!的有限強(qiáng)度正弦波分量與加性白高斯噪聲 (AWGN) w(O的加和，<formula>formula see original document page 8</formula>
還假定w^是零均值的，并且vvG)的自相關(guān)函數(shù)為<formula>formula see original document page 8</formula>
<formula>formula see original document page 8</formula>
4 (4) 另夕卜，x(,)的循環(huán)譜(關(guān)于循環(huán)譜的背景信息，例如請(qǐng)參見W. A. Gardner, "Exploitation of Spectral Redundancy in Cyclostationary Signals," 5Vgwa/尸race肌'wg Magazz力e， Vol. 8, No. 2， pp. 14-36, April 1991)為
， 2
4
丄
0
對(duì)于a = ±2/0 其他
(5)
對(duì)于式(5)，當(dāng)在理想情況下循環(huán)頻率a-士2/o時(shí)，噪聲不對(duì)40的 循環(huán)譜做出貢獻(xiàn)。因此，根據(jù)本發(fā)明的原理，通過在信號(hào)的循環(huán)譜上檢測(cè) 峰來執(zhí)行譜感測(cè)可能比利用PSD來進(jìn)行譜感測(cè)更好。
然而，使用信號(hào)的PSD和循環(huán)譜需要對(duì)譜成分進(jìn)行精確的測(cè)量。如前 所述，狄拉克5函數(shù)具有這樣的良好屬性，即該函數(shù)的能量集中于一點(diǎn)。 然而，測(cè)量方法的頻率分辨率(針對(duì)PSD)或者循環(huán)頻率分辨率(針對(duì)循 環(huán)譜)需要足夠高，以便在特定的頻率或循環(huán)頻率處分辨出峰。應(yīng)當(dāng)注 意，對(duì)高分辨率的需求主要源于由于發(fā)送機(jī)的振蕩器和相應(yīng)接收機(jī)的振蕩 器之間的失配而造成的頻率偏移問題。如果不存在頻率偏移，則5函數(shù)的 位置是確切已知的，并且易于測(cè)量這些頻率處的譜。關(guān)于PSD的測(cè)量方法 的信息在P. Stoica禾口 R. Moss, "Spectral Analysis of Signals," Pearson Prentice Hall， New Jersey, 2005的第2章中有所記載；關(guān)于循環(huán)譜的測(cè)量方 法的信息在W. A. Gardner, "Measurement of Spectral Correlation," TE五五 rraraa"z'ows ylcow幼'cs， 5^eec/ , awt/ 5Vgwa/iVoce肌力g， Vol. ASSP-34, No. 5: October 1986中可找到。這些方法可被劃分成兩種類別， 一個(gè)類別是利用 時(shí)間平滑來減小隨機(jī)效應(yīng)，另一個(gè)類別是利用譜平滑。對(duì)于所有這些方 法，增大頻率分辨率的唯一方式是增大離散傅立葉變換(DFT)的點(diǎn)數(shù)。 然而，即使是利用極大點(diǎn)數(shù)的DFT，可能也不能分辨5函數(shù)，因?yàn)樗鼈儗?duì) 于任何頻率失配都非常敏感。
為了克服這個(gè)頻率分辨率問題，根據(jù)本發(fā)明的原理，提供了一種用于 PSD以及循環(huán)譜的測(cè)量的近連續(xù)頻率平滑方法。令r(O為接收到的帶通信 號(hào)。由于載波頻率遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬，因此接收到的帶通信號(hào)r(O可以很容 9易被下變頻到較低的中心頻率而不會(huì)有混疊?，F(xiàn)在，令Q(0為中心頻
率為力F+^/A的經(jīng)下變頻的信號(hào)，其中/A被設(shè)為幾赫茲。于是，信號(hào)k,)的 PSD由下式給出
并且信號(hào)r(/)的循環(huán)譜由下式給出
<formula>formula see original document page 10</formula>其中<formula>formula see original document page 10</formula>其是滑動(dòng)DFT的經(jīng)下變頻的輸出，7;是時(shí)間采樣增量，AA是數(shù)據(jù)段Af中 的時(shí)間樣本的數(shù)目，該數(shù)據(jù)段AZ通過DFT被傅立葉變換。因此，Af = (7V-1) r,。應(yīng)當(dāng)注意，時(shí)間采樣增量7;可能不是RF前端中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器所使 用的采樣增量，而是可由于復(fù)雜度問題或其他考慮而被改變。這里，參數(shù) r,表示用于執(zhí)行式(6) 、 (7)和(8)的信號(hào)Q(/)的時(shí)間采樣增量。此方 法類似于譜平滑方法。然而，在用于執(zhí)行平滑的頻帶上有更大的自由，并 且通過控制/A，可以有非常高的頻率分辨率或循環(huán)譜分辨率。應(yīng)當(dāng)注意， 實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式可能受限于關(guān)于振蕩器精度和硬件復(fù)雜度的硬件約束。
然而，如果假定譜感測(cè)只需要關(guān)注所接收信號(hào)是否在某個(gè)頻帶周期附 近包含5函數(shù)，則通過對(duì)信號(hào)的抽選(decimation)，可以進(jìn)一步降低檢測(cè) 的復(fù)雜度。因此，根據(jù)本發(fā)明的原理， 一種方法通過以下操作來執(zhí)行譜感 測(cè)對(duì)所接收信號(hào)進(jìn)行下變頻；對(duì)經(jīng)下變頻的所接收信號(hào)進(jìn)行抽選；并且 在經(jīng)抽選的信號(hào)中檢測(cè)能量峰。
現(xiàn)在參考圖5，其中示出了結(jié)合了本發(fā)明原理的示例性無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò) (WRAN)系統(tǒng)200。 WRAN系統(tǒng)200為一個(gè)地理區(qū)域(WRAN區(qū)域) (在圖5中未示出)服務(wù)。 一般而言，WRAN系統(tǒng)包括至少一個(gè)基站 (BS) 205，該至少一個(gè)基站與一個(gè)或多個(gè)用戶端設(shè)備(CPE) 250通信。后者可以是靜止的。CPE 250和BS 205都代表無線端點(diǎn)。CPE 250是基于 處理器的系統(tǒng)，并且包括以處理器290和存儲(chǔ)器295 (在圖5中以虛線框 的形式示出)為代表的一個(gè)或多個(gè)處理器和相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器。在此上下文 中，計(jì)算機(jī)程序或軟件被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器295中以供處理器290執(zhí)行。后者 代表一個(gè)或多個(gè)由存儲(chǔ)的程序控制的處理器并且這些處理器不必專用于收 發(fā)機(jī)功能，例如，處理器290也可控制CPE 250的其他功能。存儲(chǔ)器295 代表任何存儲(chǔ)設(shè)備，例如，隨機(jī)隨取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器 (ROM)等等；并且可以在CPE 250內(nèi)部和/或外部；并且根據(jù)需要是易 失性的和/或非易失性的。BS 205和CPE 250之間經(jīng)由天線210和255的通 信的物理層例如是經(jīng)由收發(fā)機(jī)285的、基于OFDM的，并且由箭頭211表 示。為了進(jìn)入WRAN網(wǎng)絡(luò)，CPE 250首先嘗試與BS 205關(guān)聯(lián)。在此嘗試 期間，CPE 250經(jīng)由收發(fā)機(jī)285將關(guān)于CPE 250的能力的信息經(jīng)由控制信 道(未示出)發(fā)送到BS 205。所報(bào)告的能力例如包括最小和最大發(fā)送功 率，以及所支持的或者可用的用于發(fā)送和接收的信道列表。為此，CPE 250根據(jù)本發(fā)明的原理執(zhí)行"信道感測(cè)"，以確定在該WRAN區(qū)域中哪些 TV信道非活動(dòng)。所得到的用于WRAN通信的可用信道列表隨后被提供給 BS 205。后者使用上述報(bào)告的信息來判定是否允許CPE 250與BS 205關(guān) 聯(lián)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6，其中示出了用于根據(jù)本發(fā)明的原理執(zhí)行信道感測(cè)的示 例性流程圖。圖6的流程圖可由CPE 250在所有信道上執(zhí)行，或者僅在 CPE 250已選擇來可能使用的那些信道上執(zhí)行。優(yōu)選地，為了檢測(cè)某一信 道中的在用信號(hào)，CPE 250在檢測(cè)時(shí)段期間應(yīng)當(dāng)停止在該信道中的傳送。 為此，BS 205可通過向CPE 250發(fā)送控制消息(未示出)來安排靜默間 隔。在步驟305中，CPE 250選擇一信道。在此示例中，該信道被假定為 是圖1的表1中所示的TV信道之一，但是創(chuàng)造性思想并不限于此，而是 適用于具有其他帶寬的其他信道。在步驟310中，CPE 250掃描所選信道 以檢査在用信號(hào)的存在。具體地，CPE 250根據(jù)本發(fā)明的原理執(zhí)行作為功 率譜密度(PSD)和循環(huán)譜的函數(shù)的"譜感測(cè)"，以確定在該WRAN區(qū)域 中哪些獲得許可的信道是非活動(dòng)的。獲得許可的或者說在用的信號(hào)的一些示例是DVB-T信號(hào)、DVB-H信號(hào)和ATSC-DTV信號(hào)。如果沒有檢測(cè)到在 用信號(hào)，則在步驟315中，CPE 250在可用信道列表(也稱為頻率使用 圖)中指示所選信道可用來供WRAN系統(tǒng)使用。然而，如果檢測(cè)到在用 信號(hào)，則在步驟320中，CPE 250將所選信道標(biāo)記為不可用來供WRAN系 統(tǒng)使用。這里使用的頻率使用圖只不過是存儲(chǔ)在例如圖1的存儲(chǔ)器295中 的一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其將一個(gè)或多個(gè)信道或其一部分標(biāo)識(shí)為可用來供圖1的 WRAN系統(tǒng)中使用。例如，可用信道列表可以只列出那些可用的信道，從 而實(shí)際上表明了其他信道不可用。類似地，可用信道列表可以只指示出那 些不可用的信道，從而實(shí)際上表明了其他信道可用。
用于執(zhí)行圖6的步驟310的示例性流程圖在圖7中示出。在步驟355
中，CPE250對(duì)在所選信道上接收到的信號(hào)K0進(jìn)行下變頻，以提供經(jīng)下變 頻的信號(hào)。應(yīng)當(dāng)注意，CPE 250還可對(duì)該經(jīng)下變頻的信號(hào)執(zhí)行低通濾波。 在步驟360中，CPE 250對(duì)經(jīng)下變頻的信號(hào)進(jìn)行抽選以提供經(jīng)抽選的信 號(hào)。在步驟365中，CPE 250對(duì)經(jīng)抽選的信號(hào)執(zhí)行譜計(jì)算(在下文中進(jìn)一 步描述)以形成判決統(tǒng)計(jì)量或者說判決度量r。在步驟370中，CPE250 將計(jì)算出的判決度量T與閾值相比較，該閾值可以是通過實(shí)驗(yàn)確定的。如 果超過了該閾值，則認(rèn)為存在ATSC廣播信號(hào)。否則，認(rèn)為不存在ATSC 廣播信號(hào)。
在圖7的流程圖的上下文中，對(duì)于執(zhí)行譜感測(cè)提供了兩個(gè)示例使用 PSD，以及使用循環(huán)譜。
對(duì)于PSD方法，假定所發(fā)送信號(hào)的PSD包含頻率/o處的5函數(shù)。在 此上下文中，CPE 250在步驟355中對(duì)所接收信號(hào)KO進(jìn)行下變頻或者說移 動(dòng)所接收信號(hào)K0的頻率，以提供具有中心頻率刀f + ^A的經(jīng)下變頻的信 號(hào)，該經(jīng)下變頻的信號(hào)還可被低通濾波。在步驟360中，CPE 250對(duì)經(jīng)下 變頻的信號(hào)進(jìn)行抽選或下采樣(downsample)，以獲得q(,-w7;)。在步驟 365中，CPE 250使用式(6)和(8)來計(jì)算與所接收信號(hào)相關(guān)聯(lián)的 PSD，以用于確定判決度量7。在步驟365中可使用的判決度量的一個(gè)示 例是
/ (9) <formula>formula see original document page 12</formula>其中判決度量r是估計(jì)PSD的所有載波上的最大幅度。用于步驟365中的
判決度量r的另一示例是-
丁 = °\匪嚴(yán)(10)
最后，在步驟370中，CPE 250將判決度量r與一閾值相比較，以確定是 否存在在用信號(hào)。
對(duì)于循環(huán)譜方法，在其PSD的頻率乂處包含S函數(shù)的所發(fā)送信號(hào)將在 頻率0處具有5函數(shù)，其循環(huán)頻率為士2/c)。在此上下文中，CPE 250在步驟 355中首先利用窄帶帶通濾波器對(duì)所接收信號(hào)KO進(jìn)行濾波以濾出包含峰的 小頻帶；然后對(duì)所接收信號(hào)"/)進(jìn)行下變頻或者說移動(dòng)所接收信號(hào)r^的頻 率，以提供具有中心頻率力，+^A的經(jīng)下變頻的信號(hào)。這個(gè)經(jīng)下變頻的信 號(hào)還可被低通濾波。在步驟360中，CPE 250對(duì)經(jīng)下變頻的信號(hào)進(jìn)行抽選 或下采樣，以獲得^(^2i;)。在步驟365中，CPE 250使用式(7)和(8) 來計(jì)算與所接收信號(hào)相關(guān)聯(lián)的不同循環(huán)頻率a上的循環(huán)譜，以用于確定判 決度量T。在步驟365中可使用的判決度量的一個(gè)示例是使用所有循環(huán)譜 上頻率0處的最大幅度作為判決統(tǒng)計(jì)量。最后，在步驟370中，CPE 250 將判決度量r與一閾值相比較，以確定是否存在在用信號(hào)。
再看一下圖8，其中示出了用于CPE 250中的接收機(jī)405的示例性部 分(例如，作為收發(fā)機(jī)285的一部分)。只示出了接收機(jī)405與創(chuàng)造性思 想相關(guān)的部分。圖8所示的元件大體上對(duì)應(yīng)于在使用PSD方法的上下文中 示出的圖7的流程圖的步驟描述。這樣，圖8所示的元件可以用硬件、軟 件或者硬件和軟件的組合來實(shí)現(xiàn)。為此，接收機(jī)405是基于處理器的系 統(tǒng)，并且包括以處理器590和存儲(chǔ)器595 (在圖8中以虛線框的形式示 出)為代表的一個(gè)或多個(gè)處理器和相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器。應(yīng)當(dāng)注意，處理器 590和存儲(chǔ)器595可以是除圖5的處理器290和存儲(chǔ)器295之外額外提供 的，或者可以與圖5的處理器290和存儲(chǔ)器295相同。接收機(jī)405包括下 變頻器505、低通濾波器510、抽選器515、用于計(jì)算與所接收信號(hào)相關(guān)聯(lián) 的PSD的PSD元件520、以及閾值比較器525。為了簡(jiǎn)明，在圖8中沒有 示出一些元件，例如自動(dòng)增益控制(AGC)元件、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) (如果處理在數(shù)字域中進(jìn)行的話)，以及其他的濾波。除了創(chuàng)造性思想之外，這些元件是本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易明了的。另外，本領(lǐng)域的技術(shù)人 員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，如果必要， 一些處理可涉及復(fù)信號(hào)路徑。
在上述流程圖的上下文中，對(duì)于每個(gè)所選信道，可能存在一所接收信 號(hào)504，其中載波頻率/c是作為當(dāng)前選擇的信道的函數(shù)來選擇的(例如，
參見圖l)。下變頻器505對(duì)所接收信號(hào)K0進(jìn)行下變頻并將經(jīng)下變頻的信 號(hào)經(jīng)由低通濾波器510提供給抽選器515。抽選器515對(duì)經(jīng)下變頻的信號(hào) 進(jìn)行抽選并且將經(jīng)抽選的信號(hào)提供給PSD元件520。 PSD元件520利用式 (9)或式(10)并根據(jù)式(6)和(8)來計(jì)算判決度量r。閾值比較器 525將判決度量r與一閾值相比較以確定是否存在在用信號(hào)，并且經(jīng)由信
號(hào)526提供結(jié)果來供接收機(jī)使用。
根據(jù)本發(fā)明原理的接收機(jī)405的另一變體在圖9中示出。這與圖8的 接收機(jī)405類似，只不過使用了循環(huán)譜元件545，該循環(huán)譜元件545如上 所述根據(jù)式(7)和(8)來計(jì)算判決度量T。在此示例中，閾值比較器
525將判決度量r與一閾值相比較以確定是否存在在用信號(hào)，并且經(jīng)由信
號(hào)526提供結(jié)果來供接收機(jī)使用。
如上所述，利用PSD或循環(huán)譜方法，在低信噪比環(huán)境中，可以以很高 的置信度檢測(cè)ATSCDTV信號(hào)的存在。然而，創(chuàng)造性思想并不限于此，而 是可應(yīng)用來檢測(cè)任何信號(hào)的存在。例如，創(chuàng)造性思想可應(yīng)用來檢測(cè)OFDM 型信號(hào)，例如DVB-T (地面數(shù)字視頻廣播)中使用的那種。還應(yīng)當(dāng)注意， 雖然是在圖5的CPE 250的上下文中描述創(chuàng)造性思想的，但是本發(fā)明并不 限于此，而是也適用于例如可執(zhí)行信道感測(cè)的BS 205的接收機(jī)。另外， 創(chuàng)造性思想并不限于WRAN系統(tǒng)，而是可應(yīng)用于任何執(zhí)行信道或譜感測(cè) 的接收機(jī)。
鑒于以上內(nèi)容，以上只例示了本發(fā)明的原理，因此應(yīng)當(dāng)明白，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)出許多替代布置，這些替代布置雖然在這里沒有明 確描述，但卻包含了本發(fā)明的原理并且在其精神和范圍之內(nèi)。例如，雖然 是在分開的功能元件的上下文中描述的，但是這些功能元件可被包含在一 個(gè)或多個(gè)集成電路(IC)中。類似地，雖然被示為分開的元件，但是(例 如，圖5、 8和9的)元件中的任何一個(gè)或全部可以實(shí)現(xiàn)在由存儲(chǔ)的程序控制的處理器中，該處理例如是數(shù)字信號(hào)處理器，其執(zhí)行例如與例如圖6 和7所示的步驟中的一個(gè)或多個(gè)相對(duì)應(yīng)的相關(guān)程序。另外，本發(fā)明的原理 可應(yīng)用于其他類型的通信系統(tǒng)，例如，衛(wèi)星、無線保真(Wi-Fi)、蜂窩等 等。實(shí)際上，創(chuàng)造性思想也適用于靜止或移動(dòng)接收機(jī)。因此，應(yīng)當(dāng)理解， 在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對(duì)示例 性實(shí)施例進(jìn)行許多修改并且可以設(shè)計(jì)出其他布置。
權(quán)利要求
1.一種用于無線端點(diǎn)中的方法，該方法包括選擇若干信道之一；對(duì)在所選信道上接收的信號(hào)進(jìn)行下變頻，以提供經(jīng)下變頻的信號(hào)；對(duì)所述經(jīng)下變頻的信號(hào)進(jìn)行抽選以提供經(jīng)抽選的信號(hào)；以及在所述經(jīng)抽選的信號(hào)中檢測(cè)能量峰，以檢測(cè)所述所選信道上在用信號(hào)的存在。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述檢測(cè)步驟包括 作為所述經(jīng)抽選的信號(hào)的功率譜密度的函數(shù)，確定判決度量；以及 將所確定的判決度量與一閾值相比較，以檢測(cè)所述所選信道上所述在用信號(hào)的存在。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述判決度量由參數(shù)r表示，其中
4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述判決度量由參數(shù)r表示，其中<formula>formula see original document page 2</formula>
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述檢測(cè)步驟包括 作為所述經(jīng)抽選的信號(hào)的循環(huán)譜的函數(shù)，確定判決度量；以及 將所確定的判決度量與一閾值相比較，以檢測(cè)所述所選信道上所述在用信號(hào)的存在。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述判決度量是所有循環(huán)譜上頻 率0處的最大幅度。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述在用信號(hào)是高級(jí)電視系統(tǒng)委 員會(huì)(ATSC)信號(hào)。
8. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述下變頻步驟還包括 進(jìn)行低通濾波以提供所述經(jīng)下變頻的信號(hào)。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟如果不存在在用信號(hào)，則標(biāo)記一可用信道列表以表明所述所選信道可 供使用。
10. —種裝置，包括下變頻器，用于提供來自所選信道的經(jīng)下變頻的信號(hào)；抽選器，用于對(duì)所述經(jīng)下變頻的信號(hào)進(jìn)行抽選以提供經(jīng)抽選的信號(hào)；以及處理器，用于在所述經(jīng)抽選的信號(hào)中檢測(cè)能量峰，以檢測(cè)所述所選信 道上在用信號(hào)的存在。
11. 如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述處理器(a)作為所述經(jīng) 抽選的信號(hào)的功率譜密度的函數(shù)，確定判決度量；以及(b)將所確定的 判決度量與一閾值相比較，以檢測(cè)所述所選信道上所述在用信號(hào)的存在。
12. 如權(quán)利要求ii所述的裝置，其中，所述判決度量由參數(shù)r表示，其中
13. 如權(quán)利要求ii所述的裝置，其中，所述判決度量由參數(shù)r表示，射r=maxm，|%feO，/)|4/ 。
14. 如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述處理器(a)作為所述經(jīng) 抽選的信號(hào)的循環(huán)譜的函數(shù)，確定判決度量；以及(b)將所確定的判決 度量與一閾值相比較，以檢測(cè)所述所選信道上所述在用信號(hào)的存在。
15. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述判決度量是所有循環(huán)譜上 頻率O處的最大幅度。
16. 如權(quán)利要求IO所述的裝置，其中，所述在用信號(hào)是高級(jí)電視系統(tǒng) 委員會(huì)(ATSC)信號(hào)。
17. 如權(quán)利要求IO所述的裝置，還包括 低通濾波器，用于提供所述經(jīng)下變頻的信號(hào)。
18. 如權(quán)利要求10所述的裝置，還包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)一可用信道列表，以在不存在在用信號(hào)的情況下表 明所述所選信道可供使用。
全文摘要
一種無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(WRAN)接收機(jī)包括收發(fā)機(jī)，用于通過若干信道之一與無線網(wǎng)絡(luò)通信，以及信號(hào)檢測(cè)器，用于形成所支持信道列表，該列表包括這若干個(gè)信道中在其上未檢測(cè)到高級(jí)電視系統(tǒng)委員會(huì)(ATSC)DTV(數(shù)字電視)廣播信號(hào)的那些信道。信號(hào)檢測(cè)器執(zhí)行作為功率譜密度(PSD)和循環(huán)譜的函數(shù)的譜感測(cè)。
文檔編號(hào)H04W16/14GK101682845SQ200780053361
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2007年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者陳厚新, 文 高 申請(qǐng)人:湯姆遜許可證公司