本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于分組頻譜池的頻譜感知方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，223～235MHz頻段規(guī)劃給遙測(cè)、遙控、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)，主要用于能源、軍隊(duì)、氣象、地震、建設(shè)、水利、地礦、輕工等重點(diǎn)行業(yè)。該頻段采用固定分配方式進(jìn)行頻譜管理，頻點(diǎn)帶寬為25kHz，各行業(yè)頻點(diǎn)處于離散分布狀態(tài)。

隨著工業(yè)化和信息化的深度融合，各行業(yè)用戶如電力、石油等對(duì)無線專網(wǎng)的帶寬提出越來越多的需求。目前我國(guó)針對(duì)專網(wǎng)頻率主要采用固定分配方式進(jìn)行頻譜管理，但隨著行業(yè)用戶帶寬需求的增加，傳統(tǒng)的專網(wǎng)頻段已經(jīng)無法滿足行業(yè)用戶的需求。另一方面，由于行業(yè)用戶的業(yè)務(wù)特征，導(dǎo)致頻譜資源利用率不高，造成一定程度上的浪費(fèi)。頻譜資源的缺乏更多是由于現(xiàn)有的基于靜態(tài)控制的頻譜管理與分配策略所造成的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中專網(wǎng)頻段已經(jīng)無法滿足行業(yè)用戶的需求、且頻譜資源利用率不高的缺陷，本發(fā)明提供了一種基于分組頻譜池的頻譜感知方法及系統(tǒng)。

第一方面，本發(fā)明提供了一種基于分組頻譜池的頻譜感知方法，該方法包括：

判斷感知系統(tǒng)在預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)的頻點(diǎn)數(shù)是否是變化的；

若所述感知系統(tǒng)在預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)的頻點(diǎn)數(shù)不是變化的，則獲取所述頻點(diǎn)數(shù)N；其中，N為正整數(shù)；

將所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中所有頻點(diǎn)的功率值從大到小依次排列，獲取前N個(gè)功率值對(duì)應(yīng)的累積功率；

根據(jù)所述累積功率，判斷所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中的頻譜資源是否空閑。

優(yōu)選地，所述判斷感知系統(tǒng)在預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)的頻點(diǎn)數(shù)是否是變化的之后，所述方法還包括：

若所述感知系統(tǒng)在預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)的頻點(diǎn)數(shù)是變化的，則將所述頻點(diǎn)數(shù)N遍歷1至M；其中，M為預(yù)設(shè)帶寬的頻段中的頻點(diǎn)總數(shù)，且M為正整數(shù)；

將所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中M個(gè)頻點(diǎn)的功率值從大到小排列，并獲取前N個(gè)功率值對(duì)應(yīng)的累積功率P_sum；

將累積功率P_sum與預(yù)設(shè)的門限值P_th比較，若P_sum大于P_th，則判定所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中的頻譜資源空閑。

優(yōu)選地，所述方法還包括：

若所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中頻譜資源空閑，則將所述頻譜資源分配給一個(gè)或多個(gè)用戶。

優(yōu)選地，所述將所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中所有頻點(diǎn)的功率值從大到小依次排列之前，該方法還包括：

獲取服務(wù)區(qū)域內(nèi)存在的現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行的窄帶系統(tǒng)；

獲取所述窄帶系統(tǒng)在所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)占用的一個(gè)或多個(gè)頻點(diǎn)，將所述一個(gè)或多個(gè)頻點(diǎn)的功率值清零。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述累積功率，判斷所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中的頻譜資源是否空閑，包括：

將所述累積功率與預(yù)設(shè)的門限值進(jìn)行比較；

若所述累積功率大于預(yù)設(shè)的門限值，則說明所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中頻譜資源已被占用；

若所述累積功率小于等于所述預(yù)設(shè)的門限值，則說明所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中頻譜資源未被占用。

第二方面，本發(fā)明提供了一種基于分組頻譜池的頻譜感知系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

頻點(diǎn)數(shù)判斷單元，用于判斷感知系統(tǒng)在預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)的頻點(diǎn)數(shù)是否是變化的；

頻點(diǎn)數(shù)獲取單元，用于當(dāng)所述感知系統(tǒng)在預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)的頻點(diǎn)數(shù)不是變化的時(shí)，則獲取所述頻點(diǎn)數(shù)N；其中，N為正整數(shù)；

功率計(jì)算單元，用于將所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中所有頻點(diǎn)的功率值從大到小依次排列，獲取前N個(gè)功率值對(duì)應(yīng)的累積功率；

第一判斷單元，用于根據(jù)所述累積功率，判斷所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中的頻譜資源是否空閑。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括第二判斷單元，用于：

若所述感知系統(tǒng)在預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)的頻點(diǎn)數(shù)是變化的，則將所述頻點(diǎn)數(shù)N遍歷1至M；其中，M為預(yù)設(shè)帶寬的頻段中的頻點(diǎn)總數(shù)，且M為正整數(shù)；

將所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中M個(gè)頻點(diǎn)的功率值從大到小排列，并獲取前N個(gè)功率值對(duì)應(yīng)的累積功率P_sum；

將累積功率P_sum與預(yù)設(shè)的門限值P_th比較，若P_sum大于P_th，則判定所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中的頻譜資源空閑。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括分配單元，用于：

若所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中頻譜資源空閑，則將所述頻譜資源分配給一個(gè)或多個(gè)用戶。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括功率清零單元，用于：

獲取服務(wù)區(qū)域內(nèi)存在的現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行的窄帶系統(tǒng)；

獲取所述窄帶系統(tǒng)在所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)占用的一個(gè)或多個(gè)頻點(diǎn)，將所述一個(gè)或多個(gè)頻點(diǎn)的功率值清零。

優(yōu)選地，所述第一判斷單元，用于：

將所述累積功率與預(yù)設(shè)的門限值進(jìn)行比較；

若所述累積功率大于預(yù)設(shè)的門限值，則說明所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段 中頻譜資源已被占用；

若所述累積功率小于等于所述預(yù)設(shè)的門限值，則說明所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中頻譜資源未被占用。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供一種基于分組頻譜池的頻譜感知方法及系統(tǒng)，基于各行業(yè)所占頻段的離散特性和聚合特性，共享資源的系統(tǒng)可能是單頻點(diǎn)用戶，也可能是多頻點(diǎn)用戶，根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)占用的頻點(diǎn)數(shù)，通過聯(lián)合預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)多個(gè)頻點(diǎn)的累積功率，判斷該預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)頻譜資源的忙閑程度。本發(fā)明能夠有效地提高頻譜資源利用率，滿足行業(yè)用戶的需求。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種基于分組頻譜池的頻譜感知方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種基于分組頻譜池的頻譜感知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

基于230MHz行業(yè)頻譜分配現(xiàn)狀，候選的頻譜共享方案既要兼容現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行的各類窄帶系統(tǒng)，允許離散25kHz頻點(diǎn)長(zhǎng)期可用；又要兼顧 未來寬帶感知系統(tǒng)的業(yè)務(wù)發(fā)展需要，聯(lián)合多個(gè)25kHz頻點(diǎn)，通過離散頻帶聚合技術(shù)，支持視頻傳輸?shù)却髱挊I(yè)務(wù)。例如230MHz頻譜共享方案總帶寬為12MHz，480個(gè)頻點(diǎn)，如果每40個(gè)頻點(diǎn)聚合為一組，則12MHz可以分為12組1MHz帶寬的共享頻譜池。而如何準(zhǔn)確快速感知每組1MHz共享頻譜的忙閑狀態(tài)，是一大挑戰(zhàn)，將直接影響230MHz頻段的頻譜利用率。

考慮到目前窄帶專網(wǎng)系統(tǒng)仍在各個(gè)行業(yè)內(nèi)發(fā)揮著重要作用，如何在不影響現(xiàn)有窄帶專網(wǎng)系統(tǒng)的前提下，采用先進(jìn)的無線通信新技術(shù)，通過頻譜感知、頻譜共享等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)頻率的動(dòng)態(tài)靈活使用，提高頻譜使用率，將是解決現(xiàn)有行業(yè)專網(wǎng)寬帶需求的新思路和新方向。

如圖1所示，為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種基于分組頻譜池的頻譜感知方法的流程示意圖，該方法包括如下步驟：

S101：判斷感知系統(tǒng)在預(yù)設(shè)帶寬的頻帶內(nèi)的頻點(diǎn)數(shù)是否是變化的。

舉例來說，對(duì)230MHz行業(yè)頻譜，包括223～235MHz的頻段，則其總帶寬為12MHz，480個(gè)頻點(diǎn)，則若將40個(gè)頻點(diǎn)聚合為一組，則12MHz可以分為12組1MHz帶寬的共享頻譜池。其中1MHz即為上述預(yù)設(shè)帶寬。需要說明的是，其分組數(shù)目不定，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分組。而感知系統(tǒng)在預(yù)設(shè)帶寬的頻帶的頻點(diǎn)數(shù)不一定是確定的，因此需進(jìn)行判斷。

而需要說明的是，步驟S101之前還包括：將感知系統(tǒng)的頻段劃分為一個(gè)或多個(gè)預(yù)設(shè)帶寬的頻段。以便后續(xù)對(duì)每個(gè)預(yù)設(shè)帶寬的頻段進(jìn)行分析。

S102：若所述感知系統(tǒng)在預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)的頻點(diǎn)數(shù)不是變化的，則獲取所述頻點(diǎn)數(shù)N。

其中，N為正整數(shù)。

S103：將所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中所有頻點(diǎn)的功率值從大到小依次排列，獲取前N個(gè)功率值對(duì)應(yīng)的累積功率。

具體來說，獲得功率值最大的N個(gè)頻點(diǎn)對(duì)應(yīng)的累積功率。

S104：根據(jù)所述累積功率，判斷所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中的頻譜資源是否空閑。

具體來說，將累積功率與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，若大于設(shè)定的閾值，則表明頻譜資源被占用，否則為空閑。若預(yù)設(shè)帶寬的頻段中頻譜資源空閑，則可供其他用戶使用。

本實(shí)施例中，步驟S101之后，該方法還包括如下步驟：

S201：若所述感知系統(tǒng)在預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)的頻點(diǎn)數(shù)是變化的，則將所述頻點(diǎn)數(shù)N遍歷1至M；其中，M為預(yù)設(shè)帶寬的頻段中的頻點(diǎn)總數(shù)，且M為正整數(shù)；

S202：將所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中M個(gè)頻點(diǎn)的功率值從大到小排列，并獲取前N個(gè)功率值對(duì)應(yīng)的累積功率P_sum；

S203：將累積功率P_sum與預(yù)設(shè)的門限值P_th比較，若P_sum大于P_th，則判定所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中的頻譜資源空閑。

進(jìn)一步地，該方法還包括如下步驟：

若所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中頻譜資源空閑，則將所述頻譜資源分配給一個(gè)或多個(gè)用戶。

本實(shí)施例中，步驟S102之前，該方法還包括如下步驟：

A01、獲取服務(wù)區(qū)域內(nèi)內(nèi)存在的現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行的窄帶系統(tǒng)；

A02、獲取所述窄帶系統(tǒng)在所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)占用的一個(gè)或多個(gè)頻點(diǎn)，將所述一個(gè)或多個(gè)頻點(diǎn)的功率值清零。

具體來說，由于服務(wù)區(qū)域內(nèi)若存在現(xiàn)網(wǎng)窄帶系統(tǒng)，則對(duì)后續(xù)判斷結(jié)果會(huì)有影響，因此將窄帶系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的多個(gè)25kHz頻點(diǎn)的功率值清零，不參與上述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中所有頻點(diǎn)的功率排序，避免其功率值對(duì)判斷頻譜資源是否空閑的影響。

本實(shí)施例中，步驟S103，具體包括如下步驟：

S31：將所述累積功率與預(yù)設(shè)的門限值進(jìn)行比較；

其中，預(yù)設(shè)的門限值根據(jù)該系統(tǒng)的解調(diào)門限和底噪水平計(jì)算得到。

S32：若所述累積功率大于預(yù)設(shè)的門限值，則說明所述預(yù)設(shè)帶寬的 頻段中頻譜資源已被占用；

S33：若所述累積功率小于等于所述預(yù)設(shè)的門限值，則說明所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中頻譜資源未被占用。

舉例來說，設(shè)所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段為1MHz，每個(gè)頻點(diǎn)的帶寬為25kHz，則感知系統(tǒng)包括若干組1MHz帶寬的共享頻譜池，對(duì)于每組1MHz帶寬的頻譜池，該方法包括如下步驟：

S1’：判斷感知系統(tǒng)在1MHz帶寬的頻段內(nèi)的頻點(diǎn)數(shù)是否是變化的；

S2’：若頻點(diǎn)數(shù)不是變化的，則獲取該頻點(diǎn)數(shù)N，并轉(zhuǎn)至步驟S4’；

S3’：若頻點(diǎn)數(shù)是變化的，則將N遍歷1至40，并轉(zhuǎn)至步驟S4’；

S4’：將該1MHz中40個(gè)頻點(diǎn)的功率值從大到小排列，并獲取前N個(gè)功率值對(duì)應(yīng)的累積功率P_sum；

S5’：判斷累積功率P_sum是否大于預(yù)設(shè)門限值P_th，若P_sum大于P_th，轉(zhuǎn)至步驟S6’，若P_sum小于等于P_th，則轉(zhuǎn)至步驟S7’；

S6’：判定該1MHz中的頻譜資源空閑；

S7’：判定該1MHz中的頻譜資源被占用。

需要說明的是，將N遍歷1至40，計(jì)算會(huì)比較復(fù)雜。為了簡(jiǎn)化算法，可選若干個(gè)典型值進(jìn)行計(jì)算，舉例來說，選取如N＝1/4/8/20/40等典型值，得到功率值最大的1/4/8/20/40個(gè)頻點(diǎn)的最大累計(jì)功率P_sum1/P_sum4/P_sum8/P_sum20/P_sum40，分別與對(duì)應(yīng)的功率門限P_{1_th}/P_{4_th}/P_{8_th}/P_{20_th}/P_{40_th}比較，由此判斷1MHz共享資源是否空閑。具體來說，其中任一累積功率大于其對(duì)應(yīng)的功率門限值，則判定該1MHz共享資源被占用，否則為空閑。

本實(shí)施例提供了一種基于分組頻譜池的頻譜感知方法，基于各行業(yè)所占頻段的離散特性和聚合特性，共享資源的系統(tǒng)可能是單頻點(diǎn)用戶，也可能是多頻點(diǎn)用戶，根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)占用的頻點(diǎn)數(shù)，通過聯(lián)合預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)多個(gè)頻點(diǎn)的累積功率，判斷該預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)共享預(yù)設(shè)帶寬的頻段中所有頻點(diǎn)頻譜資源的忙閑程度。本發(fā)明能夠有效地提高頻譜資源利用率，滿足行業(yè)用戶的需求。

如圖2所示，為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種基于分組頻譜池的頻譜感知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括頻點(diǎn)數(shù)判斷單元301、頻點(diǎn)數(shù)獲取單元302、功率計(jì)算單元303及第一判斷單元304。其中：

頻點(diǎn)數(shù)判斷單元301，用于判斷感知系統(tǒng)在預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)的頻點(diǎn)數(shù)是否是變化的；

頻點(diǎn)數(shù)獲取單元302，用于當(dāng)所述感知系統(tǒng)在預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)的頻點(diǎn)數(shù)不是變化的時(shí)，則獲取所述頻點(diǎn)數(shù)N；其中，N為正整數(shù)；

功率計(jì)算單元303，用于將所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中所有頻點(diǎn)的功率值從大到小依次排列，獲取前N個(gè)功率值對(duì)應(yīng)的累積功率；

第一判斷單元304，用于根據(jù)所述累積功率，判斷所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中的頻譜資源是否空閑。

本實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括第二判斷單元，用于：

若所述感知系統(tǒng)在預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)的頻點(diǎn)數(shù)是變化的，則將所述頻點(diǎn)數(shù)N遍歷1至M；其中，M為預(yù)設(shè)帶寬的頻段中的頻點(diǎn)總數(shù)，且M為正整數(shù)；

將所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中M個(gè)頻點(diǎn)的功率值從大到小排列，并獲取前N個(gè)功率值對(duì)應(yīng)的累積功率P_sum；

將累積功率P_sum與預(yù)設(shè)的門限值P_th比較，若P_sum大于P_th，則判定所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中的頻譜資源空閑。

本實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括分配單元，用于：

若所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中頻譜資源空閑，則將所述頻譜資源分配給一個(gè)或多個(gè)用戶。

本實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括功率清零單元，用于：

獲取服務(wù)區(qū)域內(nèi)內(nèi)存在的現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行的窄帶系統(tǒng)；

獲取所述窄帶系統(tǒng)在所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段內(nèi)占用的一個(gè)或多個(gè)頻點(diǎn)，將所述一個(gè)或多個(gè)頻點(diǎn)的功率值清零。

本實(shí)施例中，所述第一判斷單元304，用于：

將所述累積功率與預(yù)設(shè)的門限值進(jìn)行比較；

若所述累積功率大于預(yù)設(shè)的門限值，則說明所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中頻譜資源已被占用；

若所述累積功率小于等于所述預(yù)設(shè)的門限值，則說明所述預(yù)設(shè)帶寬的頻段中頻譜資源未被占用。

對(duì)于裝置實(shí)施例而言，由于其與方法實(shí)施例基本相似，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。

以上實(shí)施方式僅適于說明本公開，而并非對(duì)本公開的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本公開的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本公開的范疇，本公開的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。