本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種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、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、石油等對無線專網(wǎng)的帶寬提出越來越多的需求。目前我國針對專網(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。
目前的感知系統(tǒng)通?;谥饔脩魴z測的認(rèn)知無線電模型,次級用戶根據(jù)動態(tài)感知的檢測結(jié)果,自主占用空閑頻譜,實(shí)現(xiàn)多個系統(tǒng)之間的頻譜共享。感知系統(tǒng)每40個無線幀有一個上行靜默期,可以用來實(shí)現(xiàn)靜默期感知。考慮到數(shù)傳電臺等主用戶系統(tǒng)的業(yè)務(wù)非連續(xù)性特點(diǎn),僅僅通過每秒一次,每次時長18ms的靜默期檢測,無法快速準(zhǔn)確地判斷感知頻點(diǎn)的忙閑狀態(tài)。例如,若連續(xù)多次的靜默期都恰好遇上實(shí)際業(yè)務(wù)的DTX階段,此時就會出現(xiàn)漏檢。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對現(xiàn)有技術(shù)無法快速準(zhǔn)確地判斷感知頻點(diǎn)的忙閑狀態(tài)、且容易 出現(xiàn)漏檢情況的缺陷,本發(fā)明提供了一種頻譜感知方法及系統(tǒng)。
第一方面,本發(fā)明提供了一種頻譜感知方法,該方法包括:
間隔第一感知周期,利用感知系統(tǒng)中無線幀的保護(hù)間隔GP對主用戶發(fā)射端進(jìn)行檢測,獲得第一檢測結(jié)果;
將所述第一檢測結(jié)果與第一預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較;
若所述第一檢測結(jié)果大于等于第一預(yù)設(shè)閾值,則判定存在主用戶占用信號。
優(yōu)選地,該方法還包括:
間隔第二感知周期,利用無線幀中的靜默幀對主用戶發(fā)射端進(jìn)行檢測,獲得第二檢測結(jié)果;
將所述第二檢測結(jié)果與第二預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較;
若所述第二檢測結(jié)果大于等于第二預(yù)設(shè)閾值,則判定存在主用戶占用信號;
其中,所述第二感知周期大于所述第一感知周期。
優(yōu)選地,該方法還包括:
若存在主用戶占用信號,則認(rèn)知用戶退出信道,以避免對主用戶的干擾。
優(yōu)選地,所述利用保護(hù)間隔GP對主用戶發(fā)射端進(jìn)行檢測,獲得第一檢測結(jié)果,包括:
利用GP對主用戶發(fā)射端進(jìn)行能量檢測;
對認(rèn)知用戶接收到信號的能量進(jìn)行一定時間的累積,根據(jù)公式一獲得累積的統(tǒng)計量T(x):
其中,x(i)表示認(rèn)知用戶(次級用戶)的接收信號,N是檢測樣點(diǎn)數(shù),i是檢測樣點(diǎn)的序號,N、i均為正整數(shù)。
優(yōu)選地,所述利用靜默幀對主用戶發(fā)射端進(jìn)行檢測,獲得第二檢測結(jié)果,包括:
利用靜默幀對主用戶發(fā)射端進(jìn)行能量檢測或循環(huán)平穩(wěn)特征檢測;
若采用能量檢測,對認(rèn)知用戶接收到信號的能量進(jìn)行一定時間的累積,獲得累積的統(tǒng)計量;
若采用循環(huán)平穩(wěn)特征檢測,則根據(jù)公式二獲得檢測統(tǒng)計量T(x):
其中,Sx(f;α)是譜相關(guān)函數(shù),且N是檢測樣點(diǎn)數(shù),i是檢測樣點(diǎn)的序號,N、i均為正整數(shù),α為循環(huán)頻率,且大于等于0,L表示循環(huán)周期,f表示頻率。
第二方面,本發(fā)明提供了一種頻譜感知系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:
第一檢測單元,用于間隔第一感知周期,利用感知系統(tǒng)中無線幀的保護(hù)間隔GP對主用戶發(fā)射端進(jìn)行檢測,獲得第一檢測結(jié)果;
第一比較單元,用于將所述第一檢測結(jié)果與第一預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較;
第一判定單元,用于當(dāng)所述第一檢測結(jié)果大于等于第一預(yù)設(shè)閾值時,判定存在主用戶占用信號。
優(yōu)選地,該系統(tǒng)還包括:
第二檢測單元,用于間隔第二感知周期,利用無線幀中的靜默幀對主用戶發(fā)射端進(jìn)行檢測,獲得第二檢測結(jié)果;
第二比較單元,用于將所述第二檢測結(jié)果與第二預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較;
第二判定單元,用于當(dāng)所述第二檢測結(jié)果大于等于第二預(yù)設(shè)閾值時,判定存在主用戶占用信號;
其中,所述第二感知周期大于所述第一感知周期。
優(yōu)選地,所述系統(tǒng)還包括避讓單元,用于:
若存在主用戶占用信號,則認(rèn)知用戶退出信道,以避免對主用戶 的干擾。
優(yōu)選地,所述第一檢測單元,用于:
利用GP對主用戶發(fā)射端進(jìn)行能量檢測;
對認(rèn)知用戶接收到信號的能量進(jìn)行一定時間的累積,根據(jù)公式一獲得累積的統(tǒng)計量T(x):
其中,x(i)表示認(rèn)知用戶(次級用戶)的接收信號,N是檢測樣點(diǎn)數(shù),i是檢測樣點(diǎn)的序號,N、i均為正整數(shù)。
優(yōu)選地,所述第二檢測單元,用于:
利用靜默幀對主用戶發(fā)射端進(jìn)行能量檢測或循環(huán)平穩(wěn)特征檢測;
若采用能量檢測,對認(rèn)知用戶接收到信號的能量進(jìn)行一定時間的累積,獲得累積的統(tǒng)計量;
若采用循環(huán)平穩(wěn)特征檢測,則根據(jù)公式二獲得檢測統(tǒng)計量T(x):
其中,Sx(f;α)是譜相關(guān)函數(shù),且N是檢測樣點(diǎn)數(shù),i是檢測樣點(diǎn)的序號,N、i均為正整數(shù),α為循環(huán)頻率,且大于等于0,L表示循環(huán)周期,f表示頻率。
由上述技術(shù)方案可知,本發(fā)明提供一種頻譜感知方法及系統(tǒng),利用無線幀的GP(Guard Period,保護(hù)間隔)進(jìn)行感知,GP感知周期較短,如此在主用戶信號較大的情況下,通過GP感知實(shí)現(xiàn)快速檢測及避讓;進(jìn)一步地,通過感知周期較長的靜默幀進(jìn)行檢測,可在主用戶信號較小的情況下,利用靜默幀進(jìn)行感知。本發(fā)明能夠進(jìn)一步提高感知算法的檢測性能,降低感知周期時長,從而更好地實(shí)現(xiàn)頻譜共享和干擾避讓。
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,下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,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,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,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)施例提供的一種頻譜感知方法的流程示意圖;
圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種頻譜感知方法的示意圖;
圖4是本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種頻譜感知系統(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?;诒景l(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。
如圖1所示,為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種頻譜感知方法的流程示意圖,該方法包括如下步驟:
S101:間隔第一感知周期,利用感知系統(tǒng)中無線幀的保護(hù)間隔GP對主用戶發(fā)射端進(jìn)行檢測,獲得第一檢測結(jié)果。
其中,第一感知周期可為無線幀中GP子幀間的時間間隔,舉例來說,第一感知周期為25ms或50ms等。GP為無線幀中的特殊子幀,是TDD系統(tǒng)中上下行轉(zhuǎn)換間隔,避免上行與下行之間的干擾。
S102:將所述第一檢測結(jié)果與第一預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較。
S103:若所述第一檢測結(jié)果大于等于第一預(yù)設(shè)閾值,則判定存在主用戶占用信號。
本實(shí)施例中,步驟S101中利用保護(hù)間隔GP對主用戶發(fā)射端進(jìn)行檢測,獲得第一檢測結(jié)果,具體包括:
A01:利用GP對主用戶發(fā)射端進(jìn)行能量檢測;
A02:對認(rèn)知用戶接收到信號的能量進(jìn)行一定時間的累積,根據(jù)式(1)獲得累積的統(tǒng)計量T(x):
其中,x(i)表示認(rèn)知用戶(次級用戶)的接收信號,N是檢測樣點(diǎn)數(shù),i是檢測樣點(diǎn)的序號,N、i均為正整數(shù)。
進(jìn)一步地,S102中的第一預(yù)設(shè)閾值即為判決門限,若采用能量檢測,則判決門限為樣點(diǎn)數(shù)和噪聲方差的函數(shù)。
舉例來說,GP總共71Ts,扣除射頻開關(guān)切換時間,信號傳播多徑效應(yīng)及其他鄰區(qū)信號越區(qū)傳播等因素,實(shí)際可用采樣點(diǎn)為27Ts,則通過步驟S1至S3的方法,可檢測信噪比4dB以上的主用戶信號。
本實(shí)施例提供了一種頻譜感知方法,利用無線幀的GP(Guard Period,保護(hù)間隔)進(jìn)行感知,GP感知周期較短,如此在主用戶信號較大的情況下,通過GP感知實(shí)現(xiàn)快速檢測及避讓。
由此可見,利用GP只能檢測功率較大的主用戶信號,表明主用戶發(fā)射機(jī)距離較近;而對于功率較小的主用戶信號,表明主用戶發(fā)射機(jī)距離較遠(yuǎn),即使連續(xù)多個GP檢測出現(xiàn)漏檢,雙方的信號干擾可不能不會太嚴(yán)重。
但為了進(jìn)一步地檢測功率較小的主用戶信號,該方法還包括如下步驟:
S201:間隔第二感知周期,利用無線幀中的靜默幀對主用戶發(fā)射端進(jìn)行檢測,獲得第二檢測結(jié)果。
其中,第二感知周期可為無線幀中靜默幀間的時間間隔。如圖3所示,感知系統(tǒng)每40個無線幀有一個上行靜默期,可以用來實(shí)現(xiàn)靜默期感知,則第二感知周期可為1s。
S202:將所述第二檢測結(jié)果與第二預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較。
S203:若所述第二檢測結(jié)果大于等于第二預(yù)設(shè)閾值,則判定存在 主用戶占用信號;
其中,所述第二感知周期大于所述第一感知周期。
本實(shí)施例中,該方法還包括如下步驟:
若存在主用戶占用信號,則認(rèn)知用戶退出信道,以避免對主用戶的干擾。
由此可見,通過GP感知和靜默幀感知實(shí)現(xiàn)檢測及避讓。
本實(shí)施例中,步驟S201中利用靜默幀對主用戶發(fā)射端進(jìn)行檢測,獲得第二檢測結(jié)果,包括:
B01、利用靜默幀對主用戶發(fā)射端進(jìn)行能量檢測或循環(huán)平穩(wěn)特征檢測;
B02、若采用能量檢測,對認(rèn)知用戶接收到信號的能量進(jìn)行一定時間的累積,獲得累積的統(tǒng)計量。
具體來說,根據(jù)式(1)求得檢測統(tǒng)計量,并進(jìn)一步根據(jù)統(tǒng)計量進(jìn)行判斷。
B03、若采用循環(huán)平穩(wěn)特征檢測,則根據(jù)式(2)獲得檢測統(tǒng)計量T(x):
其中,Sx(f;α)是譜相關(guān)函數(shù),且N是檢測樣點(diǎn)數(shù),i是檢測樣點(diǎn)的序號,N、i均為正整數(shù),α為循環(huán)頻率,且大于等于0,L表示循環(huán)周期,f表示頻率。
舉例來說,靜默幀可用采樣點(diǎn)約為2204Ts,則若采用能量檢測,參照仿真性能曲線,可檢測信噪比-6.5dB以上的主用戶占用信號。
本實(shí)施例提供了一種頻譜感知的方法,結(jié)合GP感知和靜默期感知,通過設(shè)置不同的感知周期,能夠進(jìn)一步提高感知算法的檢測性能,降低感知周期時長,從而更好地實(shí)現(xiàn)頻譜共享和干擾避讓。
如圖4所示,為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種頻譜感知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖,該系統(tǒng)包括第一檢測單元401、第一比較單元402及第一判定單元403。其中:
第一檢測單元401,用于間隔第一感知周期,利用感知系統(tǒng)中無線幀的保護(hù)間隔GP對主用戶發(fā)射端進(jìn)行檢測,獲得第一檢測結(jié)果。
第一比較單元402,用于將所述第一檢測結(jié)果與第一預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較。
第一判定單元403,用于當(dāng)所述第一檢測結(jié)果大于等于第一預(yù)設(shè)閾值時,判定存在主用戶占用信號。
本實(shí)施例中,該系統(tǒng)還包括:
第二檢測單元,用于間隔第二感知周期,利用無線幀中的靜默幀對主用戶發(fā)射端進(jìn)行檢測,獲得第二檢測結(jié)果;
第二比較單元,用于將所述第二檢測結(jié)果與第二預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較;
第二判定單元,用于當(dāng)所述第二檢測結(jié)果大于等于第二預(yù)設(shè)閾值時,判定存在主用戶占用信號;
其中,所述第二感知周期大于所述第一感知周期。
本實(shí)施例中,所述系統(tǒng)還包括避讓單元,用于:
若存在主用戶占用信號,則認(rèn)知用戶退出信道,以避免對主用戶的干擾。
本實(shí)施例中,第一檢測單元401,用于:
利用GP對主用戶發(fā)射端進(jìn)行能量檢測;
對認(rèn)知用戶接收到信號的能量進(jìn)行一定時間的累積,根據(jù)公式一獲得累積的統(tǒng)計量T(x):
其中,x(i)表示認(rèn)知用戶(次級用戶)的接收信號,N是檢測樣點(diǎn)數(shù),i是檢測樣點(diǎn)的序號,N、i均為正整數(shù)。
本實(shí)施例中,所述第二檢測單元,用于:
利用靜默幀對主用戶發(fā)射端進(jìn)行能量檢測或循環(huán)平穩(wěn)特征檢測;
若采用能量檢測,對認(rèn)知用戶接收到信號的能量進(jìn)行一定時間的累積,獲得累積的統(tǒng)計量;
若采用循環(huán)平穩(wěn)特征檢測,則根據(jù)公式二獲得檢測統(tǒng)計量T(x):
其中,Sx(f;α)是譜相關(guān)函數(shù),且N是檢測樣點(diǎn)數(shù),i是檢測樣點(diǎn)的序號,N、i均為正整數(shù),α為循環(huán)頻率,且大于等于0,L表示循環(huán)周期,f表示頻率。
對于裝置實(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。