專利名稱：離散頻譜條件的認(rèn)知高速無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及無(wú)線通信系統(tǒng)中的頻譜感知技術(shù)。
背景技術(shù)：
在2G移動(dòng)通信已經(jīng)能很好的滿足語(yǔ)音通信需求的條件下，當(dāng)今無(wú)線通信技術(shù)依舊飛速發(fā)展，其主要目標(biāo)就是為了滿足日益增長(zhǎng)的高速數(shù)據(jù)速率需求。時(shí)分復(fù)用(TDM)，碼分復(fù)用(CDM)，頻分復(fù)用(FDM)等傳統(tǒng)復(fù)用技術(shù)，以及諸如正交頻分復(fù)用(OFDM)，智能天線， 鏈路自適應(yīng)等技術(shù)的綜合應(yīng)用，為高速無(wú)線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了靈活的配置方案。在這些技術(shù)中，由于OFDM頻譜利用率高，并能有效克服多徑效應(yīng)引起的碼間干擾等優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越受到業(yè)界的青睞。目前，3GPP和3GPP2已將OFDM技術(shù)確定為4G的關(guān)鍵物理層技術(shù)，并以此取代CDM技術(shù)。近年來(lái)對(duì)通信頻譜及其利用率的測(cè)量分析表明，當(dāng)今頻譜資源緊缺的狀況主因并不是物理頻段較少，而是由于已授權(quán)頻段的頻譜利用率十分低下所造成的。據(jù)近期中國(guó)移動(dòng)研究院無(wú)線技術(shù)研究所的對(duì)國(guó)內(nèi)幾類典型場(chǎng)景的測(cè)量結(jié)果表明，頻譜利用率十分低下的原因主要有一方面，由于歷史認(rèn)識(shí)及技術(shù)的局限性，目前沿用的頻譜分配規(guī)范仍然是FCC 于1927年頒布的。由于采用固定頻譜分配方式，許多已分配頻段的實(shí)際利用率很低，使得頻譜短缺與頻譜富余的矛盾激化。另一方面，對(duì)高效的頻譜利用率技術(shù)開發(fā)不足，而這正是目前改善頻譜資源緊缺局面的至重途徑。因此，在現(xiàn)有的頻譜分配方式導(dǎo)致資源沒有被充分利用的情況下，積極有效地開發(fā)高頻譜利用率的新技術(shù)尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本申請(qǐng)的一方面，提供了一種數(shù)據(jù)調(diào)制系統(tǒng)，包括授權(quán)頻段分析模塊，對(duì)通信系統(tǒng)的授權(quán)頻段進(jìn)行頻譜分析，以獲得第一可用頻段；非授權(quán)頻段分析模塊，對(duì)所述通信系統(tǒng)的授權(quán)頻段之外的其它頻段、或不同于所述通信系統(tǒng)的至少一個(gè)其它系統(tǒng)的授權(quán)頻段進(jìn)行分析，以獲得第二可用頻段；以及數(shù)據(jù)調(diào)制模塊，基于所述第一可用頻段和所述第二可用頻段，采用0FDM/0FDMA方式對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。所述數(shù)據(jù)調(diào)制模塊被配置為以補(bǔ)零的方式將所述數(shù)據(jù)調(diào)制到所述第一可用頻段和所述第二可用頻段的子載波上。作為一種選擇，所述數(shù)據(jù)調(diào)制模塊被配置為將所述第一可用頻段和所述第二可用頻段進(jìn)行分組切割，并將所述數(shù)據(jù)調(diào)制到分組切割后的各個(gè)可用頻段上。根據(jù)本申請(qǐng)的另一方面，提供了一種數(shù)據(jù)調(diào)制方法，包括對(duì)通信系統(tǒng)的授權(quán)頻段進(jìn)行頻譜分析以獲得第一可用頻段；對(duì)所述通信系統(tǒng)的授權(quán)頻段之外的其它頻段、或不同于所述通信系統(tǒng)的至少一個(gè)其它系統(tǒng)的授權(quán)頻段進(jìn)行分析，以獲得第二可用頻段；以及
基于所述第一可用頻段和所述第二可用頻段，采用0FDM/0FDMA方式對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。其中，所述采用0FDM/0FDMA方式對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制的步驟包括以補(bǔ)零的方式將所述數(shù)據(jù)調(diào)制到所述第一可用頻段和所述第二可用頻段的子載波上。作為一種選擇，所述采用0FDM/0FDMA方式對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制的步驟可包括將第一可用頻段和所述第二可用頻段進(jìn)行分組切割；以及將所述數(shù)據(jù)調(diào)制到分組切割后的各個(gè)可用頻段上。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1示出了根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式的數(shù)據(jù)調(diào)制系統(tǒng)；圖2示出了理想情況下的離散頻譜分布；圖3所示為圖1中示出的非授權(quán)頻段感知模塊的具體部件的方框圖；圖4所示即為直接OFDM調(diào)制后的信號(hào)頻譜；圖5所示為圖1中示出的調(diào)制單元的具體部件的方框圖；圖6示出了在理想離散頻譜條件下，N= 19時(shí)串行符號(hào)與調(diào)制子載波對(duì)應(yīng)關(guān)系；圖7示出了在實(shí)際的離散頻譜條件下，N= 19時(shí)串行符號(hào)與調(diào)制子載波對(duì)應(yīng)關(guān)系；圖8還示意性地示出了根據(jù)本申請(qǐng)的、在數(shù)據(jù)接收端使用的解調(diào)單元；圖9 (a)示出了根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的、在發(fā)送端進(jìn)行OFDM數(shù)據(jù)補(bǔ)零調(diào)制的FFT 實(shí)現(xiàn)；圖9(b)示出了根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的、在接收端進(jìn)行數(shù)據(jù)消零的FFT實(shí)現(xiàn)；圖10示出了 OFDM射頻分組調(diào)制時(shí)，當(dāng)N = 19時(shí)串行符號(hào)與調(diào)制子載波對(duì)應(yīng)關(guān)系；圖11示出了在實(shí)際離散頻譜條件下，OFDM射頻分組調(diào)制上變頻階段示意圖；以及圖12(a)和圖12(b)分別示出了在發(fā)送端進(jìn)行OFDM射頻分組調(diào)制的FFT實(shí)現(xiàn)，以及在接收端進(jìn)行數(shù)據(jù)消零的FFT實(shí)現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)根據(jù)本申請(qǐng)具體實(shí)施方式
的數(shù)據(jù)調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1示出了根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式的數(shù)據(jù)調(diào)制系統(tǒng)1000。系統(tǒng)1000包括授權(quán)頻段分析模塊10、非授權(quán)頻段分析模塊20和數(shù)據(jù)調(diào)制模塊30。授權(quán)頻段分析模塊10對(duì)通信系統(tǒng)的授權(quán)頻段進(jìn)行頻譜分析。分析獲得的結(jié)果例如標(biāo)記為f (A)。非授權(quán)頻段感知模塊20通過(guò)在頻域上測(cè)量無(wú)線信號(hào)能量，感知上述授權(quán)頻段之外的其它頻段，例如，對(duì)電力、業(yè)余無(wú)線電臺(tái)、地質(zhì)礦產(chǎn)、水利、氣象、軍隊(duì)等部門使用的頻段的利用情況進(jìn)行偵測(cè)，并獲得其中的空閑資源，例如標(biāo)記為f (B)。頻譜感知就是要在頻域上確定是否有信號(hào)占用，找到可用的“空洞”?；谀芰繖z測(cè)的頻譜感知，通信系統(tǒng)的接收機(jī)不必預(yù)先知道任何有關(guān)主用戶發(fā)射信號(hào)的特征。接收機(jī)將信號(hào)依次通過(guò)模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換， 采樣求和，將該結(jié)果與閾值作比較，從而判斷當(dāng)前信道是否有主用戶占用；這將在下面參照?qǐng)D2進(jìn)行詳細(xì)的描述。通過(guò)增加采樣運(yùn)算的點(diǎn)數(shù)，或增加接收機(jī)每次接收信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度， 可以增加能量檢測(cè)的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)調(diào)制模塊30通過(guò)整合上述所有頻率資源f (A+B)，并基于頻率資源f (A+B)采用基于0FDM/0FDMA方式對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。在一個(gè)實(shí)施方式中，假設(shè)頻譜條件理想，即如圖2所示。此時(shí)，可用離散頻譜邊界范圍與若干個(gè)子載波頻譜范圍恰重合，可用頻段為f0，fl，f2，f3,f(m)，f (m+1)，f (N_3)，f (N_2)和f (N_l)，如圖中深色部分所示，其余白色部分表示非授權(quán)頻段。在這種理想情況下，如果能夠在深色部分傳送信號(hào)，而在白色部分不傳信號(hào)，就能夠?qū)崿F(xiàn)頻譜資源的有效利用，且頻譜利用率能夠達(dá)到100%。圖3所示為非授權(quán)頻段感知模塊20的方框圖。非授權(quán)頻段感知模塊20包括的A/ D轉(zhuǎn)換單元201對(duì)接收的信號(hào)Y轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)Y[n]。能量計(jì)算單元202對(duì)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)Υ[η]進(jìn)行采樣求和。在這里，假設(shè)
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)調(diào)制系統(tǒng)，包括授權(quán)頻段分析模塊，對(duì)通信系統(tǒng)的授權(quán)頻段進(jìn)行頻譜分析，以獲得第一可用頻段；非授權(quán)頻段分析模塊，對(duì)所述通信系統(tǒng)的授權(quán)頻段之外的其它頻段、或不同于所述通信系統(tǒng)的至少一個(gè)其它系統(tǒng)的授權(quán)頻段進(jìn)行分析，以獲得第二可用頻段；以及數(shù)據(jù)調(diào)制模塊，基于所述第一可用頻段和所述第二可用頻段，采用0FDM/0FDMA方式對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)調(diào)制系統(tǒng)，其中，所述非授權(quán)頻段分析模塊包括A/D轉(zhuǎn)換單元，將接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；能量計(jì)算單元，計(jì)算轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)的能量；判決模塊，將計(jì)算求得的能量與檢測(cè)門限進(jìn)行比較，并根據(jù)比較的結(jié)果獲得所述第二可用頻段。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)調(diào)制系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)調(diào)制模塊以補(bǔ)零的方式將所述數(shù)據(jù)調(diào)制到所述第一可用頻段和所述第二可用頻段的子載波上。
4.如權(quán)利要求3所述的數(shù)據(jù)調(diào)制系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)調(diào)制模塊進(jìn)一步包括串/并轉(zhuǎn)換單元，將所述數(shù)據(jù)的串行符號(hào)流轉(zhuǎn)換為N路并行符號(hào)，N為正整數(shù)；調(diào)制單元，將所述N路并行符號(hào)調(diào)制到所述第一可用頻段和所述第二可用頻段的、相應(yīng)的可用頻段的子載波上；以及求和單元，將經(jīng)過(guò)調(diào)制的并行符號(hào)相加獲得OFDM數(shù)據(jù)符號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的數(shù)據(jù)調(diào)制系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)調(diào)制模塊進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)編碼單元，接收所述數(shù)據(jù)的串行比特流，并在所述串行比特流中的預(yù)定位置插入至少一個(gè)數(shù)值零，其中，所述調(diào)制單元將插入零后的串行比特流調(diào)制到所述相應(yīng)的可用頻段的子載波上。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)調(diào)制系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)調(diào)制模塊被配置為將所述第一可用頻段和所述第二可用頻段進(jìn)行分組切割，并將所述數(shù)據(jù)調(diào)制到分組切割后的各個(gè)可用頻段上。
7.一種數(shù)據(jù)調(diào)制方法，包括對(duì)通信系統(tǒng)的授權(quán)頻段進(jìn)行頻譜分析以獲得第一可用頻段；對(duì)所述通信系統(tǒng)的授權(quán)頻段之外的其它頻段、或不同于所述通信系統(tǒng)的至少一個(gè)其它系統(tǒng)的授權(quán)頻段進(jìn)行分析，以獲得第二可用頻段；以及基于所述第一可用頻段和所述第二可用頻段，采用0FDM/0FDMA方式對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，所述采用0FDM/0FDMA方式對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制的步驟包括以補(bǔ)零的方式將所述數(shù)據(jù)調(diào)制到所述第一可用頻段和所述第二可用頻段的子載波上。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，所述采用0FDM/0FDMA方式對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制的步驟包括接收所述數(shù)據(jù)的串行比特流；在所述串行比特流中的預(yù)定位置插入至少一個(gè)數(shù)值零；以及將插入零后的串行比特流調(diào)制到第一可用頻段和所述第二可用頻段的、相應(yīng)的可用頻段的子載波上。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，所述采用0FDM/0FDMA方式對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制的步驟包括將所述第一可用頻段和所述第二可用頻段進(jìn)行分組切割；以及將所述數(shù)據(jù)調(diào)制到分組切割后的各個(gè)可用頻段上。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，所述采用0FDM/0FDMA方式對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制的步驟進(jìn)一步包括將經(jīng)過(guò)調(diào)制的數(shù)據(jù)進(jìn)行上變頻，以避免在非授權(quán)頻段傳輸所述數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離散頻譜條件的認(rèn)知高速無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。尤其公開了一種離散頻譜條件下高速認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)包括授權(quán)頻段分析模塊、非授權(quán)頻段分析模塊和數(shù)據(jù)調(diào)制模塊。授權(quán)頻段分析模塊對(duì)通信系統(tǒng)的授權(quán)頻段進(jìn)行頻譜分析以獲得第一可用頻段；非授權(quán)頻段分析模塊對(duì)所述通信系統(tǒng)的授權(quán)頻段之外的其它頻段、或不同于所述通信系統(tǒng)的至少一個(gè)其它系統(tǒng)的授權(quán)頻段進(jìn)行分析以獲得第二可用頻段；數(shù)據(jù)調(diào)制模塊基于所述第一可用頻段和所述第二可用頻段，采用OFDM/OFDMA方式對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。
文檔編號(hào)H04L27/26GK102202028SQ20101013556
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者宋梅, 張勇, 戴超, 沈哲夫, 滕穎蕾, 陳廣泉 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)