本發(fā)明涉及無線通信技術領域，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：

目前，223～235MHz頻段規(guī)劃給遙測、遙控、數據傳輸等業(yè)務，主要用于能源、軍隊、氣象、地震、建設、水利、地礦、輕工等重點行業(yè)。該頻段采用固定分配方式進行頻譜管理，頻點帶寬為25kHz，各行業(yè)頻點處于離散分布狀態(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、石油等對無線專網的帶寬提出越來越多的需求。目前我國針對專網頻率主要采用固定分配方式進行頻譜管理，但隨著行業(yè)用戶帶寬需求的增加，傳統(tǒng)的專網頻段已經無法滿足行業(yè)用戶的需求。另一方面，由于行業(yè)用戶的業(yè)務特征，導致頻譜資源利用率不高，造成一定程度上的浪費。頻譜資源的缺乏更多是由于現有的基于靜態(tài)控制的頻譜管理與分配策略所造成的。

技術實現要素：

針對現有技術中專網頻段已經無法滿足行業(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)在預設帶寬的頻段內的頻點數是否是變化的；

若所述感知系統(tǒng)在預設帶寬的頻段內的頻點數不是變化的，則獲取所述頻點數N；其中，N為正整數；

將所述預設帶寬的頻段中所有頻點的功率值從大到小依次排列，獲取前N個功率值對應的累積功率；

根據所述累積功率，判斷所述預設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)在預設帶寬的頻段內的頻點數是否是變化的之后，所述方法還包括：

若所述感知系統(tǒng)在預設帶寬的頻段內的頻點數是變化的，則將所述頻點數N遍歷1至M；其中，M為預設帶寬的頻段中的頻點總數，且M為正整數；

將所述預設帶寬的頻段中M個頻點的功率值從大到小排列，并獲取前N個功率值對應的累積功率P_sum；

將累積功率P_sum與預設的門限值P_th比較，若P_sum大于P_th，則判定所述預設帶寬的頻段中的頻譜資源空閑。

優(yōu)選地，所述方法還包括：

若所述預設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或多個用戶。

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

獲取服務區(qū)域內存在的現網運行的窄帶系統(tǒng)；

獲取所述窄帶系統(tǒng)在所述預設帶寬的頻段內占用的一個或多個頻點，將所述一個或多個頻點的功率值清零。

優(yōu)選地，所述根據所述累積功率，判斷所述預設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設的門限值進行比較；

若所述累積功率大于預設的門限值，則說明所述預設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設的門限值，則說明所述預設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：

頻點數判斷單元，用于判斷感知系統(tǒng)在預設帶寬的頻段內的頻點數是否是變化的；

頻點數獲取單元，用于當所述感知系統(tǒng)在預設帶寬的頻段內的頻點數不是變化的時，則獲取所述頻點數N；其中，N為正整數；

功率計算單元，用于將所述預設帶寬的頻段中所有頻點的功率值從大到小依次排列，獲取前N個功率值對應的累積功率；

第一判斷單元，用于根據所述累積功率，判斷所述預設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)在預設帶寬的頻段內的頻點數是變化的，則將所述頻點數N遍歷1至M；其中，M為預設帶寬的頻段中的頻點總數，且M為正整數；

將所述預設帶寬的頻段中M個頻點的功率值從大到小排列，并獲取前N個功率值對應的累積功率P_sum；

將累積功率P_sum與預設的門限值P_th比較，若P_sum大于P_th，則判定所述預設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：

若所述預設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或多個用戶。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括功率清零單元，用于：

獲取服務區(qū)域內存在的現網運行的窄帶系統(tǒng)；

獲取所述窄帶系統(tǒng)在所述預設帶寬的頻段內占用的一個或多個頻點，將所述一個或多個頻點的功率值清零。

優(yōu)選地，所述第一判斷單元，用于：

將所述累積功率與預設的門限值進行比較；

若所述累積功率大于預設的門限值，則說明所述預設帶寬的頻段 中頻譜資源已被占用；

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

由上述技術方案可知，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)可能是單頻點用戶，也可能是多頻點用戶，根據實際系統(tǒng)占用的頻點數，通過聯合預設帶寬的頻段內多個頻點的累積功率，判斷該預設帶寬的頻段內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)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明一實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)明另一實施例提供的一種基于分組頻譜池的頻譜感知系統(tǒng)的結構示意圖。

具體實施方式

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

基于230MHz行業(yè)頻譜分配現狀，候選的頻譜共享方案既要兼容現網運行的各類窄帶系統(tǒng)，允許離散25kHz頻點長期可用；又要兼顧 未來寬帶感知系統(tǒng)的業(yè)務發(fā)展需要，聯合多個25kHz頻點，通過離散頻帶聚合技術，支持視頻傳輸等大帶寬業(yè)務。例如230MHz頻譜共享方案總帶寬為12MHz，480個頻點，如果每40個頻點聚合為一組，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系統(tǒng)仍在各個行業(yè)內發(fā)揮著重要作用，如何在不影響現有窄帶專網系統(tǒng)的前提下，采用先進的無線通信新技術，通過頻譜感知、頻譜共享等技術手段，實現專網頻率的動態(tài)靈活使用，提高頻譜使用率，將是解決現有行業(yè)專網寬帶需求的新思路和新方向。

如圖1所示，為本發(fā)明一實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)在預設帶寬的頻帶內的頻點數是否是變化的。

舉例來說，對230MHz行業(yè)頻譜，包括223～235MHz的頻段，則其總帶寬為12MHz，480個頻點，則若將40個頻點聚合為一組，則12MHz可以分為12組1MHz帶寬的共享頻譜池。其中1MHz即為上述預設帶寬。需要說明的是，其分組數目不定，可根據實際情況進行分組。而感知系統(tǒng)在預設帶寬的頻帶的頻點數不一定是確定的，因此需進行判斷。

而需要說明的是，步驟S101之前還包括：將感知系統(tǒng)的頻段劃分為一個或多個預設帶寬的頻段。以便后續(xù)對每個預設帶寬的頻段進行分析。

S102：若所述感知系統(tǒng)在預設帶寬的頻段內的頻點數不是變化的，則獲取所述頻點數N。

其中，N為正整數。

S103：將所述預設帶寬的頻段中所有頻點的功率值從大到小依次排列，獲取前N個功率值對應的累積功率。

具體來說，獲得功率值最大的N個頻點對應的累積功率。

S104：根據所述累積功率，判斷所述預設帶寬的頻段中的頻譜資源是否空閑。

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

本實施例中，步驟S101之后，該方法還包括如下步驟：

S201：若所述感知系統(tǒng)在預設帶寬的頻段內的頻點數是變化的，則將所述頻點數N遍歷1至M；其中，M為預設帶寬的頻段中的頻點總數，且M為正整數；

S202：將所述預設帶寬的頻段中M個頻點的功率值從大到小排列，并獲取前N個功率值對應的累積功率P_sum；

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

進一步地，該方法還包括如下步驟：

若所述預設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或多個用戶。

本實施例中，步驟S102之前，該方法還包括如下步驟：

A01、獲取服務區(qū)域內內存在的現網運行的窄帶系統(tǒng)；

A02、獲取所述窄帶系統(tǒng)在所述預設帶寬的頻段內占用的一個或多個頻點，將所述一個或多個頻點的功率值清零。

具體來說，由于服務區(qū)域內若存在現網窄帶系統(tǒng)，則對后續(xù)判斷結果會有影響，因此將窄帶系統(tǒng)對應的多個25kHz頻點的功率值清零，不參與上述預設帶寬的頻段中所有頻點的功率排序，避免其功率值對判斷頻譜資源是否空閑的影響。

本實施例中，步驟S103，具體包括如下步驟：

S31：將所述累積功率與預設的門限值進行比較；

其中，預設的門限值根據該系統(tǒng)的解調門限和底噪水平計算得到。

S32：若所述累積功率大于預設的門限值，則說明所述預設帶寬的 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設的門限值，則說明所述預設帶寬的頻段中頻譜資源未被占用。

舉例來說，設所述預設帶寬的頻段為1MHz，每個頻點的帶寬為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帶寬的頻段內的頻點數是否是變化的；

S2’：若頻點數不是變化的，則獲取該頻點數N，并轉至步驟S4’；

S3’：若頻點數是變化的，則將N遍歷1至40，并轉至步驟S4’；

S4’：將該1MHz中40個頻點的功率值從大到小排列，并獲取前N個功率值對應的累積功率P_sum；

S5’：判斷累積功率P_sum是否大于預設門限值P_th，若P_sum大于P_th，轉至步驟S6’，若P_sum小于等于P_th，則轉至步驟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，計算會比較復雜。為了簡化算法，可選若干個典型值進行計算，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個頻點的最大累計功率P_sum1/P_sum4/P_sum8/P_sum20/P_sum40，分別與對應的功率門限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應的功率門限值，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)可能是單頻點用戶，也可能是多頻點用戶，根據實際系統(tǒng)占用的頻點數，通過聯合預設帶寬的頻段內多個頻點的累積功率，判斷該預設帶寬的頻段內共享預設帶寬的頻段中所有頻點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)明另一實施例提供的一種基于分組頻譜池的頻譜感知系統(tǒng)的結構示意圖，該系統(tǒng)包括頻點數判斷單元301、頻點數獲取單元302、功率計算單元303及第一判斷單元304。其中：

頻點數判斷單元301，用于判斷感知系統(tǒng)在預設帶寬的頻段內的頻點數是否是變化的；

頻點數獲取單元302，用于當所述感知系統(tǒng)在預設帶寬的頻段內的頻點數不是變化的時，則獲取所述頻點數N；其中，N為正整數；

功率計算單元303，用于將所述預設帶寬的頻段中所有頻點的功率值從大到小依次排列，獲取前N個功率值對應的累積功率；

第一判斷單元304，用于根據所述累積功率，判斷所述預設帶寬的頻段中的頻譜資源是否空閑。

本實施例中，所述系統(tǒng)還包括第二判斷單元，用于：

若所述感知系統(tǒng)在預設帶寬的頻段內的頻點數是變化的，則將所述頻點數N遍歷1至M；其中，M為預設帶寬的頻段中的頻點總數，且M為正整數；

將所述預設帶寬的頻段中M個頻點的功率值從大到小排列，并獲取前N個功率值對應的累積功率P_sum；

將累積功率P_sum與預設的門限值P_th比較，若P_sum大于P_th，則判定所述預設帶寬的頻段中的頻譜資源空閑。

本實施例中，所述系統(tǒng)還包括分配單元，用于：

若所述預設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或多個用戶。

本實施例中，所述系統(tǒng)還包括功率清零單元，用于：

獲取服務區(qū)域內內存在的現網運行的窄帶系統(tǒng)；

獲取所述窄帶系統(tǒng)在所述預設帶寬的頻段內占用的一個或多個頻點，將所述一個或多個頻點的功率值清零。

本實施例中，所述第一判斷單元304，用于：

將所述累積功率與預設的門限值進行比較；

若所述累積功率大于預設的門限值，則說明所述預設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設的門限值，則說明所述預設帶寬的頻段中頻譜資源未被占用。

對于裝置實施例而言，由于其與方法實施例基本相似，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。

以上實施方式僅適于說明本公開，而并非對本公開的限制，有關技術領域的普通技術人員，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方案也屬于本公開的范疇，本公開的專利保護范圍應由權利要求限定。