本發(fā)明涉及無線電技術領域，特別涉及一種基站以及基于頻譜感知技術的信號發(fā)送方法。

背景技術：

隨著無線技術的飛速發(fā)展，移動高速數據網，無線多媒體應用等高數據率需求的無線應用已廣泛部署，無線用戶數量呈爆發(fā)式增長，對無線頻譜提出了新的要求。而無線頻譜資源作為一個國家稀缺的、不可再生的戰(zhàn)略資源，由各國相關管理部門統一調配，各行各業(yè)在獲準授權的頻譜內開展業(yè)務應用。頻譜資源一經授權分配，標志著業(yè)務可用無線資源固定，面對新業(yè)務新技術對于頻譜利用的新需求以及用戶大量增長的挑戰(zhàn)，如何利用有限的頻譜資源滿足各種無線的應用頻譜需求已成為當前熱門的研究課題。

目前國內現有的幾種電力無線通信系統，傳統的230MHz數傳電臺、Mobitex等通信協議簡單，難以保證頻譜利用率；WiMAX、McWill、TD-LTE等系統通信協議完善，但是網絡結構復雜、設備功耗大，尤其難以獲得統一的授權頻點，并不適用于行業(yè)無線通信系統的大規(guī)模、統一推廣。國內既有無線頻譜資源分配中，明確分配給電力用戶用于負荷監(jiān)控的頻譜為223MHz-235MHz頻段范圍內40個離散頻點、共計1MHz帶寬的頻譜資源，同時該頻段內亦授權其它行業(yè)部分離散頻點用于業(yè)務數據傳輸使用，因此電力230MHz頻段的通信終端工作的信道環(huán)境復雜，既存在其它行業(yè)用戶數傳電臺的鄰道干擾，又存在電力用戶負控數傳電臺的帶內干擾。

因此，有必要進一步提高行業(yè)無線通信系統的頻譜資源的利用率，規(guī)避干擾頻段保證通信質量，提升系統可靠性。

技術實現要素：

有鑒于此，本發(fā)明提出一種基站及其基于頻譜感知技術的通信方法，以提高行業(yè)無線通信系統的頻譜資源的利用率，規(guī)避干擾頻段保證通信質量，提升系統可靠性。

基于上述目的本發(fā)明提供的一種基于頻譜感知技術的信號發(fā)送方法，包括：

基站在每個檢測周期到達時，應用頻譜感知技術測量小區(qū)內所有授權頻點的上行信號的噪聲功率；

所述基站若檢測出連續(xù)M個頻點中的N個頻點的噪聲功率大于閾值，則在該M個頻點的下行信道廣播阻塞信息，用以指示終端所述阻塞信息的傳送頻點將暫停信號發(fā)送；

之后，所述基站暫停該M個頻點的信號發(fā)送；

其中，M為小于所有授權頻點個數的自然數，N為小于M的自然數。

進一步，所述基站暫停該M個頻點的信號發(fā)送后，還包括：

所述基站若檢測出該M個頻點達到恢復條件，則恢復該M個頻點的信號發(fā)送；

其中，所述恢復條件具體為該M個頻點中的R個頻點的噪聲功率小于所述閾值；所述R為小于或等于M、且大于M-N的自然數。

根據本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種基站，包括：

噪聲監(jiān)測模塊，用于在每個檢測周期到達時，應用頻譜感知技術測量小區(qū)內所有授權頻點的上行信號的噪聲功率比；

阻塞判定模塊，用于根據所述噪聲監(jiān)測模塊的檢測結果，若確定連續(xù)M個頻點中的N個頻點的噪聲功率比大于閾值，則將該M個頻點判定為阻塞頻點；

無線資源調度模塊，用于在所述阻塞頻點的下行信道廣播阻塞信息，用以指示終端所述阻塞信息的傳送頻點將暫停信號發(fā)送；之后，暫停該M個頻點的信號發(fā)送。

進一步，所述阻塞判定模塊還用于根據所述噪聲監(jiān)測模塊的檢測結果，若確定該M個頻點達到恢復條件，則將該M個頻點判定為正常頻點；以及

所述無線資源調度模塊使用正常頻點進行信號發(fā)送；

其中，所述恢復條件具體為該M個頻點中的R個頻點的噪聲功率小于所述閾值；所述R為小于或等于M、且大于M-N的自然數。

本發(fā)明技術方案中，應用頻譜感知技術測量小區(qū)內所有授權頻點的上行信號的噪聲功率比，將測量的噪聲功率比與設定的閾值進行比較，從而識別出可用頻譜與受干擾頻譜；進而，若判定出連續(xù)M個頻點中的N個頻點的噪聲功率比大于閾值，則讓出一組M個頻點的空口資源，對該M個頻點進行阻塞的下行信道廣播阻塞信息；從而規(guī)避干擾，盡量減少對其它系統的干擾，同時保證本系統的信號傳輸質量，提升系統可靠性，提高行業(yè)無線通信系統的頻譜資源的利用率。

進一步，在測量噪聲功率比時，主要是考慮帶外干擾功率，以明確帶外異系統對帶內的干擾，從而可以針對性地對帶外干擾較大的頻點進行阻塞，從而既避免帶內系統發(fā)送的信號受到干擾，也可避免對帶外異系統的信號干擾，使不同行業(yè)的無線通信系統之間避免相互干擾、實現和諧共存。

進一步，針對電力行業(yè)的無線通信系統的223MHz-235MHz頻段范圍進行頻譜資源的規(guī)劃，考慮避免頻點之間的三階互調影響，規(guī)劃部分頻點不可用，并分為3簇頻點，從而充分利用頻譜資源，同時又盡量避免頻點之間的相互干擾。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為本發(fā)明實施例的基于頻譜感知技術的信號發(fā)送方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例的電力行業(yè)的無線頻段干擾規(guī)避示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例的4頻點載波聚合功放發(fā)射前后的頻譜對比圖；

圖4為本發(fā)明實施例的下行信道的子載波分配示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例的上行信道的子載波分配示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例的基站內部結構示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

本技術領域技術人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復數形式。應該進一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或無線耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關聯的列出項的全部或任一單元和全部組合。

本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)，具有與本發(fā)明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語，應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣被特定定義，否則不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

本技術領域技術人員可以理解，這里所使用的“終端”、“終端設備”既包括無線信號接收器的設備，其僅具備無發(fā)射能力的無線信號接收器的設備，又包括接收和發(fā)射硬件的設備，其具有能夠在雙向通信鏈路上，進行雙向通信的接收和發(fā)射硬件的設備。這種設備可以包括：蜂窩或其他通信設備，其具有單線路顯示器或多線路顯示器或沒有多線路顯示器的蜂窩或其他通信設備；PCS(Personal Communications Service，個人通信系統)，其可以組合語音、數據處理、傳真和/或數據通信能力；PDA(Personal Digital Assistant，個人數字助理)，其可以包括射頻接收器、尋呼機、互聯網/內聯網訪問、網絡瀏覽器、記事本、日歷和/或GPS(Global Positioning System，全球定位系統)接收器；常規(guī)膝上型和/或掌上型計算機或其他設備，其具有和/或包括射頻接收器的常規(guī)膝上型和/或掌上型計算機或其他設備。這里所使用的“終端”、“終端設備”可以是便攜式、可運輸、安裝在交通工具(航空、海運和/或陸地)中的，或者適合于和/或配置為在本地運行，和/或以分布形式，運行在地球和/或空間的任何其他位置運行。這里所使用的“終端”、“終端設備”還可以是通信終端、上網終端、音樂/視頻播放終端，例如可以是PDA、MID(Mobile Internet Device，移動互聯網設備)和/或具有音樂/視頻播放功能的移動電話，也可以是智能電視、機頂盒等設備。

需要說明的是，本發(fā)明實施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是為了區(qū)分兩個相同名稱非相同的實體或者非相同的參量，可見“第一”“第二”僅為了表述的方便，不應理解為對本發(fā)明實施例的限定，后續(xù)實施例對此不再一一說明。

本發(fā)明的發(fā)明人考慮到，利用認知無線電的頻譜感知技術在授權頻點有效識別可用頻譜與受干擾頻譜，可以更大限度利用頻譜資源，提高頻譜資源的利用率；并在頻譜感知的基礎上，規(guī)避干擾保證通信質量，提升系統可靠性。

認知無線電技術是一種新穎的通信技術，它能有效地緩和現有股東頻譜管理方式導致的頻譜稀缺問題，被認為是下一代最具潛力的通信技術之一。頻譜感知作為無線電的關鍵技術之一，它能檢測周圍空間的頻譜空洞，為認知無線用戶提供可利用的頻譜。

本發(fā)明的發(fā)明人將頻譜感知技術應用于行業(yè)無線通信系統，并據此提供了一種基于頻譜感知技術的信號發(fā)送方法和基站。下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的技術方案。

本發(fā)明提供了的基于頻譜感知技術的信號發(fā)送方法流程圖，如圖1所示，包括如下步驟：

S101：基站在每個檢測周期到達時，應用頻譜感知技術測量小區(qū)內所有授權頻點的上行信號的噪聲功率比；

具體地，基站周期性檢測各授權頻點的上行信號的噪聲功率比；即在一個檢測周期內，基站應用頻譜感知技術對小區(qū)內各授權頻點的上行信號的噪聲功率比進行測量。

事實上，本發(fā)明方法主要是為了規(guī)避帶內異系統的干擾；因此，在進行噪聲功率比測量時，主要考慮帶外干擾的噪聲；因此，較佳地，基站在每個檢測周期到達時，計算各授權頻點的帶寬功率值，進而測量各授權頻點的帶外干擾功率；對于一個授權頻點而言，將該頻點的帶外干擾功率與該頻點的帶寬功率值的比值作為測量出的該頻點的上行信號的噪聲功率比。

根據帶外干擾功率來計算噪聲功率，可以明確帶外異系統對帶內的干擾，從而可以針對性地對帶外干擾較大的頻點進行阻塞，從而既避免帶內系統發(fā)送的信號受到干擾，也可避免對帶外異系統的信號干擾。

例如，電力行業(yè)223MHz-235MHz頻段范圍的電磁環(huán)境復雜，既存在其它行業(yè)大功率數傳電臺鄰道干擾，又存在電力行業(yè)自身數傳電臺的干擾，尤其是電力行業(yè)用于負控監(jiān)測的數傳電臺干擾較嚴重，電力無線通信系統需要與負控數傳電臺實現和諧共存，需要在頻譜感知的基礎上進行干擾規(guī)避。

S102：基站檢測各授權頻點的上行信號的噪聲功率是否超過閾值；

具體地，基站將測量出的各授權頻點的上行信號的噪聲功率比分別與預先設定的噪聲的閾值進行比較，將噪聲功率比超過閾值的授權頻點作為備選頻點。此外，還可以計算備選頻點的有效帶內功率；對備選頻點進行帶外阻塞折算；對備選頻點進行峰值干擾處理；將備選頻點集內干擾最小的頻點置有效標記位。

S103：基站若檢測出連續(xù)M個頻點中的N個頻點的噪聲功率比大于閾值，則在該M個頻點的下行信道廣播阻塞信息。

具體地，基站若確定連續(xù)M個頻點中的備選頻點數大于等于N，即判斷檢測出連續(xù)M個頻點中的N個頻點的噪聲功率比大于閾值，則在該M個頻點的下行信道廣播阻塞信息，用以指示終端所述阻塞信息的傳送頻點將暫停信號發(fā)送。

基站感知到有其它系統干擾的時候應該馬上避讓，讓其它系統優(yōu)先傳輸，為了盡量減少對其它系統的干擾，一次可以讓掉一組頻點的空口資源?；究梢愿兄闲行诺朗欠裾＃K端可以感知下行信道是否正常，當基站確定上行信道干擾比較大，出現連續(xù)M個頻點中的N個頻點的噪聲功率比大于閾值的時候，則進行該M個頻點的小區(qū)阻塞，在該M個頻點的下行信道廣播阻塞信息。

較佳地，阻塞的最小單元為M個頻點，即當M個頻點內有N個頻點檢測到噪聲比較大的情況，則將該M個頻點阻塞；其中，M為小于所有授權頻點個數的自然數，N為小于M的自然數，M和N具體可以由技術人員根據實際情況設置；例如，設置M為5，N為3。

當基站檢測到上行阻塞的時候，下行信道可能還是可以使用的，基站可以繼續(xù)使用下行信道在阻塞的頻點上廣播小區(qū)阻塞信息，但是不啟動任何業(yè)務。阻塞信號僅發(fā)送一次，發(fā)送后則整個被阻塞的頻點組不發(fā)送任何信號(包括參考信號，同步，廣播)。圖2示出了電力行業(yè)的無線頻段干擾規(guī)避示意圖。

進一步，基站暫停該M個頻點的信號發(fā)送后，若檢測出該M個頻點達到恢復條件，則恢復該M個頻點的信號發(fā)送；其中，所述恢復條件具體為該M個頻點中的R個頻點的噪聲功率小于所述閾值；所述R為小于或等于M、且大于M-N的自然數。

恢復該M個頻點的信號發(fā)送后終端可以自行感知上行信道，達到恢復條件后，直接在該M個頻點上發(fā)送上行信息；或者，基站在該M個頻點的下行信道發(fā)送恢復信息通知終端，終端再在這M個頻點上發(fā)送上行信息。

更優(yōu)地，考慮到充分利用頻譜資源，同時又盡量避免頻點之間的相互干擾，需要對頻點的規(guī)劃進行研究。事實上，當兩個或多個與有用信號頻率比較接近的干擾信號同時進入接收機前端電路時，在非線性電路(例如高頻放大、混頻等)作用下產生了新的頻率成分可能會落入接收機的中頻通帶內，從而引起對接收機的干擾。接收機的非線性電路可以看作一個網絡，這個網絡的傳遞函數可以用如下冪級數來表示：

H(s)＝A₀+A₁h(s)+A₂h²(s)+A₃h³(s)+…+A_nhⁿ(s)

傳遞函數中二、四、六等偶次方分量雖能產生新的頻率成分，但其不會落入有用信號的通帶，不會產生干擾；只有三、五、七等奇次方分量才能導致互調干擾，并分別稱為三階互調、五階互調、七階互調等等。階數越高，生成的干擾信號的幅度越小，因此影響最大的是三階互調干擾。而傳遞函數中三次方項的系數A3與基波分量的系數A1之比的對數被用來衡量網絡抗三階互調干擾的能力，稱為“互調響應抗擾性”。不難看出，互調干擾的產生是由兩個因素決定的：一個是存在與有用信號具有一定頻率關系的兩個輸入干擾信號；另一個則是傳遞函數中非線性分量的存在。圖3是一個4頻點載波聚合功放發(fā)射前后的頻譜對比圖，可以看出不考慮三階互調影響，功放輸出后帶來嚴重的帶外雜散。

針對電力系統專用40個離散頻點，考慮到由于存在三階互調影響，因此規(guī)劃部分頻點不可用，本發(fā)明擬按照3簇頻點上下行分類來分析雜散的影響，最后確定頻點的參數如下：

每個離散頻點的帶寬為25kHz，其中分配有10個子載波，每個子載波帶寬為2kHz；

下行可用頻點為如下三組：

第一組：在223.025-225MHz頻段內分布15個頻點；

第二組：在228.025-230MHz頻段內分布10個頻點；

第三組：在230.025-232MHz頻段內分布15個頻點；

下行信道的子載波分配如圖4所示：同一頻點中每5個連續(xù)的子載波之間空出一個子載波的帶寬；奇數頻點與后續(xù)相鄰的偶數頻點之間空出兩個子載波的帶寬；偶數頻點與后續(xù)相鄰的奇數頻點之間空出一個子載波的帶寬。

確定上行可用頻點為如下三組：

第一組：在223.025-225MHz頻段內分布15個頻點；

第二組：在228.025-230MHz頻段內分布10個頻點；

第三組：在230.025-232MHz頻段內分布15個頻點；

上行信道的子載波分配如圖5所示：一個頻點中包括10個連續(xù)的子載波；偶數頻點與后續(xù)相鄰的奇數頻點之間空出3個子載波的帶寬；奇數頻點與后續(xù)相鄰的偶數頻點之間空出兩個子載波的帶寬。

本發(fā)明的方案中，基于上述提供的基于頻譜感知技術的信號發(fā)送方法，本發(fā)明還提供了一種智能基站內部結構框圖，如圖6所示，包括：噪聲監(jiān)測模塊601、阻塞判定模塊602、無線資源調度模塊603。

噪聲監(jiān)測模塊601用于在每個檢測周期到達時，應用頻譜感知技術測量小區(qū)內所有授權頻點的上行信號的噪聲功率比；具體地，噪聲監(jiān)測模塊601在每個檢測周期到達時，應用頻譜感知技術測量小區(qū)內所有授權頻點的上行信號的帶外干擾功率；對于小區(qū)內每個授權頻點，將測量的該頻點的帶外干擾功率與該頻點的帶寬功率的比值作為該頻點的上行信號的噪聲功率比。

阻塞判定模塊602用于根據所述噪聲監(jiān)測模塊的檢測結果，若確定連續(xù)M個頻點中的N個頻點的噪聲功率比大于閾值，則將該M個頻點判定為阻塞頻點；進一步，阻塞判定模塊602還根據所述噪聲監(jiān)測模塊的檢測結果，若在后續(xù)確定該M個頻點達到恢復條件，則將該M個頻點判定為正常頻點。

無線資源調度模塊603用于在所述阻塞頻點的下行信道廣播阻塞信息，用以指示終端所述阻塞信息的傳送頻點將暫停信號發(fā)送；之后，暫停該M個頻點的信號發(fā)送；并且，無線資源調度模塊603使用正常頻點、沒有判定為阻塞頻點的頻點進行信號發(fā)送。

上述基站的各模塊的具體功能實現可以參考上述提及的基于頻譜感知技術的信號發(fā)送方法中各步驟的具體實現。

本發(fā)明技術方案中，應用頻譜感知技術測量小區(qū)內所有授權頻點的上行信號的噪聲功率比，將測量的噪聲功率比與設定的閾值進行比較，從而識別出可用頻譜與受干擾頻譜；進而，若判定出連續(xù)M個頻點中的N個頻點的噪聲功率比大于閾值，則讓出一組M個頻點的空口資源，對該M個頻點進行阻塞的下行信道廣播阻塞信息；從而規(guī)避干擾，盡量減少對其它系統的干擾，同時保證本系統的信號傳輸質量，提升系統可靠性，提高行業(yè)無線通信系統的頻譜資源的利用率。

進一步，在測量噪聲功率比時，主要是考慮帶外干擾功率，以明確帶外異系統對帶內的干擾，從而可以針對性地對帶外干擾較大的頻點進行阻塞，從而既避免帶內系統發(fā)送的信號受到干擾，也可避免對帶外異系統的信號干擾，使不同行業(yè)的無線通信系統之間避免相互干擾、實現和諧共存。

進一步，針對電力行業(yè)的無線通信系統的223MHz-235MHz頻段范圍進行頻譜資源的規(guī)劃，考慮避免頻點之間的三階互調影響，規(guī)劃部分頻點不可用，并分為3簇頻點，從而充分利用頻譜資源，同時又盡量避免頻點之間的相互干擾。

本技術領域技術人員可以理解，本發(fā)明包括涉及用于執(zhí)行本申請中所述操作中的一項或多項的設備。這些設備可以為所需的目的而專門設計和制造，或者也可以包括通用計算機中的已知設備。這些設備具有存儲在其內的計算機程序，這些計算機程序選擇性地激活或重構。這樣的計算機程序可以被存儲在設備(例如，計算機)可讀介質中或者存儲在適于存儲電子指令并分別耦聯到總線的任何類型的介質中，所述計算機可讀介質包括但不限于任何類型的盤(包括軟盤、硬盤、光盤、CD-ROM、和磁光盤)、ROM(Read-Only Memory，只讀存儲器)、RAM(Random Access Memory，隨即存儲器)、EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory，可擦寫可編程只讀存儲器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，電可擦可編程只讀存儲器)、閃存、磁性卡片或光線卡片。也就是，可讀介質包括由設備(例如，計算機)以能夠讀的形式存儲或傳輸信息的任何介質。

本技術領域技術人員可以理解，可以用計算機程序指令來實現這些結構圖和/或框圖和/或流圖中的每個框以及這些結構圖和/或框圖和/或流圖中的框的組合。本技術領域技術人員可以理解，可以將這些計算機程序指令提供給通用計算機、專業(yè)計算機或其他可編程數據處理方法的處理器來實現，從而通過計算機或其他可編程數據處理方法的處理器來執(zhí)行本發(fā)明公開的結構圖和/或框圖和/或流圖的框或多個框中指定的方案。

本技術領域技術人員可以理解，本發(fā)明中已經討論過的各種操作、方法、流程中的步驟、措施、方案可以被交替、更改、組合或刪除。進一步地，具有本發(fā)明中已經討論過的各種操作、方法、流程中的其他步驟、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、組合或刪除。進一步地，現有技術中的具有與本發(fā)明中公開的各種操作、方法、流程中的步驟、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、組合或刪除。

以上所述僅是本發(fā)明的部分實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。