本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種寬帶白頻譜通信的DTMB頻譜感知方法。

背景技術(shù)：

頻譜感知技術(shù)是指認知用戶通過各種信號檢測和處理手段來獲取無線網(wǎng)絡(luò)中的頻譜使用信息。從無線網(wǎng)絡(luò)的功能分層角度看，頻譜感知技術(shù)主要涉及物理層和鏈路層，其中物理層主要關(guān)注各種具體的本地檢測算法，而鏈路層主要關(guān)注用戶間的協(xié)作以及對感知機制的控制與優(yōu)化。因此，目前頻譜感知技術(shù)的研究大多數(shù)集中在本地感知、協(xié)作感知和感知機制優(yōu)化3個方面。本地頻譜感知是指單個認知用戶獨立執(zhí)行某種檢測算法來感知頻譜使用情況，其檢測性能通常由虛警概率以及漏檢概率進行衡量。比較典型的感知算法包括：能量檢測算法，其主要原理是在特定頻段上，測量某段觀測時間內(nèi)接收信號的總能量，然后與某一設(shè)定門限比較來判決主信號是否存在。由于該算法復雜度較低，實施簡單，同時不需要任何先驗信息，因此被認為是CR系統(tǒng)中最通用的感知算法。匹配濾波器檢測算法，是在確知主用戶信號先驗信息(如調(diào)制類型，脈沖整形，幀格式)情況下的最佳檢測算法。該算法的優(yōu)勢在于能使檢測信噪比最大化，在相同性能限定下較能量檢測所需的采樣點個數(shù)少，因此處理時間更短。循環(huán)平穩(wěn)特征檢測算法，其原理是通過分析循環(huán)自相關(guān)函數(shù)或者二維頻譜相關(guān)函數(shù)的方法得到信號頻譜相關(guān)統(tǒng)計特性，利用其呈現(xiàn)的周期性來區(qū)分主信號與噪聲。該算法在很低的信噪比下仍具有很好的檢測性能，而且針對各種信號類型獨特的統(tǒng)計特征進行循環(huán)譜分析，可以克服惡意干擾信號，大大提高檢測的性能和效率。協(xié)方差矩陣檢測算法，利用主信號的相關(guān)性建立信號樣本協(xié)方差矩陣，并以計算矩陣最大、最小特征值比率的方法做出判決。

以上這些算法都是對主用戶發(fā)射端信號的直接檢測，基本都是從經(jīng)典的信號檢測理論中移植過來的，單用戶本地感知主要面臨以下挑戰(zhàn)：首先，對感知設(shè)備提出了較高的硬件要求，如高速高分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器、高速的信號處理器、寬帶射頻(RF)單元、單/雙鏈路結(jié)構(gòu)等等，以達到所需的檢測速度和靈敏度；其次，由于多徑衰落、陰影和本地干擾等因素的影響，單用戶本地頻譜檢測往往不能獲得滿意的性能。再次，如何檢測基于擴頻技術(shù)的主用戶信號也是個難點問題。Ghasemi將頻譜感知的主要難點問題歸結(jié)于3種不確定性：信道不確定性，即在陰影、衰落信道中，認知用戶很難從噪聲背景下區(qū)分出經(jīng)歷深衰落的主信號；噪聲不確定性，主要是能量檢測的性能會因為噪聲估計的偏差受到嚴重影響；聚合干擾不確定性，當網(wǎng)絡(luò)中存在多個認知用戶時，單個認知用戶的發(fā)射可能不會干擾主用戶，但是多個用戶同時發(fā)射可能會超過主用戶的干擾溫度門限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服上述不足提供一種寬帶白頻譜通信的DTMB頻譜感知方法。

建立數(shù)據(jù)庫；

接收參與協(xié)作的認知用戶通過信號檢測獲取的無線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息；

根據(jù)數(shù)據(jù)庫中已存儲的頻譜使用信息與感知算法的一一映射關(guān)系，查找參與協(xié)作的認知用戶的無線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息映射的感知算法，并將參與協(xié)作的認知用戶的無線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息映射的感知算法調(diào)取出來；

感知設(shè)備獲取參與協(xié)作的認知用戶通過信號檢測獲取的無線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息；

感知設(shè)備接收參與協(xié)作的認知用戶通過信號檢測獲取的無線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息的信號后，對接收的參與協(xié)作的認知用戶通過信號檢測獲取的無線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息的信號進行處理得到基帶信號；

運行所調(diào)取的感知算法對參與協(xié)作的認知用戶的頻譜環(huán)境進行感知；

根據(jù)所述基帶信號獲得檢測統(tǒng)計量，并根據(jù)所述檢測統(tǒng)計量確定頻譜感知結(jié)果。

進一步，所述感知設(shè)備獲取參與協(xié)作的認知用戶通過信號檢測獲取的無線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息的具體步驟為：

參與協(xié)作的認知用戶實時向感知設(shè)備發(fā)送自身通過信號檢測獲取的無線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息，感知設(shè)備接收參與協(xié)作的認知用戶通過信號檢測獲取的無線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息。

進一步，所述感知設(shè)備獲取參與協(xié)作的認知用戶通過信號檢測獲取的無線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息的具體步驟為：

當參與協(xié)作的認知用戶通過信號檢測獲取的無線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息發(fā)生改變時，參與協(xié)作的認知用戶向感知設(shè)備發(fā)送自身通過信號檢測獲取的無線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息，感知設(shè)備接收參與協(xié)作的認知用戶通過信號檢測獲取的無線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息。

進一步，所述根據(jù)所述基帶信號獲得檢測統(tǒng)計量，并根據(jù)所述檢測統(tǒng)計量確定頻譜感知結(jié)果的步驟具體為：

通過濾波器對所述基帶信號進行濾波處理，并對濾波處理后的結(jié)果進行取模處理；

選擇取模處理后的結(jié)果中的最大值，并計算取模處理后的結(jié)果的平均值；

根據(jù)所述最大值以及所述平均值獲得檢測統(tǒng)計量。

進一步，所述建立數(shù)據(jù)庫的具體步驟為：

根據(jù)所述基帶信號獲得檢測統(tǒng)計量，并根據(jù)所述檢測統(tǒng)計量確定頻譜感知結(jié)果，開始上行頻譜感知工作，將頻譜感知結(jié)果的結(jié)果向下進行廣播；

每次切換位時，實時向數(shù)據(jù)庫上傳參與協(xié)作的認知用戶通過信號檢測獲取的無線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息，數(shù)據(jù)庫接收參與協(xié)作的認知用戶通過信號檢測獲取的無線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息，由此形成無線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息數(shù)據(jù)庫。

本發(fā)明通過接收參與協(xié)作的認知用戶通過信號檢測獲取的無線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息，根據(jù)數(shù)據(jù)庫中已存儲的頻譜使用信息與感知算法的一一映射關(guān)系，查找參與協(xié)作的認知用戶的無線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息映射的感知算法，并將參與協(xié)作的認知用戶的無線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息映射的感知算法調(diào)取出來，從而不需要知道初始相位將不同符號間隔的相關(guān)系數(shù)進行線性合并，極大的改善信號的檢測性能，降低算法的復雜度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法流程示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明：

一種寬帶白頻譜通信的DTMB頻譜感知方法，包括步驟:

根據(jù)控制指令信號，設(shè)置監(jiān)測任務，輸入各項監(jiān)測定位參數(shù)；

根據(jù)各項監(jiān)測定位參數(shù)配置全向天線；

通過全向天線確定測向高度；

通過測向高度定位無線電信號源；

將定位的無線電信號源傳輸至控制中心，并將所述定位的無線電信號源存儲在數(shù)據(jù)庫中。

所述根據(jù)控制指令信號，設(shè)置監(jiān)測任務，輸入各項監(jiān)測定位參數(shù)的具體步驟為：

對控制指令信號進行解調(diào)獲得比特流；

對獲得的比特流進行調(diào)制獲得重構(gòu)的調(diào)制波形；

將所述調(diào)制波形重構(gòu)出接收波形；

對所述接收波形進行波形識別獲得無線電監(jiān)測參數(shù)并輸入各項監(jiān)測定位參數(shù)。

所述根據(jù)各項監(jiān)測定位參數(shù)配置全向天線的步驟具體為：

由各項監(jiān)測定位參數(shù)向外圍成一個區(qū)域，在區(qū)域邊線均勻放置多個無線掃描節(jié)點，并將頻譜感知節(jié)點和主機放置在網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域；

頻譜感知節(jié)點采用寬帶全向天線，頻譜感知節(jié)點之間通過多個無線信道進行無線通信，并對控制指令信號的強度進行測量；

頻譜感知節(jié)點控制各無線掃描節(jié)點，將采集的信息發(fā)送給主機。

所述通過測向高度定位無線電信號源的步驟具體為：

通過測向高度測出無線電信號強度的最大值對應的高度；

在無線電信號強度的最大值對應的高度處測出無線電信號源所在方向；

通過測出的無線電信號源所在方向繼續(xù)測量，直到測量到的數(shù)據(jù)計算無線電信號源的位置。

將定位的無線電信號源傳輸至控制中心，并將所述定位的無線電信號源存儲在數(shù)據(jù)庫中的具體步驟為：

將定位的無線電信號源通過高速無線傳輸鏈路傳輸至控制中心；

并將所述定位的無線電信號源的載波頻率和分量存儲在數(shù)據(jù)庫中。