專利名稱：針對(duì)既有信號(hào)的基于fft的導(dǎo)頻感測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一些通信系統(tǒng)，其包括^人知無線電(cognitive radio)和/ 或軟件定義的無線電(SDR),以在對(duì)諸如電視(TV)接收機(jī)那樣的既有 (incumbent )服務(wù)沒有有害干擾的情況下達(dá)到有效的和可靠的頻譜利用。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出許多建議來允許由無許可證的設(shè)備使用TV頻譜，只要無許 可證的用戶對(duì)于該頻譜的既有用戶不造成有害的干擾。設(shè)想這些無許可證 的設(shè)備將擁有能力來自主地識(shí)別那些在得到許可的電視頻段內(nèi)的頻道，它 們可以在那里進(jìn)行傳送而不造成有害的干擾。
電子和電氣工程師協(xié)會(huì)(IEEE) 802. 22無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(WRAN )工作組 正在準(zhǔn)備關(guān)于物理(PHY)和媒體接入控制(MAC)層接口的標(biāo)準(zhǔn)。該接口 使得非允許的系統(tǒng)能基于認(rèn)知無線電(CR)技術(shù)來利用指派給電視(TV) 廣播業(yè)務(wù)的頻譜。為了與既有系統(tǒng)共存并避免可能影響諸如TV廣播、無 線話筒等等的現(xiàn)有業(yè)務(wù)的干擾，IEEE 802. 22的MAC協(xié)議使得CR基站在 檢觀'J到由既有系統(tǒng)使用的頻譜的使用時(shí)能夠動(dòng)態(tài)改變當(dāng)前正使用的頻道 或CR終端的功率。
導(dǎo)頻檢測(cè)器已經(jīng)被提議用來確定活動(dòng)的電視頻道的存在。然而，有許 多問題與檢測(cè)和識(shí)別經(jīng)許可的數(shù)字電視(DTV)傳輸以便確定無許可證的 設(shè)備是否能共享特定電視頻道相關(guān)聯(lián)。大多數(shù)的導(dǎo)頻能量檢測(cè)方法濾波導(dǎo) 頻周圍的區(qū)域，然后測(cè)量窄帶信號(hào)的能量。如果該信號(hào)能量超出某個(gè)閾值， 則表明該信號(hào)被檢測(cè)到。該方法對(duì)閾值很敏感，且噪聲電平的任何不確定 性都能使性能降級(jí)。而且，如果導(dǎo)頻處于可能相當(dāng)普遍的強(qiáng)衰落中，則檢 測(cè)到的概率會(huì)很低。導(dǎo)頻能量檢測(cè)方法的另 一 問題是導(dǎo)頻定位的不確定 性，導(dǎo)頻定位可能需要lOOKHz帶寬濾波器。然而，濾波器越大，性能降 級(jí)就越厲害。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的各種實(shí)施例，基于FFT的導(dǎo)頻檢測(cè)快速和魯棒地檢測(cè)既 有信號(hào)的存在、并迅速將頻譜讓出給既有用戶，以預(yù)防任何潛在的有害千 擾和使得能進(jìn)行有效且可靠的頻譜共享。
應(yīng)當(dāng)知道，既有用戶被賦予對(duì)頻語的優(yōu)先訪問權(quán)，而次要(secondary) 用戶(例如，認(rèn)知無線電用戶和軟件無線電用戶)只具有在不干擾既有用 戶的基礎(chǔ)上機(jī)會(huì)性地使用頻譜的空白空間的訪問權(quán)利?？瞻卓臻g是通信技 術(shù)中熟知的，它被定義為無線頻譜中已分配的但實(shí)際上未使用的部分。
按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，基于FFT的導(dǎo)頻檢測(cè)是基于所檢測(cè)的載波 信號(hào)中的導(dǎo)頻的能量。通過使用已知的標(biāo)稱導(dǎo)頻位置，將接收的信號(hào)解調(diào) 到基帶。利用大到足以容納任何未知頻偏的低通濾波器來濾波該基帶信 號(hào)。經(jīng)濾波的信號(hào)被下采樣(down-sampled )，耳又子采樣(sub-sampled ) 信號(hào)的FFT,其中FFT大小取決于感測(cè)窗口的停頓時(shí)間(dwell time)。 通過尋找出在單個(gè)停頓窗口中的FFT輸出平方的最大值、并將其與預(yù)定閾 值相比較，來執(zhí)行導(dǎo)頻能量檢測(cè)。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施例，基于FFT的導(dǎo)頻檢測(cè)是基于導(dǎo)頻在所檢測(cè) 的栽波信號(hào)中的位置。通過使用已知的標(biāo)稱導(dǎo)頻位置，將接收的信號(hào)解調(diào) 到基帶。利用大到足以容納任何未知頻偏的低通濾波器來濾波該基帶信 號(hào)。經(jīng)濾波的信號(hào)被下采樣，取子采樣信號(hào)的FFT，其中FFT大小取決于感 測(cè)窗口的停頓時(shí)間。通過尋找出FFT輸出平方的最大值的位置、并在多個(gè) 停頓之間對(duì)其進(jìn)行比較，來執(zhí)行導(dǎo)頻位置檢測(cè)。


在附圖的各個(gè)圖上圖示了本發(fā)明的各種實(shí)施例，這些實(shí)施例打算是示
例性的而不是限制性的，在這些圖上，同樣的參考符號(hào)被規(guī)定為是指同樣
的或?qū)?yīng)的部件，其中
圖l圖示傳統(tǒng)的ATSC 8-VSB發(fā)射機(jī)的框圖2是圖示圖1的VSB信號(hào)的場(chǎng)同步信號(hào)的結(jié)構(gòu)的圖3圖示了顯示按照本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)器的框圖。
圖4是一個(gè)流程圖，其圖示了用于通過基于既有信號(hào)中的導(dǎo)頻能量來
執(zhí)行基于FFT的導(dǎo)頻檢測(cè)、從而檢測(cè)具有低信噪比的既有信號(hào)的存在的方法。
5圖5是一個(gè)流程圖，其圖示了用于通過借助于觀測(cè)連續(xù)間隔上最大 FFT值的位置來執(zhí)行基于FFT的導(dǎo)頻檢測(cè)、從而檢測(cè)具有低信噪比的既有 信號(hào)的存在的本發(fā)明另 一 實(shí)施例。
圖6圖示了針對(duì)IO個(gè)停頓(即N-10)檢測(cè)具有強(qiáng)導(dǎo)頻的信號(hào)x(t)時(shí) 的32點(diǎn)FFT的模擬結(jié)果，其中該檢測(cè)M于所檢測(cè)的信號(hào)x(t)中的導(dǎo)頻 的能量；
圖7圖示了針對(duì)10個(gè)停頓(即N=10)檢測(cè)具有弱導(dǎo)頻的信號(hào)x(t)時(shí) 的32點(diǎn)FFT的模擬結(jié)果，其中該檢測(cè);l^于所檢測(cè)的信號(hào)x(t)中的導(dǎo)頻 的能量；以及
圖8圖示了針對(duì)10個(gè)停頓(即N=10)檢測(cè)具有弱導(dǎo)頻的信號(hào)x(t)時(shí) 的256點(diǎn)FFT的模擬結(jié)果，其中該檢測(cè)M于所檢測(cè)的信號(hào)x(t)中的導(dǎo)頻 的能量。
具體實(shí)施例
現(xiàn)在從示例性系統(tǒng)、方法和設(shè)備幾個(gè)方面來更詳細(xì)地描述本發(fā)明，所 述示例性系統(tǒng)、方法和設(shè)備通過執(zhí)行基于FFT的導(dǎo)頻檢測(cè)來快速和魯^^奉地 檢測(cè)尤其是具有低信噪比的既有信號(hào)的存在，而提供魯棒的和有效的解決 方案。頻譜感測(cè)是用于動(dòng)態(tài)頻譜接入的關(guān)鍵使能者，因?yàn)樗梢栽试S次要 網(wǎng)絡(luò)再用頻譜而不會(huì)對(duì)主要用戶造成有害干擾。因此，本發(fā)明在某種程度 上可被表征為以基于FFT的頻譜檢測(cè)為基礎(chǔ)的頻譜感測(cè)技術(shù)。
本發(fā)明可適用于與一個(gè)或多個(gè)感測(cè)停頓(窗口 ) 一起使用，其通過允 許保持次要業(yè)務(wù)的QoS而不管定期安排的感測(cè)窗口 ，從而很適合于MAC感 測(cè)體系結(jié)構(gòu)。
這里描述的頻譜感測(cè)具體地但不排他地^皮設(shè)計(jì)用于在高度動(dòng)態(tài)和密 集的網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，并且已在IEEE 802.22標(biāo)準(zhǔn)的當(dāng)前草案中被采用。這里 描述的頻譜感測(cè)被設(shè)計(jì)成主要保護(hù)兩種類型的既有業(yè)務(wù)，即，TV業(yè)務(wù)和無 線話筒。具體地，無線話筒是頻譜的經(jīng)許可的次要用戶，F(xiàn)CC允許它在不 產(chǎn)生干擾的基礎(chǔ)上在空閑的TV頻道上運(yùn)行。
圖1圖示被使用來有規(guī)律地插入和傳送已知數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)數(shù)字廣播傳輸 設(shè)備的框圖。它是標(biāo)準(zhǔn)的8電平殘余邊帶(VSB)傳輸設(shè)備，其包括隨機(jī) 函數(shù)發(fā)生器10、里德-所羅門(Reed-Solomon， RS)編碼器12、交織器14、 網(wǎng)格編碼器16、復(fù)用器(MUX)18、導(dǎo)頻插入器20、 VSB調(diào)制器22和射頻元流中。導(dǎo)頻信 號(hào)在隨機(jī)化和錯(cuò)誤編碼(error coding)級(jí)之后^皮插入，以免破壞這些信 號(hào)所擁有以便有效的固定的時(shí)間和振幅關(guān)系。在數(shù)據(jù)被調(diào)制之前，對(duì)8-VSB 基帶信號(hào)施加小的DC移位。這使得在最終得到的調(diào)制頻譜的零頻率點(diǎn)處 出現(xiàn)小的殘余栽波，這是由導(dǎo)頻插入器20提供的導(dǎo)頻信號(hào)。這給予VSB 接收器中的RF鎖相環(huán)(PLL)電路某信號(hào)來鎖定到其上，所述某信號(hào)與所 傳送的數(shù)據(jù)無關(guān)。在導(dǎo)頻信號(hào)被導(dǎo)頻插入器20插入后，輸出受VSB調(diào)制 器22支配。VSB調(diào)制器22將碼元流調(diào)制成中頻頻段的8 VSB信號(hào)。VSB 調(diào)制器22提供在標(biāo)準(zhǔn)頻率(在美國是44MHz)上的、經(jīng)濾波的(根升余弦) IF信號(hào)，其中一個(gè)邊帶的大部分被去除。具體地，八電平基帶信號(hào)被調(diào)幅到中頻(IF)載波上。該調(diào)制產(chǎn)生在 載波頻率周圍的雙邊帶IF頻譜。然而，總的頻譜太寬以致于無法在指派 的6MHz頻道中傳送。由調(diào)制所產(chǎn)生的旁瓣僅僅是中心頻譜的經(jīng)縮放的復(fù) 制品，整個(gè)下邊帶是上邊帶的鏡像。所以，通過使用濾波器，VSB調(diào)制器 丟棄了整個(gè)下邊帶和在上邊帶中的全部旁瓣。剩余的信號(hào)——中心頻譜的 上半部分一一通過使用奈奎斯特濾波器被進(jìn)一步去除二分之一。奈奎斯特 濾波器是基于奈奎斯特理論，該理論概括為以給定的采樣速率傳送數(shù)字 信號(hào)只需要l/2頻帶寬度。進(jìn)一步按照?qǐng)D1， RF(射頻)轉(zhuǎn)換器24把來自VSB調(diào)制器22的中頻頻 帶的信號(hào)轉(zhuǎn)換成RF頻帶信號(hào)的信號(hào)，并通過天線26把該信號(hào)傳送到接收 系統(tǒng)。8 - VSB信號(hào)的每個(gè)數(shù)據(jù)幀具有兩個(gè)場(chǎng)，即奇場(chǎng)和偶場(chǎng)。兩個(gè)場(chǎng)各具有 313個(gè)分段，其中第一分段對(duì)應(yīng)于場(chǎng)同步(sync)信號(hào)。圖2是圖示圖1 的8-VSB信號(hào)的場(chǎng)同步信號(hào)的結(jié)構(gòu)的圖。如圖2所示，奇場(chǎng)和偶場(chǎng)的每 個(gè)分段具有832個(gè)碼元。每個(gè)奇場(chǎng)和偶場(chǎng)中的每個(gè)分段的頭四個(gè)碼元包含 分段同步信號(hào)(4-碼元數(shù)據(jù)-分段-同步(DSS))序列。為了使VSB信號(hào)是更可接收的，把訓(xùn)練序列嵌入到VSB信號(hào)的每個(gè)奇 場(chǎng)和偶場(chǎng)的第一分段(包含場(chǎng)同步信號(hào))中。場(chǎng)同步信號(hào)包括用于信道均 衡器的四個(gè)偽隨機(jī)訓(xùn)練序列由511個(gè)符號(hào)組成的偽隨機(jī)數(shù)(PN) 511序 列；和三個(gè)PN63序列，每個(gè)PN63序列由63個(gè)碼元組成。每當(dāng)場(chǎng)改變時(shí)， 所述三個(gè)PN63序列的第二個(gè)PN63序列的符號(hào)也變化，由此表明一個(gè)場(chǎng)是數(shù)據(jù)幀的第一(奇)場(chǎng)還是第二(偶)場(chǎng)。同步信號(hào)檢測(cè)電路通過使用PN511 序列確定所接收的多徑信號(hào)的幅度和位置(相位)的分布，并生成對(duì)于諸 如譯碼操作那樣的各種DTV接收操作所必需的多個(gè)同步信號(hào)。參考圖3,其示出了檢測(cè)器500的示例性實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，檢測(cè)器 500的參數(shù)可以根據(jù)所期望的感測(cè)時(shí)間、復(fù)雜度、漏檢概率以及虛警概率 來選擇。按照?qǐng)D3，檢測(cè)器500包括天線311、調(diào)諧器313、 A/D轉(zhuǎn)換器315、 復(fù)混頻器317、窄帶濾波器319、子采樣單元321、 FFT單元323、以及能 量/位置檢測(cè)器325。調(diào)諧器313被用于接收既有信號(hào)39并提供低IF (LIF)信號(hào)43。模 數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器315被用于以最高頻率的至少兩倍的采樣速率對(duì)該低IF (LIF )信號(hào)43進(jìn)行采樣，并將該低IF ( LIF )信號(hào)43轉(zhuǎn)換成數(shù)字LIF信 號(hào)45。該數(shù)字LIF信號(hào)45作為第一輸入被提供給復(fù)混頻器317,在其中 該信號(hào)與從振蕩器(未示出)輸出的參考信號(hào)55相組合，該振蕩器具有 等于載波頻率的特征頻率f。。復(fù)混頻器317輸出復(fù)解調(diào)基帶信號(hào)47。復(fù)解 調(diào)基帶信號(hào)47作為輸入被提供給窄帶濾波器319,該窄帶濾波器319被用 于執(zhí)行低通濾波并產(chǎn)生經(jīng)濾波的復(fù)解調(diào)基帶信號(hào)49。子采樣單元321對(duì)經(jīng) 濾波的復(fù)解調(diào)基帶信號(hào)49進(jìn)行下采樣，并輸出下采樣的經(jīng)濾波的復(fù)解調(diào) 基帶信號(hào)51。 FFT單元323接收該下采樣的經(jīng)濾波的復(fù)解調(diào)基帶信號(hào)51， 生成FFT窗口并對(duì)該下采樣的經(jīng)濾波的復(fù)解調(diào)基帶信號(hào)51執(zhí)行FFT處理。 FFT單元323輸出多個(gè)頻域分量信號(hào)53。能量/位置檢測(cè)器325接收該多 個(gè)頻域分量信號(hào)53，并輸出有關(guān)既有信號(hào)39存在與否的單一確定。在這里所描述的每個(gè)實(shí)施例中，閾值的選擇由所期望的虛警概率 確定。圖4是一個(gè)流程圖，其圖示了用于通過基于既有信號(hào)中的導(dǎo)頻能量來 執(zhí)行基于FFT的導(dǎo)頻檢測(cè)、從而檢測(cè)具有低信噪比的既有信號(hào)的存在的本 發(fā)明另一實(shí)施例。作為例子，待檢測(cè)的載波信號(hào)x(t)被假定是在5. 38MHz 的低IF上的帶通信號(hào)，其標(biāo)稱導(dǎo)頻位置為2.69MHz。還假定該信號(hào)以 21. 52MHz ^皮采樣。然而，應(yīng)理解，參考圖4所描述的動(dòng)作可以通過適當(dāng)?shù)男薷亩粚?shí)現(xiàn) 來檢測(cè)任何包括導(dǎo)頻的信號(hào)，其中該信號(hào)以任何IF或RF頻率被傳送并以 任何適當(dāng)?shù)牟蓸铀俾时徊蓸印Ｔ诳?02中，利用f。=2. 69MHz的標(biāo)稱頻偏將 接收的信號(hào)解調(diào)到基帶。該標(biāo)稱頻偏被應(yīng)用來將導(dǎo)頻信號(hào)放置得靠近DC。x(t)=在低IF (例如5. 38MHz)上的實(shí)帶通信號(hào) y (t) -x (t) e—"""-在基帶上的復(fù)解調(diào)信號(hào)在框604，用有帶寬的低通濾波器對(duì)復(fù)解調(diào)基帶信號(hào)y(t)進(jìn)行濾波。 通常，該濾波器帶寬大得足以容納信號(hào)中任何未知的頻偏。在一些實(shí)施例 中，通過使濾波器帶寬變窄，可以使導(dǎo)頻能量檢測(cè)更魯棒而不損害帶有大 的頻偏的信號(hào)的可檢測(cè)性。在框606，對(duì)經(jīng)濾波的信號(hào)y(t)進(jìn)行從21. 52MHz 到53. 8KHz的下采樣。在框608,取該下采樣的信號(hào)的FFT，以生成多個(gè) 頻域分量信號(hào)。FFT的長(zhǎng)度可以取決于停頓時(shí)間而變化。例如，1ms的停 頓將允許32點(diǎn)FFT。 5ms的停頓將允許512點(diǎn)FFT。應(yīng)指出，增加停頓時(shí) 間會(huì)提高性能。在框610，在單個(gè)停頓中，識(shí)別FFT輸出平方的最大值以 及它的位置。在框612，將這個(gè)值與能量閾值相比較，以檢測(cè)信號(hào)的存在。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，以上動(dòng)作可以由諸如微處理器、DSP等的處理單元以軟件 或固件形式來執(zhí)行。在另一實(shí)施例中，該創(chuàng)新性的導(dǎo)頻能量檢測(cè)引入了多個(gè)停頓以便基于 位置來確定既有信號(hào)的存在與否。例如，可以考慮N個(gè)停頓，其中N是大 于1的正整數(shù)。圖5是一個(gè)流程圖，其圖示了用于通過借助于觀測(cè)連續(xù)間隔上最大 FFT值的位置來執(zhí)行基于FFT的導(dǎo)頻檢測(cè)、從而檢測(cè)具有低信噪比的既有 信號(hào)的存在的本發(fā)明另一實(shí)施例。在框702中，利用示例性的f>2. 69MHz 的標(biāo)稱頻偏將接收的信號(hào)解調(diào)到基帶，該標(biāo)稱頻偏-陂應(yīng)用來將導(dǎo)頻信號(hào)放 置得靠近DC。x(t)=在低IF (例如5. 38MHz)上的實(shí)帶通信號(hào)y (t) =x (t) e—""「"-在基帶上的復(fù)解調(diào)信號(hào)在框704，.利用低通濾波器對(duì)復(fù)解調(diào)基帶信號(hào)y(t)進(jìn)行濾波。通常， 該濾波器帶寬應(yīng)當(dāng)大到足以容納該信號(hào)中的任何未知的頻偏。在框706, 對(duì)經(jīng)濾波的信號(hào)y (t)進(jìn)行從示例性的21. 52MHz到53. 8KHz的下采樣。在 框708，在N個(gè)連續(xù)的停頓中獨(dú)立地執(zhí)行下采樣信號(hào)的x-點(diǎn)FFT，從該FFT 分別輸出N個(gè)獨(dú)立的512x1矢量V,至VN。 x-點(diǎn)FFT的大小優(yōu)選為2的冪， 例如(32xl)， {64xl}， {128x1}或{512x1} FFT。V嚴(yán)[(FFL—!)， (FFT。ut—2), (FFT。ut—512)]9VN=[(FFL—,)， (FFL—2)， ...... (FFT。ut—512)]
應(yīng)理解，對(duì)于可能使用的停頓的數(shù)量沒有約束或限制。換句話說，停 頓的數(shù)量N可以是等于或大于1的正整數(shù)。所使用的FFT的長(zhǎng)度與每個(gè)停 頓的停頓時(shí)間有關(guān)。例如，1ms停頓允許32點(diǎn)FFT，而5ms停頓允許512 點(diǎn)FFT。
在框710， V!至Vw的矢量集合被分成多個(gè)(M個(gè))組。在本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施例中，Vi至Vw的矢量集合被分成兩個(gè)組，因此M-2。優(yōu)選地，每個(gè) 組包含同樣數(shù)量的矢量。例如，在兩個(gè)組(M=2)的情況下，每個(gè)組具有 N/2個(gè)矢量。即，第一組由矢量(Vi至Vn,2)組成，而第二組由(Vn,2至VJ組 成。
應(yīng)理解，對(duì)于可從初始矢量集合N創(chuàng)建的組的數(shù)量M沒有約束或限制。 例如，在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)期把由矢量V!至VJ且成的矢量集合N分成四個(gè) 組(M=4)，其中每個(gè)組由N/4個(gè)矢量組成。類似地，在另一實(shí)施例中，預(yù) 期把由矢量Vi至Vw組成的矢量集合N分成8個(gè)組(M=8)，其中每個(gè)組由 N/8個(gè)矢量組成。
在框712,分別取各組中的每個(gè)矢量的平均。例如，在N-10，M-2以及 FFT=512的情況下，分別取兩組中每組的5個(gè)矢量的平均。在框714，識(shí) 別出每個(gè)矢量組中的單個(gè)最大矢量值fmax。
在框716,在N-l 0且M=2的情況下，差值D被計(jì)算為最大矢量值f嗎— 和w一之間的差。在有多個(gè)組的情況下，計(jì)算每個(gè)組之間的差值。例 如，在4個(gè)組的情況下，計(jì)算8個(gè)差值。在框718，把最大的(或唯一的) 差值D^與閾值相比較，以確定既有信號(hào)存在與否。
圖6圖示了針對(duì)單個(gè)停頓(即N-l)檢測(cè)包括強(qiáng)導(dǎo)頻的信號(hào)x(t)時(shí)的 32點(diǎn)FFT所獲得的模擬結(jié)果，其中該檢測(cè)是基于被檢測(cè)的信號(hào)x(t)中的 導(dǎo)頻的能量。圖7圖示了在嘗試檢測(cè)弱導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)使用32點(diǎn)FFT的缺點(diǎn)。 在這種情況下，用更高階FFT來提取弱導(dǎo)頻信號(hào)是優(yōu)選的。圖8圖示了當(dāng) 使用更高階FFT時(shí)，具有改進(jìn)的分辨率的更佳的性能結(jié)果。如圖10所示， 256點(diǎn)FFT容易地檢測(cè)到衰落的導(dǎo)頻信號(hào)，這是使用圖7的32點(diǎn)FFT不能 實(shí)現(xiàn)的。
應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可用另一算法來代替FFT。還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，對(duì)于平均間隔的 長(zhǎng)度沒有約束或限制。例如，10ms的單個(gè)長(zhǎng)停頓可以與512-點(diǎn)FFT (或 另一算法)一起被使用來獲得更佳的檢測(cè)性能。像數(shù)字ATSC標(biāo)準(zhǔn)那樣，模擬全國電視系統(tǒng)委員會(huì)(NTSC)廣播信號(hào) 也包含導(dǎo)頻信號(hào)和其它已知的同步信號(hào)分量，其可被用于接收機(jī)的位置定 位(position location)。本發(fā)明適用于模擬NTSC廣播信號(hào)。例如，水 平掃描同步信號(hào)在63. 6微秒的每個(gè)水平掃描時(shí)間中出現(xiàn)。這個(gè)63. 6微秒 等同于先前討論的分段時(shí)間間隔，而這個(gè)水平掃描同步信號(hào)起到與數(shù)字 ATSC標(biāo)準(zhǔn)的分段同步比特波形相似的作用。對(duì)于這些模擬TV廣播信號(hào)， 還存在周期性地出現(xiàn)的已知的重影抵消參考(GCR)信號(hào)，該信號(hào)被TV接 收機(jī)使用來在從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的信號(hào)傳播期間對(duì)抗多徑。這個(gè)GCR信號(hào) 類似于數(shù)字ATSC廣播信號(hào)的場(chǎng)同步分段信號(hào)。本發(fā)明還擴(kuò)展到其它類型 的模擬TV廣播信號(hào)。
歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETSI )建立了數(shù)字視頻廣播-地面(DVB-T )標(biāo)準(zhǔn)， 它是基于正交頻分復(fù)用(OFDM)信號(hào)的使用。本發(fā)明可適用于DVB-T和密 切相關(guān)的日本綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播-地面USDB-T)系統(tǒng)。DVB-T系統(tǒng)的8K 才莫式例如由6816個(gè)OFDM載波組成，其中每個(gè)載波用896微秒持續(xù)時(shí)間的 編碼數(shù)據(jù)碼元進(jìn)行QAM調(diào)制(QPSK是特殊情形)。6816個(gè)數(shù)據(jù)碼元的整 個(gè)組被稱為這個(gè)DVB-T廣播信號(hào)的一個(gè)碼元。具有896微秒持續(xù)時(shí)間的載 波的一個(gè)個(gè)QAM調(diào)制碼元有時(shí)被稱為信元(cell)。這些信元中有許多是 固定的，并在TV接收機(jī)處被用于同步目的。這些已知的同步信元，即所 謂的導(dǎo)頻載波或信元，可被使用來根據(jù)本發(fā)明確定接收機(jī)的位置定位。
本發(fā)明可適用于其它的0FDM廣播信號(hào)，諸如ETSI數(shù)字音頻廣播(DAB ) 和美國帶內(nèi)同頻(IB0C )數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)。OFDM音頻廣播信號(hào)也被Sir ius 與XMRadio的衛(wèi)星數(shù)字音頻無線電服務(wù)(SDARS)系統(tǒng)的地面中繼站使用。
在這里所描述的實(shí)施例中，為了快速和魯棒地檢測(cè)既有用戶的存在，
法，該方法依靠(leverage on)既有信號(hào)中導(dǎo)頻的已知位置以便檢測(cè)既 有信號(hào)的存在。以這種方式，本發(fā)明對(duì)于合并了至少一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)的任何 既有信號(hào)具有普遍的適用性。此外，本發(fā)明尤其但不排它地，適合于具有 低信噪比的載波信號(hào)。
按照本發(fā)明的不同的實(shí)施例，本發(fā)明的基于FFT的導(dǎo)頻檢測(cè)可以基于 不同的準(zhǔn)則，包括但不限于被檢測(cè)的信號(hào)中的導(dǎo)頻的位置，或被檢測(cè)的 信號(hào)中的導(dǎo)頻的能量。在其它的實(shí)施例中，預(yù)期有各種組合的方案，這些 方案將導(dǎo)頻檢測(cè)的這些準(zhǔn)則(例如位置和能量)組合起來。
ii于以上的教導(dǎo)，有可能作出許多修改和變化。本發(fā)明的范圍不打算由本詳 細(xì)說明來限制，而是打算由所附的權(quán)利要求及其等同物來限制。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)既有信號(hào)(39)的存在的方法，包括對(duì)接收的信號(hào)(51)執(zhí)行頻域變換，以生成多個(gè)頻域分量(53)；從所述多個(gè)頻域分量(53)中識(shí)別出最大頻域分量；取所識(shí)別的最大頻域分量的平方；以及將平方后的最大頻域分量與檢測(cè)閾值相比較，以確定既有信號(hào)是否存在。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述頻域變換是x-點(diǎn)FFT變換。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述x-點(diǎn)FFT變換在單個(gè)停頓 中執(zhí)行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述x-點(diǎn)FFT變換在多個(gè)停頓 中執(zhí)行。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述頻率變換是功率譜密度變換。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述導(dǎo)頻周圍的區(qū)域中低通 濾波該接收的信號(hào)，其中所述導(dǎo)頻處在該既有信號(hào)(39)的已知位置。
7. —種用于檢測(cè)既有信號(hào)(39)的存在的方法，包括 解調(diào)既有信號(hào)(39)，以生成復(fù)解調(diào)基帶信號(hào)(47); 低通濾波該復(fù)解調(diào)基帶信號(hào)(47),以生成經(jīng)濾波的復(fù)解調(diào)基帶信號(hào)(49);對(duì)所述經(jīng)濾波的復(fù)解調(diào)基帶信號(hào)(49)進(jìn)行下釆樣，以產(chǎn)生下采樣的 經(jīng)濾波的復(fù)解調(diào)基帶信號(hào)(51 );對(duì)所述下采樣的經(jīng)濾波的復(fù)解調(diào)基帶信號(hào)(51)執(zhí)行頻域變換，以識(shí) 別從所述頻域變換輸出的經(jīng)平均的獨(dú)立矢量的最大差值；以及將所述最大差值與閾值相比較，以確定既有信號(hào)是否存在。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括在N個(gè)連續(xù)的停頓中對(duì)所 述下采樣的經(jīng)濾波的復(fù)解調(diào)基帶信號(hào)執(zhí)行FFT運(yùn)算；從所執(zhí)行的FFT運(yùn)算 生成N個(gè)獨(dú)立的矢量；將該N個(gè)獨(dú)立的矢量分成M個(gè)子組；對(duì)M個(gè)子組 的每個(gè)子組中的獨(dú)立矢量取平均，從而產(chǎn)生所述M個(gè)子組中每個(gè)子組的單 個(gè)經(jīng)平均的獨(dú)立矢量；計(jì)算該每個(gè)子組的單個(gè)經(jīng)平均的獨(dú)立矢量中每個(gè)之 間的差值；以及從所計(jì)算的差值中識(shí)別出所述的最大差值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述頻域變換是x-點(diǎn)FFT變換。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述x-點(diǎn)FFT變換在單個(gè)停頓 中執(zhí)行。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述FFT運(yùn)算在多個(gè)停頓中執(zhí)行。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述頻域變換是功率譜密度變換。
13. —種用于檢測(cè)既有信號(hào)的存在的系統(tǒng)，包括 用于對(duì)接收的信號(hào)執(zhí)行頻域變換以生成多個(gè)頻域分量的單元，所述單元從所述多個(gè)頻域分量中識(shí)別出最大頻域分量，其中所識(shí)別的最大頻 域分量^t平方；以及檢測(cè)器，用于將所述被平方的最大頻域分量與檢測(cè)閾值相比較， 以確定既有信號(hào)是否存在。
14. 一種用于檢測(cè)既有信號(hào)的存在的系統(tǒng)，包括 用于解調(diào)既有信號(hào)以生成復(fù)解調(diào)基帶信號(hào)的單元，所述單元低通濾波該復(fù)解調(diào)基帶信號(hào)以生成經(jīng)濾波的復(fù)解調(diào)基帶信號(hào)，并對(duì)經(jīng)濾波的復(fù) 解調(diào)基帶信號(hào)進(jìn)行下采樣以產(chǎn)生下采樣的經(jīng)濾波的復(fù)解調(diào)基帶信號(hào)；FFT單元，用于對(duì)所述下采樣的經(jīng)濾波的復(fù)解調(diào)基帶信號(hào)執(zhí)行頻 域變換，以便識(shí)別出從所述頻域變換輸出的經(jīng)平均的獨(dú)立矢量的最大差 值；以及檢測(cè)器，用于將所述最大差值與閾值相比較，以確定既有信號(hào)是否存在。
全文摘要
檢測(cè)既有信號(hào)的存在，以便允許次要用戶與對(duì)頻譜具有優(yōu)先訪問權(quán)的既有用戶共享頻譜空白空間。將該頻譜讓出與既有用戶，以預(yù)防任何潛在的有害干擾和使得能進(jìn)行頻譜共享。通過對(duì)接收的信號(hào)(51)執(zhí)行頻域變換以生成多個(gè)頻域分量(53)，從而檢測(cè)既有信號(hào)(39)的存在。從所述多個(gè)頻域分量(53)中識(shí)別出最大頻域分量。取所識(shí)別的最大頻域分量的平方，并將結(jié)果與檢測(cè)閾值相比較，以確定既有信號(hào)是否存在。
文檔編號(hào)H04B1/10GK101636920SQ200880008900
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2008年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月19日
發(fā)明者M·戈什 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司