專利名稱：分布式譜感測的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及用于在某個頻帶中檢測所關心的信號或另一類型事件的設備、系 統(tǒng)、方法和計算機程序。
背景技術：
當前的(頻)譜分配模型導致得到許可(領有執(zhí)照)的(第一級)譜在空間與時 間上的利用率不足，例如在VHF-UHF頻帶中就是這樣的情況。這導致了對于靈活的譜使用 模型的日益增長的興趣。一種這樣的模型提供已被許可用于主無線系統(tǒng)的譜的二次(輔 助)使用。該二次使用由次要認知無線系統(tǒng)啟用。該次要認知無線系統(tǒng)的操作不應對主系 統(tǒng)用戶造成有害的干擾。如果次要認知無線系統(tǒng)操作在沒有用于主用戶傳輸?shù)念l譜部分 上，那么這個要求能夠得到滿足。為了確定這些部分，監(jiān)控該譜，以監(jiān)視主用戶活動。這通 過譜感測來完成。能量檢測可以用于借助于單個傳感單元來確定在所關心的指定譜區(qū)域中是否存 在具有已知帶寬的信號。也考慮了利用信號特征和更高階統(tǒng)計屬性的更先進的檢測技術。 在認知無線系統(tǒng)中，許多這樣的傳感單元是可利用的，并且通過組合來自多個傳感單元的 信息能夠改善檢測性能。迄今已提議了兩種用于組合來自多個傳感單元的信息的方案。一方面，每一個傳 感單元能夠做出硬檢測判定，并將其二進制結(jié)果(1/0)發(fā)送到中央單元，在該中央單元中 所接收的比特進行組合。用于組合這些比特的常用規(guī)則是多數(shù)(裁定)規(guī)則，其中如果大 多數(shù)接收到的比特是1，則作出信號存在的最終判定。這種方案的優(yōu)點是信令的數(shù)量是低 的。但是，作出硬檢測判定導致隱含信號信息的丟失，其中該信息不能在中央單元上得到進 一步利用。這轉(zhuǎn)而影響最終的檢測性能。另一方面，每一個傳感單元可以向中央單元僅僅發(fā)送原始觀察值或某種其他形式 的觀察值。雖然這種方案能夠產(chǎn)生更好的檢測性能，但是其涉及的信令數(shù)量卻是無法接受 地大。A. Ghasemi 禾口 E. S. Sousa 發(fā)表于 2006 年 9 月 IEEE VTC Fall 第 1-6 頁上的 "Impact of user collaboration on the performance of sensing—based opportunistic spectrum access”披露了 或能量值或1比特硬判定從各個傳感器發(fā)送給中央融合單元 (fusion unit)，并且在中央融合單元中進行組合，以實施譜感測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是緩解至少一些上述的問題。這個目的能夠利用根據(jù)權(quán)利要求1的設備、根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)、根據(jù)權(quán)利要求 13的方法以及根據(jù)權(quán)利要求15的計算機程序來實現(xiàn)。因此，在本發(fā)明的第一方面中，提出一種設備。該設備包括傳感單元，被配置成感 測信號；第一計算單元，被配置成基于感測到的信號或從中得出的信號分量的多個采樣來計算值；第二計算單元，被配置成基于由第一計算單元計算的值來計算量度；和通信單元， 被配置成傳送由第二計算單元計算的量度。該設備可以用于在認知無線系統(tǒng)和其他系統(tǒng)中 檢測某些所關心的信號，或在傳感器網(wǎng)絡和其他網(wǎng)絡中檢測某些事件。該設備可以實現(xiàn)比 先前提議的設備更好的檢測性能，而不需要多得多的信令開銷。在本發(fā)明的第二方面中，第一計算單元被配置成根據(jù)感測到的信號或信號分量的 采樣的平方和來計算該值。第二方面可以與第一方面進行組合。在本發(fā)明的第三方面中，第二計算單元被配置成根據(jù)該值的條件概率來計算該量 度。第三方面可以與第一或第二方面進行組合。在本發(fā)明的第四方面中，該量度是取決于與不同假設相關聯(lián)的該值的條件概率的 函數(shù)。第四方面可以與任一前述方面進行組合。在本發(fā)明的第五方面中，該量度是對數(shù)似然比或似然比。第五方面可以與任一前 述方面進行組合。在本發(fā)明的第六方面中，傳感單元被配置成收集在觀測時間上感測到的信號或信 號分量的采樣。第六方面可以與任一前述方面進行組合。在本發(fā)明的第七方面中，傳感單元被配置成感測無線電信號或生理信號。第七方 面可以與任一前述方面進行組合。在本發(fā)明的第八方面中，提出一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括多個根據(jù)任一前述方面的設 備以及中央單元，其中該中央單元被配置成接收由這些設備傳送的量度、組合這些量度并 根據(jù)組合的量度來判定多個假設中的哪一個假設是真的。該系統(tǒng)可以用于在認知無線網(wǎng)絡 中檢測某些所關心的信號或在傳感器網(wǎng)絡中檢測某些事件。該系統(tǒng)可以提供比先前提議的 系統(tǒng)更好的檢測性能，而不需要多得多的信令開銷。在本發(fā)明的第九方面中，中央單元被配置成通過將這些量度相加或相乘來組合這 些量度。第九方面可以與第八方面進行結(jié)合。在本發(fā)明的第十方面中，中央單元被配置成借助于閾值規(guī)則來作出判定。第十方 面可以與第八或第九方面進行組合。在本發(fā)明的第十一方面中，多個設備是認知無線網(wǎng)絡或傳感器網(wǎng)絡的一部分。第 十一方面可以與第八到第十方面之中的任一方面進行組合。在本發(fā)明的第十二方面中，該系統(tǒng)被配置成確定在某一頻帶中是否存在所關心的 信號或檢測某個事件。第十二方面可以與第八到第十一方面之中的任一方面進行組合。在本發(fā)明的第十三方面中，提出一種方法。該方法包括感測信號；基于所感測到 的信號或從中得到的信號分量的多個采樣，計算值；根據(jù)在第一計算步驟中計算的值，計算 量度；和傳送在第二計算步驟中計算的量度。在本發(fā)明的第十四方面中，該方法還包括從多個設備接收量度；組合這些量度； 和基于所組合的量度來判定多個假設中的哪一個假設是真的。第十四方面可以與第十三 方面進行組合。在本發(fā)明的第十五方面中，提出一種計算機程序。該計算機程序包括程序代碼裝 置，用于當在計算機上執(zhí)行該計算機程序時使得計算機執(zhí)行根據(jù)第十三或第十四方面的方 法的步驟。所提議的方法和計算機程序可以用于在認知無線系統(tǒng)和其他系統(tǒng)中檢測某些所關心的信號，或在傳感器網(wǎng)絡和其他網(wǎng)絡中檢測某些事件。它們可以實現(xiàn)比先前提議的方 法和計算機程序更好的檢測性能，而不需要多得多的信令開銷。更多的有益修改在從屬權(quán)利要求中進行定義。


本發(fā)明的這些和其他方面從下文參考附圖所描述的實施例中將是顯然的，并且本 發(fā)明的這些和其他方面將利用下文中參考附圖所描述的實施例來闡述，其中圖1顯示說明根據(jù)第一實施例的示例性系統(tǒng)的布置的示意性框圖；圖2顯示說明根據(jù)第二實施例的示例性系統(tǒng)的布置的示意性框圖；圖3顯示說明根據(jù)第三實施例的示例性系統(tǒng)的布置的示意性框圖；圖4顯示說明根據(jù)第一到第三實施例的示例性檢測過程(程序)的步驟的流程 圖；圖5顯示第一到第三實施例的基于軟件的實施的示例；和圖6顯示說明與先前提議的檢測過程的性能相比、根據(jù)第一到第三實施例的示例 性檢測過程的性能的圖表。
具體實施例方式圖1顯示說明根據(jù)第一實施例的示例性系統(tǒng)100的布置的示意性框圖。該系統(tǒng)100 能夠包括發(fā)射機105、分布在區(qū)域上的第一到第M設備110_1到110_M以及中央單元140。 每一個設備110_1到110_M可以包括天線、傳感單元、第一計算單元、第二計算單元以及通 信單元。也就是說，第i個設備110」能夠包括天線115_i、傳感接收機或單元120」、第一 計算單元125_i、第二計算單元(130_i)以及通信單元135_i。例如，第一設備110_1可以 包括天線115_1、傳感單元120_1、第一計算單元125_1、第二計算單元(130_1)以及通信單 元135_1，并且第M個設備110_M可以包括天線115_M、傳感單元120_M、第一計算單元125_ M、第二計算單元(130_M)以及通信單元135_M。設備110」能夠具有不同于上面所討論的結(jié)構(gòu)。例如，它能夠只包括具有第一計 算單元125」和第二計算單元130」二者的功能的單個通信單元，或者包括某種類型的能 夠執(zhí)行該設備110」的所有組件的功能的處理單元。一般來說，每一個設備110_1到110_ M可以是具有與中央單元進行通信的能力的傳感接收機，例如傳感無線電設備，或者能夠執(zhí) 行下述功能的另一類型的設備。該系統(tǒng)100可以是次要認知無線系統(tǒng)的一部分。這樣的次要認知無線系統(tǒng)允許已 被許可用于主無線系統(tǒng)的頻譜的二次使用，而不會對主系統(tǒng)用戶引起有害的干擾。這可以 通過操作在未被用于主用戶傳輸?shù)念l譜部分上來實現(xiàn)。為了確定這些部分，可以通過譜感 測來檢測主用戶信號。即，可以確定在某個頻帶中是否存在所關心的信號。主用戶信號檢測的問題可以被認為是二進制假設測試問題-確定兩個假設之中 的哪一個假設是真的，即，所關心的信號存在(利用H1表示的假設)或者只有噪聲存在(利 用H2表示的假設)是真的。如在下文中更詳細描述的，信號存在可以由該系統(tǒng)100的M個 設備110_1到110_11來檢測。所關心的信號能夠由發(fā)射機105發(fā)射，并且可以是例如射頻(RF)信號，諸如VHF頻帶或UHF頻帶中的信號。例如，能夠發(fā)射微波信號。每一個設備110_1到110_M可以接 收或感測由發(fā)射機105發(fā)射的信號。S卩，每一個傳感單元120_1到120_M能夠分別地接收 或感測在天線115_1到115_M之中相應的一個天線上接收的發(fā)射信號。進一步，每一個傳 感單元120_1到120_M可以對感測到的信號進行采樣。這可以在天線115_1到115_M的各 自前端接收天線之后通過采樣模擬信號來完成。然后，在觀測時間上可以收集感測到的信 號的采樣。這能夠通過在傳感單元120_1到120_M上以奈奎斯特頻率或更高頻率對感測到 的信號進行采樣來實現(xiàn)。即，過采樣是有可能的。所收集的接收到或感測到的信號的采樣 被表示為rik，其中下標i表示第i個傳感單元120_i，并且下標k表示采樣索引。在兩個假設H1和Htl的情況下在第i個傳感單元120」上采樣的感測信號分別地 可以隨后被寫成
權(quán)利要求
1.一種設備(110」)，包括傳感單元(120」)，被配置成感測信號；第一計算單元(125」)，被配置成根據(jù)所述感測信號或從中得到的信號分量的多個采 樣來計算值；第二計算單元(130」)，被配置成根據(jù)所述第一計算單元(125」)計算的所述值來計算量度；和通信單元(135」)，被配置成傳送由所述第二計算單元(130_i)計算的所述量度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設備，其中所述第一計算單元(125_i)被配置成根據(jù)所述感測信 號或信號分量的采樣的平方和來計算所述值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設備，其中所述第二計算單元(130_i)被配置成根據(jù)所述值的條 件概率來計算所述量度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的設備，其中所述量度是取決于與不同的假設相關的所述值的條件 概率的函數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的設備，其中所述量度是對數(shù)似然比或似然比。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的設備，其中所述傳感單元被配置成在觀測時間上收集所述感測信 號或信號分量的采樣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的設備，其中所述傳感單元被配置成感測無線電信號或生理信號。
8.一種系統(tǒng)，包括多個根據(jù)任一前述權(quán)利要求的設備(110_1，...，110_M;210_1，210_2，210_3 ；310_1， 310_2)；禾口中央單元(140 ；240 ；340)，被配置成接收由所述設備傳送的量度、組合所述量度、并根 據(jù)所述組合的量度來判定多個假設中的哪一個是真的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述中央單元被配置成通過將所述量度相加或相乘來 組合所述量度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述中央單元被配置成借助于閾值規(guī)則來作出所述 判定。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述多個設備是認知無線網(wǎng)絡或傳感器網(wǎng)絡的一部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)被配置成確定在某個頻帶中是否存在所關 心的信號或檢測某個事件。
13.一種方法，包括 感測(S405)信號；根據(jù)所述感測信號或從中得到的信號分量的多個采樣，計算(S410)值； 根據(jù)在所述第一計算步驟(S410)中計算的所述值，計算(S4M)量度；和 傳送(S420)在所述第二計算步驟(S4M)中計算的所述量度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，還包括從多個設備(110_1，. . .，110_M ;210_1，210_2，210_3 ;310_1，310_2)接收(S425)量度；組合(S430)所述量度；和根據(jù)所述組合的量度，判定(S435，S440，S445)多個假設中的哪一個是真的。
15. 一種計算機程序，包括程序代碼裝置，用于當在計算機上執(zhí)行所述計算機程序時使 計算機執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求13或14的方法的步驟。
全文摘要
總之，本發(fā)明涉及用于譜感測的設備、系統(tǒng)、方法和計算機程序。提議用于通過使用能與中央單元通信的多個傳感設備來檢測所關心的信號或事件的檢測過程。這些傳感設備可以計算軟檢測量度，并將這個信息傳送給中央單元，在該中央單元中可以使用該信息，以便使用某種指定規(guī)則來作出最終檢測判定。該提議的方案的信令開銷能夠具有與硬信令方案的信令開銷相同的數(shù)量級。但是，該提議的方法可以實現(xiàn)更好的檢測性能。
文檔編號H04W74/02GK102113394SQ200980109462
公開日2011年6月29日 申請日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月18日
發(fā)明者A·V·潘達里潘德, H·楊, J·P·M·G·林納茨 申請人:Nxp有限公司, 皇家飛利浦電子股份有限公司