專利名稱：通過認(rèn)知無線電來檢測正交頻分復(fù)用(ofdm)信號的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種通信系統(tǒng)，并且更具體地本發(fā)明用于促進(jìn)認(rèn)知無線電系統(tǒng) 與現(xiàn)行(incumbent)通信系統(tǒng)和其它認(rèn)知無線電系統(tǒng)的共存。
背景技術(shù)：
在無線通信領(lǐng)域中，現(xiàn)行用戶一般被限定為頻譜的任何現(xiàn)有用戶。認(rèn)知無線電是 用于無線通信的范式，在其中，網(wǎng)絡(luò)或無線節(jié)點(diǎn)改變其傳送或接收參數(shù)以高效地進(jìn)行通信， 并在不干擾頻帶的現(xiàn)行用戶的情況下以輔助的方式利用頻譜。參數(shù)的這種變更基于內(nèi)部和 外部無線電環(huán)境中的多個(gè)因素的主動(dòng)監(jiān)視，所述多個(gè)因素諸如射頻頻譜使用、用戶行為和 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。隨著認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)和機(jī)會(huì)頻譜接入的出現(xiàn)，主許可用戶的準(zhǔn)確檢測和分類的問 題已具有極端的重要性。IEEE 802. 22標(biāo)準(zhǔn)允許未許可輔助無線設(shè)備在TV白色空間(white space)中進(jìn)行操作，但是要求對主現(xiàn)行設(shè)備(incumbents)沒有干擾或者具有最小的干擾。 因此，CR設(shè)備還必須感應(yīng)頻譜內(nèi)的基于802. 22的設(shè)備的存在。因此，需要促進(jìn)CR設(shè)備對現(xiàn)行設(shè)備和/或其它CR設(shè)備的存在進(jìn)行感應(yīng)的能力，以 便避免干擾。


附圖用于進(jìn)一步示出各種實(shí)施例并說明全部依照本發(fā)明的各種原理和優(yōu)點(diǎn)，在所 述附圖中，相同的附圖標(biāo)記在所有各個(gè)視圖中指示相同或功能上類似的元件，且所述附圖 連同以下詳細(xì)說明一起并入本說明并構(gòu)成本說明書的一部分。圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的共存的現(xiàn)行通信系統(tǒng)和認(rèn)知通信系統(tǒng)的網(wǎng) 絡(luò)圖。圖2圖示具有根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例形成的正交頻分復(fù)用(OFDM)檢測模塊的 認(rèn)知無線電(CR)通信單元和其操作的方框圖。圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的將在各種延遲和縮放條件下獲取的圖2的 OFDM檢測模塊的輸出進(jìn)行比較的復(fù)合信號頻譜。圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于通過CR基站和CR訂戶來建立現(xiàn)行系統(tǒng)的特 征表征(characterization)從而實(shí)現(xiàn)頻譜共享的大體時(shí)間線。圖5圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于單獨(dú)通過CR基站(或者單獨(dú)通過移動(dòng) 訂戶)來建立現(xiàn)行系統(tǒng)的特征表征從而實(shí)現(xiàn)頻譜共享的大體時(shí)間線。圖6圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的用于通過CR基站和CR訂戶來建立現(xiàn)行系統(tǒng) 的特征表征從而實(shí)現(xiàn)頻譜共享的大體時(shí)間線。圖7是概括根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于在現(xiàn)行通信系統(tǒng)與CR通信系統(tǒng)之間 共享頻譜的技術(shù)的流程圖。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，出于簡單明了的目的而示出附圖中的元件，并且不 一定將其按比例繪制。例如，附圖中的一些元件的尺寸可能相對于其它元件被放大，以有助 于促進(jìn)對本發(fā)明的實(shí)施例的理解。
具體實(shí)施例方式在詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)注意到該實(shí)施例主要在于用于經(jīng)由 噪聲中的正交頻分復(fù)用(OFDM)信號的檢測來感應(yīng)現(xiàn)行系統(tǒng)的存在的方法步驟和裝置部件 的組合。出于本申請的目的，將術(shù)語“現(xiàn)行系統(tǒng)”定義為如下的通信系統(tǒng)，其具有與被允許 在頻帶中操作的現(xiàn)有操作參數(shù)相關(guān)的已知信息?，F(xiàn)行系統(tǒng)是頻帶的主或輔助許可用戶，或 者現(xiàn)行用戶可以是波段的任何預(yù)先存在的用戶。例如，TV廣播設(shè)備被視為電視波段的許可 主現(xiàn)行用戶，并且某些無線麥克風(fēng)被視為電視波段的許可輔助現(xiàn)行用戶。還可以將諸如其 他802. 22CR設(shè)備或系統(tǒng)的未許可機(jī)會(huì)用戶視為頻譜的現(xiàn)行用戶。正交頻分復(fù)用(OFDM)提供用于通過RF信道來傳送大量數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制技術(shù)。 OFDM通過將無線電信號劃分成多個(gè)較小的子信號來進(jìn)行工作，所述子信號以不同的頻率同 時(shí)地向接收機(jī)進(jìn)行傳送。OFDM的使用減少了信號傳輸中的串話量。諸如802. 11a、WLAN、 802. 16和WiMAX的技術(shù)利用OFDM。根據(jù)802. 11/22標(biāo)準(zhǔn)操作的現(xiàn)行系統(tǒng)在物理(PHY)層 中使用某種形式的基于OFDM的調(diào)制。根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例，以本文將描述的方式，通 過CR系統(tǒng)進(jìn)行的OFDM信號的檢測便利了現(xiàn)行系統(tǒng)的操作波段內(nèi)的CR系統(tǒng)的操作和共存。如本文將描述的，通過CR通信單元進(jìn)行的OFDM信號的檢測有效地?cái)U(kuò)展了現(xiàn)行通 信系統(tǒng)或者降低了對現(xiàn)行通信系統(tǒng)的干擾水平，并且促進(jìn)了頻譜的高效共享。因此，已經(jīng)在 附圖中用傳統(tǒng)符號適當(dāng)?shù)乇硎玖嗽撗b置部件和方法步驟，僅僅示出了與理解本發(fā)明的實(shí)施 例相關(guān)的那些具體細(xì)節(jié)，以免由于對于得到本文說明的幫助的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易 見的細(xì)節(jié)使本公開模糊。在本文獻(xiàn)中，使用諸如第一和第二、上和下等關(guān)系術(shù)語僅僅用于將一個(gè)實(shí)體或動(dòng) 作與另一實(shí)體或動(dòng)作區(qū)別開，而不一定要求或暗示這些實(shí)體或動(dòng)作之間的任何實(shí)際此類關(guān) 系或順序。本文所使用的術(shù)語“包括”、“包含”或其任何其它變體意圖涵蓋非排他性包括， 使得包括一系列元素的過程、方法、物件或裝置不僅包括那些元素，而且可以包括未明確列 出或此類過程、方法、物件或裝置所固有的其它元素。在沒有進(jìn)行進(jìn)一步限制的情況下，在 “包括...(不定冠詞)”后面的元素不排除包括該元素的過程、方法、物件或裝置中存在另 外的相同的元素。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到本文所述的本發(fā)明的實(shí)施例可以由一個(gè)或多個(gè)常規(guī)處理器和獨(dú)特存 儲(chǔ)的程序指令組成，所述程序指令控制所述一個(gè)或多個(gè)處理器以結(jié)合某些非處理器電路來 實(shí)現(xiàn)在檢測噪聲中的OFDM信號所涉及的一些、大多數(shù)或全部功能，以避免現(xiàn)行系統(tǒng)與認(rèn)知 系統(tǒng)之間的干擾。所述非處理器電路可以包括但不限于無線電接收機(jī)、無線電發(fā)射機(jī)、信號 驅(qū)動(dòng)器、時(shí)鐘電路、電源電路和用戶輸入設(shè)備。如此，可以將這些功能解釋為用于讓通信系 統(tǒng)共享頻譜的方法的步驟。可選地，可以由不具有存儲(chǔ)的程序指令的狀態(tài)機(jī)，或者以一個(gè)或 多個(gè)特定用途集成電路(ASIC)來實(shí)現(xiàn)一些或全部功能，其中，每個(gè)功能或某些功能的一些 組合被實(shí)現(xiàn)為定制邏輯。當(dāng)然，可以使用兩種方法的組合。因此，本文已描述了用于這些功 能的方法和裝置。此外，可以預(yù)期，本領(lǐng)域的技術(shù)人員雖然可能由于例如可用時(shí)間、當(dāng)前技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的考慮的激發(fā)而進(jìn)行了重大努力和許多設(shè)計(jì)選擇，但當(dāng)受到本文所公開的構(gòu) 思和原理的引導(dǎo)時(shí)，將容易地能夠以最少的實(shí)驗(yàn)來生成此類軟件指令、程序和IC。簡要地，根據(jù)本發(fā)明，本文提供了一種由認(rèn)知無線電(CR)通信系統(tǒng)使用來檢測現(xiàn) 行系統(tǒng)或其它CR系統(tǒng)的OFDM信號檢測裝置和技術(shù)。CR通信系統(tǒng)由多個(gè)包括至少一個(gè)CR 基站和至少一個(gè)CR訂戶的CR通信單元組成。CR基站和/或CR訂戶中的一者或兩者可以 包含OFDM檢測引擎。通常，CR基站保持信道列表，在該信道列表內(nèi)，其設(shè)法基于例如地理 位置來與現(xiàn)行系統(tǒng)(或其它CR系統(tǒng))共享頻譜。一個(gè)或多個(gè)CR單元從此列表中感應(yīng)一 個(gè)或多個(gè)信道，并生成感應(yīng)結(jié)果。使用初始檢測器配置向量來將內(nèi)部OFDM檢測器配置作 為檢測引擎的一部分。該檢測引擎可以在(一個(gè)或多個(gè))CR基站和/或(一個(gè)或多個(gè))CR 訂戶內(nèi)運(yùn)行，以檢測一個(gè)或多個(gè)OFDM信號的存在或不存在。OFDM信號的存在指示在頻譜 內(nèi)有現(xiàn)行單元操作，并且應(yīng)避開該現(xiàn)行單元。還可以監(jiān)視所檢測的現(xiàn)行設(shè)備，以確定(一個(gè) 或多個(gè))感應(yīng)CR設(shè)備是否能夠加入現(xiàn)行系統(tǒng)或(一個(gè)或多個(gè))感應(yīng)CR設(shè)備是否能夠超控 (override)現(xiàn)行系統(tǒng)。OFDM信號的不存在指示CR系統(tǒng)可以利用頻譜。使用OFDM檢測的 結(jié)果以及檢測器配置向量來更新(一個(gè)或多個(gè))CR單元內(nèi)的信道占用信息和配置向量，以 供將來使用。一旦(一個(gè)或多個(gè))CR單元特征表征了現(xiàn)行系統(tǒng)，則現(xiàn)行頻譜內(nèi)的CR系統(tǒng)操 作可以開始。OFDM檢測方法大大地緩解了現(xiàn)行系統(tǒng)的干擾顧慮，并促進(jìn)了現(xiàn)行系統(tǒng)頻譜內(nèi) 的CR系統(tǒng)操作的采用。圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的共存的現(xiàn)行和認(rèn)知通信系統(tǒng)。根據(jù)這些實(shí)施 例，認(rèn)知無線電系統(tǒng)106、108在不干擾現(xiàn)行系統(tǒng)的情況下高效地與一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)行通信系 統(tǒng)102、104共享頻譜。本發(fā)明的各種實(shí)施例允許CR通信系統(tǒng)106例如與現(xiàn)行系統(tǒng)102、104 和CR通信系統(tǒng)108共享頻譜?，F(xiàn)行通信系統(tǒng)102、104的各個(gè)分別包括主發(fā)射機(jī)112、114和分別包括多個(gè)接收設(shè) 備122、144。CR系統(tǒng)106包括CR基站116和采取收發(fā)機(jī)設(shè)備形式的多個(gè)CR訂戶126。認(rèn) 知無線電系統(tǒng)108包括CR基站118和也采取收發(fā)機(jī)設(shè)備形式的多個(gè)CR訂戶128。現(xiàn)行通 信系統(tǒng)102、104和CR通信系統(tǒng)在中央機(jī)構(gòu)120的管理下進(jìn)行操作。中央機(jī)構(gòu)的示例包括 任何官方、聯(lián)邦或地方規(guī)章或管理體，諸如FCC或其它官方指定體。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例形成的CR通信單元的方框圖。根據(jù)系統(tǒng)被如何 配置，CR通信單元方框圖可適用于基站116和/或CR訂戶126。在CR通信單元200內(nèi)，發(fā)現(xiàn)了用于接收RF信號并經(jīng)由已知信號處理技術(shù)將其 轉(zhuǎn)換成IF信號203的RF處理部202。在包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的IF處理塊204處， 經(jīng)由已知IF處理電路來處理IF信號203以生成被呈現(xiàn)給OFDM檢測模塊216的數(shù)字基 帶信號X(n)205。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，OFDM檢測模塊216包括多個(gè)可配置延遲乘法器 206(DM(tK))。各個(gè)延遲乘法器206獲取數(shù)字基帶信號205并施加時(shí)間延遲，接著進(jìn)行復(fù)共 軛變換。然后，各個(gè)延遲乘法器206生成輸出信號，該輸出信號是輸入數(shù)字信號與其經(jīng)時(shí)間 延遲的復(fù)共軛版本的乘積。延遲乘法器單元組從而生成多個(gè)數(shù)據(jù)流207Y (η)。由延遲乘法 器206的組提供的多個(gè)滯后(_ τ )被同時(shí)地施加于同一數(shù)字基帶信號205Χ(η)。延遲乘法器206通過根據(jù)被感應(yīng)的信道施加一個(gè)或多個(gè)滯后(_ τ )來操作。滯后 是OFDM幀結(jié)構(gòu)的函數(shù)，并基于與諸如現(xiàn)行單元122或124的現(xiàn)行單元有關(guān)的先驗(yàn)信息來選 擇。在現(xiàn)行設(shè)備的底層協(xié)議完全未知(未知OFDM幀結(jié)構(gòu))的情況下，可以采用簡單搜索來確定適當(dāng)?shù)臏蟆６鄠€(gè)數(shù)據(jù)流207Y(n)被應(yīng)用于組合器208，組合器208則向每個(gè)流應(yīng)用縮放。該縮 放可以采取預(yù)定加權(quán)因子的形式，例如衰減和放大因子，或者可以自適應(yīng)地估計(jì)比例因子， 并將其同時(shí)地應(yīng)用于輸入的多個(gè)數(shù)據(jù)流。組合器208將加權(quán)信號加和，以生成單個(gè)數(shù)據(jù)流 209。收斂的縮放因子或系數(shù)能夠被其它本地訂戶或同一訂戶再使用?；?16使用估計(jì) 的縮放系數(shù)確定現(xiàn)行OFDM信號的數(shù)目。如果在時(shí)間延遲的選擇方面存在不確定性，則可以基于檢測器配置向量來啟用多 個(gè)DM電路。固定的縮放因子可能由于增加的噪聲而潛在地降低檢測性能。根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例，可以將組合器輸出表示為ζ(0 = Υ^α{τ)χ{ )χ\ - τ)
τ其中，x(t)是復(fù)數(shù)基帶信號，并且α = [α (T1), α ( τ 2) , α ( τ 3). . . , α ( τ Μ)] 表示縮放系數(shù)的向量，其中，由下式給出各個(gè)α，α (Tk) = |E{x(t)x*(t-xk)}在以上表達(dá)式中，E{. }表示能夠通過算術(shù)和來近似的統(tǒng)計(jì)期望算子。通過縮放的 以上定義，根據(jù)特定時(shí)間延遲下的估計(jì)自相關(guān)來縮放來自各個(gè)DM支路的輸出。由于噪聲是 非相關(guān)的，所以不具有現(xiàn)行活動(dòng)的DM支路的縮放系數(shù)將漸進(jìn)地收斂到零。同一自變量適用 于擁有與現(xiàn)行信號不同的循環(huán)平穩(wěn)特性的其它干擾信號。單個(gè)數(shù)據(jù)流209，即，高速數(shù)據(jù)信號，被施加于抽取器210以生成經(jīng)抽取的信號 211。抽取器210以預(yù)定因子(例如16的因子)來將高數(shù)據(jù)速率流209減慢，其向CR單元 提供電流節(jié)省。經(jīng)抽取的信號211的較低速率數(shù)據(jù)流被提供給快速傅立葉變換(FFT)分析 器212以生成頻譜輸出213。用邏輯電路實(shí)現(xiàn)的判決塊214接收頻譜輸出213，并確定是否 有任何頻譜特征指示一個(gè)或多個(gè)OFDM信號的存在。返回參考圖1，在操作中，CR基站116接收要感應(yīng)的信道列表，或具有預(yù)先存儲(chǔ)在 其中的要感應(yīng)的信道列表。感應(yīng)信道列表是對于輔助/認(rèn)知使用而言開放的可能現(xiàn)行信道 的列表。信道列表的發(fā)起可以從中央機(jī)構(gòu)120或其它數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生。CR基站116向(一個(gè)或 多個(gè))CR訂戶單元126提供信道列表和檢測器配置數(shù)據(jù)。(一個(gè)或多個(gè))CR訂戶單元1 利用信道列表和檢測器配置向量數(shù)據(jù)來配置位于訂戶126內(nèi)的內(nèi)部OFDM檢測器引擎200。 訂戶的檢測引擎運(yùn)行以確定OFDM信號的存在或不存在。OFDM信號的存在指示現(xiàn)行單元正在該頻譜內(nèi)操作。CR基站116確定是超控現(xiàn)行 設(shè)備、加入現(xiàn)行設(shè)備、還是在有某些性能損失的情況下與現(xiàn)行設(shè)備共存。OFDM信號的不存在 指示能夠使用頻譜。(一個(gè)或多個(gè))CR訂戶單元1 用感應(yīng)結(jié)果和更新的檢測器配置向量 來更新CR基站116。CR基站116接收感應(yīng)結(jié)果和更新的訂戶檢測器配置向量，并使用此信 息來更新信道占用信息并更新基站的檢測器配置向量。還可以將來自運(yùn)行遍歷類似過程的 其它CR訂戶1 和CR基站118的信息提供給基站116?，F(xiàn)行系統(tǒng)的更新后的信道占用信 息和基站的更新后的檢測器配置向量被傳輸回到CR訂戶。因此已為CR訂戶1 和CR基 站116提供現(xiàn)行系統(tǒng)102的特征表征，使得CR通信在沒有與(一個(gè)或多個(gè))現(xiàn)行系統(tǒng)102、 104的干擾的情況下進(jìn)行。圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的復(fù)合信號頻譜的模擬示例。復(fù)合信號頻譜300將在各種延遲和縮放條件下獲取的圖2的OFDM檢測模塊的輸出相比較?？s放和延遲條 件包括沿著頻率軸308和幅值頻率響應(yīng)(dB)軸310的準(zhǔn)確單個(gè)延遲302、沒有縮放的多個(gè) 延遲304、和具有縮放信號的多個(gè)延遲306。圖示300示出具有306和沒有304自適應(yīng)縮放 以及單個(gè)準(zhǔn)確延遲/滯后302(作為參考)的情況的平滑幅值頻率響應(yīng)。與沒有自適應(yīng)縮 放304的響應(yīng)相比較，具有自適應(yīng)縮放306的響應(yīng)具有低得多的檢測器本底噪聲。因此，具 有自適應(yīng)縮放的OFDM檢測模塊216因此提供減少本底噪聲的好處。通常，適當(dāng)?shù)难舆t參數(shù) (DM電路參數(shù))不會(huì)是已知的。然而，基于協(xié)議幀結(jié)構(gòu)，能夠產(chǎn)生可能的延遲值的列表。此 外，在同一信道內(nèi)存在不止一個(gè)OFDM信號(不止一個(gè)現(xiàn)行設(shè)備)的情況下，則單個(gè)延遲不 足以檢測兩者。具有多個(gè)延遲的問題之一是其可能導(dǎo)致檢測器噪聲的增加，當(dāng)與單延遲檢 測器相比較時(shí)，其可能不利地影響多延遲檢測器的性能。為了抑制此不需要的噪聲，包括了 自適應(yīng)縮放塊?？s放將智能地抑制不具有任何活動(dòng)的那些DM輸出，諸如與錯(cuò)誤延遲值相對 應(yīng)的DM輸出。參考圖2和3，檢測引擎216的加權(quán)系數(shù)估計(jì)塊208抑制本底噪聲306。加權(quán)系數(shù) 估計(jì)塊208還在不期望的干擾的循環(huán)特征與感興趣的信號的循環(huán)特征不同時(shí)抑制相關(guān)干 擾。根據(jù)各個(gè)延遲乘法器206支路輸出來估計(jì)加權(quán)系數(shù)的向量?？梢允褂米赃m應(yīng)權(quán)重來抑 制不期望的DM輸出。抑制量根據(jù)估計(jì)權(quán)重的方式而改變。例如在贏者全贏的配置中，最大 權(quán)重可以是唯一的非零權(quán)重。參考圖4，示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于由CR基站和CR訂戶來建立現(xiàn)行系 統(tǒng)的特征表征以實(shí)現(xiàn)頻譜共享的大體時(shí)間線。在CR基站116處開始，向CR訂戶單元1 發(fā)射402要感應(yīng)的信道列表和初始檢測器配置向量(包括滯后值、DM電路的數(shù)目和加權(quán)系 數(shù))。訂戶單元1 基于接收到的配置向量在404處配置其OFDM檢測器。然后，配置訂戶 126前進(jìn)至在406處運(yùn)行檢測引擎。檢測引擎包括具有DM電路組、自適應(yīng)縮放、FFT分析器 和邏輯塊的OFDM檢測器。然后將感應(yīng)結(jié)果和更新后的檢測器配置向量發(fā)射408回到CR基 站116。CR基站116還從其它相鄰CR訂戶1 接收410感應(yīng)結(jié)果。CR基站116基于感應(yīng) 結(jié)果和檢測器配置向量在412處更新信道占用信息。然后，CR基站116基于更新后的信道 信息在414處更新檢測器配置向量。更新后的信道信息被發(fā)射416回到CR訂戶126。CR 訂戶1 迭代地重配置其檢測器216并再次運(yùn)行檢測引擎。感應(yīng)的過程周期性地繼續(xù)，無 論現(xiàn)行設(shè)備存在還是不存在，因?yàn)楝F(xiàn)行設(shè)備可能潛在地在任何時(shí)間出現(xiàn)。因此，感應(yīng)的過程 提供用于CR系統(tǒng)操作的可用信道的連續(xù)更新列表。圖5表示用于僅僅由基站16單獨(dú)進(jìn)行的現(xiàn)行系統(tǒng)的特征表征的時(shí)間線?；?16 配置其自己的檢測器504，并在506處運(yùn)行其內(nèi)部檢測引擎以檢測頻譜中的OFDM信號的存 在?；?06處的OFDM信號的檢測以及由其它CR基站或CR訂戶提供的檢測引擎信息，基 站116更新514其信道占用信息檢測器配置向量，以避免與任何現(xiàn)行設(shè)備相干擾?？蛇x地， 在自組織系統(tǒng)(ad-hoc system)中，移動(dòng)訂戶能夠執(zhí)行步驟504 514，因?yàn)樵诖祟愊到y(tǒng)中 不存在基站。在圖6所示的另一時(shí)間線實(shí)施例中，CR基站116感應(yīng)頻譜，在該頻譜內(nèi)部，其設(shè)法 與現(xiàn)行系統(tǒng)102、104共享頻譜。在本實(shí)施例中，CR訂戶126、CR基站116及其它相鄰CR通 信單元118、1觀生成感應(yīng)結(jié)果和檢測器配置向量數(shù)據(jù)，利用其更新信道占用信息并更新檢 測器配置向量。
CR基站116向(一個(gè)或多個(gè))CR訂戶單元1 提供602信道列表和初始檢測器配 置數(shù)據(jù)。(一個(gè)或多個(gè))CR訂戶單元1 利用信道列表和檢測器配置向量數(shù)據(jù)來配置604 訂戶的內(nèi)部OFDM檢測器引擎。訂戶的檢測引擎運(yùn)行606以確定OFDM信號的存在或不存 在。與訂戶1 配置其檢測器604并運(yùn)行其內(nèi)部檢測引擎并行地，CR基站116配置603其 自己的內(nèi)部檢測器并運(yùn)行605其自己的內(nèi)部檢測引擎，以生成609感應(yīng)結(jié)果和檢測器配置 向量。在本實(shí)施例中，CR基站116利用來自CR訂戶的感應(yīng)結(jié)果和檢測器配置向量608、CR 基站609的感應(yīng)結(jié)果和檢測器配置、及來自相鄰單元610 (具有其自己的感應(yīng)結(jié)果和檢測器 配置向量)的信息的組合來更新信道占用信息612并更新CR基站的檢測器配置向量614。 更新后的信道占用信息和更新后的檢測器配置向量被從CR基站116傳輸616回到CR訂戶。 因此，用現(xiàn)行系統(tǒng)102的信息來特征表征CR系統(tǒng)。現(xiàn)在，現(xiàn)行設(shè)備的頻譜內(nèi)的CR系統(tǒng)的操 作在沒有干擾的情況下發(fā)生。由圖4、5和/或6的實(shí)施例提供的現(xiàn)行系統(tǒng)的特征表征改善現(xiàn)場的CR系統(tǒng)操作。 本發(fā)明的這種檢測方法大大地緩解了現(xiàn)行系統(tǒng)的干擾顧慮，并便利了現(xiàn)行系統(tǒng)頻譜內(nèi)的CR 系統(tǒng)操作的采用。圖7圖示了根據(jù)圖4、圖5和圖6的各種實(shí)施例的用于概括由CR基站116執(zhí)行的 步驟的流程圖。CR基站116在702處接收感應(yīng)結(jié)果。可以從下文列出并且如結(jié)合圖4、5和 6所描述的實(shí)施例中的任何一個(gè)來實(shí)現(xiàn)步驟702，并且其可如下所列來實(shí)現(xiàn)來自與其它CR單元協(xié)作的CR訂戶的感應(yīng)結(jié)果和檢測器配置向量；與其它CR單元協(xié)作的僅僅內(nèi)部基站的感應(yīng)結(jié)果；以及來自與其它CR單元協(xié)作的基站和訂戶兩者的訂戶感應(yīng)結(jié)果和檢測器配置向量的組合。CR基站在704處提取檢測器加權(quán)(縮放)向量信息，并在步驟508處將各個(gè)元素 與閾值相比較。如果在708處檢測到不止一個(gè)OFDM信號，則其在710處指示多于一個(gè)OFDM 現(xiàn)行系統(tǒng)的存在。然后，CR基站116前進(jìn)至在712處設(shè)置配置向量以處理多個(gè)OFDM現(xiàn)行 設(shè)備。如果在714處僅存在單個(gè)OFDM現(xiàn)行設(shè)備，則基站在716處基于滯后來特征表征該現(xiàn) 行設(shè)備。因此，已提供了允許CR系統(tǒng)在現(xiàn)場(in field)與現(xiàn)行系統(tǒng)共存的方法和裝置。以 本發(fā)明的實(shí)施例所提供的方式來緩解干擾允許頻譜的高效再使用。使用OFDM類型信號作 為用于識別現(xiàn)行設(shè)備的手段意味著現(xiàn)行設(shè)備可以具有多種形成形式，例如，具有發(fā)射OFDM 型信號的信標(biāo)或表現(xiàn)出循環(huán)平穩(wěn)特性的其它兼容數(shù)字調(diào)制的無線麥克風(fēng)。用于緩解共享頻譜的系統(tǒng)之間的干擾的方法和裝置可適用于共享頻譜的任何通 信系統(tǒng)。因此，作為主系統(tǒng)進(jìn)行操作的未許可、輔助許可和準(zhǔn)許可系統(tǒng)能夠通過利用本發(fā)明 的OFDM檢測方面來接入其頻譜。在前述描述中，已描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到 在不脫離如以下權(quán)利要求所闡述的本發(fā)明的范圍的情況下可以進(jìn)行各種修改和變更。因 此，應(yīng)將本說明書和附圖視為說明性而不是限制性的，并且所有此類修改意圖被包括在本 發(fā)明的范圍內(nèi)。然而，不應(yīng)將所述益處、優(yōu)點(diǎn)、問題的解決方案、以及可促使任何益處、優(yōu)點(diǎn)、 或解決方案發(fā)生或變得更加明顯的(一個(gè)或多個(gè))任何元素理解為任何或全部權(quán)利要求的 關(guān)鍵、必要、或本質(zhì)特征或元素。僅僅由包括在本申請待決期間進(jìn)行的任何修改的所附權(quán)利要求和所公開的那些權(quán)利要求的所有等價(jià)物來限定本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于使得多個(gè)通信系統(tǒng)能夠共享頻譜的系統(tǒng)，包括利用OFDM的現(xiàn)行通信系統(tǒng)；以及認(rèn)知無線電(CR)通信系統(tǒng)，所述CR系統(tǒng)檢測頻譜內(nèi)的OFDM信號的存在和不存在并利 用檢測結(jié)果來確定現(xiàn)行通信系統(tǒng)或其它CR系統(tǒng)的存在，所述CR系統(tǒng)響應(yīng)于此而更新信道 占用信息，以避免與現(xiàn)行通信系統(tǒng)相干擾。
2.—種設(shè)法與現(xiàn)行系統(tǒng)共享頻譜的認(rèn)知無線電(CR)系統(tǒng)，包括多個(gè)CR單元，所述CR單元包括至少一個(gè)CR訂戶和至少一個(gè)CR基站，所述CR單元的 至少一個(gè)具有正交頻分復(fù)用(OFDM)檢測引擎；以及所述OFDM檢測引擎檢測在感興趣的頻譜中操作的現(xiàn)行通信設(shè)備的存在，所述OFDM檢 測引擎響應(yīng)于此而更新所述至少一個(gè)CR單元的信道列表和配置向量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CR系統(tǒng)，其中，所述OFDM檢測引擎包括多個(gè)延遲乘法器單元，所述多個(gè)延遲乘法器單元接收數(shù)字基帶信號并生成多個(gè)延遲乘 法輸出信號；組合器，所述組合器被耦合到所述多個(gè)延遲乘法器單元，以便將所述延遲乘法輸出信 號組合成單個(gè)數(shù)據(jù)流；抽取器，所述抽取器被耦合到所述組合器以便生成單個(gè)抽取后的加權(quán)信號；快速傅立葉變換分析器，所述快速傅立葉變換分析器被耦合到所述抽取器，以便生成 所述單個(gè)加權(quán)信號的FFT頻譜特征；以及檢測器，所述檢測器用于檢測所述頻譜特征內(nèi)的(一個(gè)或多個(gè))OFDM信號的存在。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CR系統(tǒng)，其中，所述延遲乘法器單元是可配置的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的CR系統(tǒng)，其中，所述延遲乘法器單元能夠由所述CR基站響應(yīng) 于與共享頻譜內(nèi)的現(xiàn)行通信設(shè)備相關(guān)的信息來配置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的CR系統(tǒng)，其中，所述頻譜特征內(nèi)的OFDM信號的存在指示所述 共享頻譜內(nèi)的現(xiàn)行系統(tǒng)的存在。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CR系統(tǒng)，其中，從各個(gè)延遲乘法器單元估計(jì)加權(quán)系數(shù)的向量。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CR系統(tǒng)，其中，所述OFDM檢測引擎包括檢測加權(quán)系數(shù)估計(jì) 塊，所述檢測加權(quán)系數(shù)估計(jì)塊當(dāng)存在與感興趣的信號的循環(huán)特征不同的不期望干擾的循環(huán) 特征時(shí)，抑制本底噪聲和相關(guān)干擾兩者。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的CR系統(tǒng)，其中，所述加權(quán)系數(shù)的非線性變換放大特征與本底 噪聲比參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的CR系統(tǒng)，其中，加權(quán)系數(shù)的收斂向量被其它訂戶再使用。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的CR系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)基站使用系數(shù)向量值來確定現(xiàn) 行OFDM信號的數(shù)目。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CR系統(tǒng)，其中，多個(gè)滯后被同時(shí)地施加于同一數(shù)字基帶信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的CR系統(tǒng)，其中，基于關(guān)于現(xiàn)行單元的先驗(yàn)信息來選擇所述 多個(gè)滯后。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CR系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)行通信系統(tǒng)包括在TV白色空間中操 作的802. 11系統(tǒng)或在TV白色空間中操作的802. 22系統(tǒng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的CR系統(tǒng)，其中，基于可容許的802.11帶寬或802. 22帶寬 來配置所述CR單元的延遲乘法器單元。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CR系統(tǒng)，其中，基于信道感應(yīng)結(jié)果來確定與現(xiàn)行設(shè)備共存還 是超控現(xiàn)行設(shè)備的判決。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CR系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)行設(shè)備利用OFDM信號或其它兼容數(shù) 字調(diào)制。
18.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CR系統(tǒng)，其中，基于其它系統(tǒng)的可容許的OFDM帶寬來配置 所述延遲乘法器單元。
19.一種在通信系統(tǒng)之間共享頻譜的方法，包括 接收RF信號；處理RF信號以生成IF信號；針對噪聲對IF信號進(jìn)行濾波，以生成基帶信號；將基帶信號數(shù)字化；將數(shù)字化后的基帶信號施加于延遲乘法器單元的并行陣列，以生成延遲乘法輸出信號；通過自適應(yīng)加權(quán)組合塊來處理所述延遲乘法輸出信號的多個(gè)流，以生成單個(gè)加權(quán)數(shù)據(jù)流；逐樣本地自適應(yīng)地估計(jì)加權(quán)系數(shù)；對所述單個(gè)加權(quán)數(shù)據(jù)流進(jìn)行抽取，以生成所抽取的信號；對所抽取的信號應(yīng)用快速傅立葉變換(FFT)，以顯示所抽取信號內(nèi)的頻譜特征；確定所述頻譜特征內(nèi)的(一個(gè)或多個(gè))OFDM信號的存在；以及響應(yīng)于檢測到OFDM信號來更新信道占用信息，以實(shí)現(xiàn)頻譜的共享。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，由CR系統(tǒng)的基站來控制乘法器的并行陣列，所 述基站配置延遲乘法器單元的數(shù)目和各個(gè)延遲的量。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述配置基于向量配置數(shù)據(jù)，所述向量配置數(shù) 據(jù)包括延遲值；延遲乘法器(DM)單元的數(shù)目；以及 加權(quán)系數(shù)數(shù)據(jù)。
22.—種在現(xiàn)行頻譜內(nèi)操作的認(rèn)知無線電(CR)通信單元，所述CR通信單元包括 正交頻分復(fù)用(OFDM)檢測器；RF處理電路，所述RF處理電路用于感應(yīng)RF信號并將其轉(zhuǎn)換成IF信號； IF處理電路，所述IF處理電路用于接收IF信號并將其轉(zhuǎn)換成基帶信號； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將基帶信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 多個(gè)延遲乘法器，所述多個(gè)延遲乘法器同時(shí)地接收數(shù)字信號并生成以不同的延遲為特 征的多個(gè)數(shù)據(jù)流；組合器，所述組合器用于估計(jì)用于各個(gè)延遲乘法器流的加權(quán)向量系數(shù)，并使用所估計(jì) 的向量系數(shù)來產(chǎn)生單個(gè)數(shù)據(jù)流；抽取器，所述抽取器在所抽取的信號中降低單個(gè)數(shù)據(jù)流的速率；快速傅立葉變換分析器，所述快速傅立葉變換分析器用于將所抽取的信號變換成頻譜 輸出；以及邏輯電路，所述邏輯電路用于確定頻譜輸出內(nèi)的OFDM信號的存在。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的CR單元，其中，所述向量配置包括 滯后值、DM電路的數(shù)目和加權(quán)系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了至少一個(gè)現(xiàn)行通信系統(tǒng)(102、104)與至少一個(gè)認(rèn)知無線電(CR)系統(tǒng)(106、108)之間的高效頻譜共享。CR電路包括用于檢測OFDM信號的存在的OFDM檢測(216)，OFDM信號的存在指示共享頻譜內(nèi)的現(xiàn)行通信系統(tǒng)的存在。CR系統(tǒng)(106)響應(yīng)于所檢測到的OFDM信號來更新信道占用信息，以避免與現(xiàn)行通信系統(tǒng)(102、104)相干擾。
文檔編號H04L27/26GK102077537SQ200980125153
公開日2011年5月25日 申請日期2009年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者亞都南達(dá)納·N·拉奧, 羅伯特·J·科克, 阿普爾夫·喬杜里 申請人:摩托羅拉公司