專利名稱：一種應(yīng)用于uhf頻段的空閑頻帶檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及認(rèn)知無線電通信系統(tǒng)中的頻譜感知技術(shù)，特別是一種應(yīng)用于UHF 頻段的空閑頻帶檢測器。
背景技術(shù)：
隨著無線通信事業(yè)的飛速發(fā)展，無線頻譜資源日趨緊張。長期以來，無線步頁 譜資源由政府部門統(tǒng)一規(guī)劃并分配給不同的授權(quán)用戶使用，然而這種將固定頻帶 分配給固定用戶的方式正是造成目前頻譜資源日趨緊張的一個(gè)主要原因。事實(shí)上， 如果統(tǒng)計(jì)在同一個(gè)地區(qū)不同時(shí)間的頻譜占用率，可以發(fā)現(xiàn)一部分頻帶在絕大多數(shù) 時(shí)間是未被占用的， 一部分頻帶是部分時(shí)間被占用的，只有一部分頻帶是被密集 使用的。針對這種頻譜利用不均的情況，有人提出了"認(rèn)知無線電"(CR :Cognitive Radio)的概念。
認(rèn)知無線電系統(tǒng)是一種能夠智能地感知周圍的無線環(huán)境，根據(jù)環(huán)境的變化改 變其工作參數(shù)，使其能夠使用未被相應(yīng)的授權(quán)用戶使用的頻帶，從而可以在空閑
的授權(quán)頻帶工作的無線通信系統(tǒng)。通過不斷地感知周圍的無線環(huán)境，認(rèn)知無線電 系統(tǒng)可以檢測在某個(gè)頻帶是否存在授權(quán)用戶的信號，若存在，則認(rèn)為授權(quán)用戶正 在使用該頻帶，則認(rèn)知無線電系統(tǒng)不能使用該頻帶；若不存在，則可以利用該'頻 帶來工作。當(dāng)授權(quán)用戶信號出現(xiàn)后，認(rèn)知無線電系統(tǒng)應(yīng)該停止使用該頻帶并轉(zhuǎn)向 尋找其他可利用的頻帶，從而在不影響授權(quán)用戶工作的前提下，達(dá)到提高頻譜利 用效率的目的。
在UHF (Ultrahigh Frequency,超高頻段)內(nèi)，絕大部分頻譜資源都已經(jīng)分 配給了特定的授權(quán)用戶(原有用戶)。在美國，這個(gè)頻段的授權(quán)用戶主要指ATSC DTV (Advanced Television Systems Committee Digital television, 高級電視制 式委員會制定的地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn))信號和Wireless MIC (Wireless Microphone, 無線麥克風(fēng))信號。在UHF頻段內(nèi)，若分配給ATSC DTV信號或MIC信號的頻帶沒 有被原有用戶信號占用，那么這些頻帶就稱為空閑頻帶；若檢測出空閑頻帶后， 將空閑頻帶分配給認(rèn)知無線電通信設(shè)備使用，則可以提高頻譜的利用效率?，F(xiàn)有 技術(shù)中的頻譜檢測的方法通常只能檢測一種信號，并且檢測的靈敏度不高。

發(fā)明內(nèi)容
4針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種通過檢測UHF頻段的ATSC DTV信號 和無線麥克風(fēng)信號的占用頻帶，進(jìn)而檢測到UHF頻段內(nèi)空閑頻帶的空閑頻帶檢測
器o
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案 一種應(yīng)用于UHF頻段的空閑頻 帶檢測器，其特征在于它包括一組寬帶接收支路和一個(gè)多窗檢測器；所述寬帶 接收支路由寬帶天線、射頻濾波器、低噪聲放大器、可調(diào)帶陷濾波器、混頻器、 A/D轉(zhuǎn)換器和寄存器串聯(lián)組成，其中所述混頻器還連接一壓控振蕩器，所述多窗檢 測器包括信號分割模塊、多窗譜估計(jì)模塊和多窗檢測模塊，所述多窗檢測模塊包 括功率變化最大值查找模塊、超高頻信號區(qū)分模塊、查找無線麥克風(fēng)信號模塊和 檢測結(jié)果標(biāo)注和顯示模塊；所述寬帶天線接收到的信號依次輸入所述射頻濾波器、
低噪聲放大器、可調(diào)帶陷濾波器，再通過所述混頻器和壓控振蕩器對信號進(jìn)行下
變頻，所述A/D轉(zhuǎn)換器將下變頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號儲存入所述寄存器中，并將 所述數(shù)字信號輸入多窗檢測器中，所述信號分割模塊對所述數(shù)字信號進(jìn)行分割后 輸入到所述多窗譜估計(jì)模塊中，利用多窗譜估計(jì)法對所述數(shù)字信號進(jìn)行功率譜估 計(jì)，后利用多窗檢測算法判斷信號中是否包括ATSC DTV信號或者無線麥克風(fēng)信號。 所述多窗譜估計(jì)法的步驟包括
i)在所述多窗檢測器中設(shè)定檢測帶寬和閾值j;、 r2、 r3，功率變化最大值査
找模塊在所述檢測帶寬內(nèi)的頻譜加窗A，分別計(jì)算每個(gè)窗A內(nèi)的平均功率，將所 述平均功率除以與所述窗A的左、右兩側(cè)各相隔一個(gè)窗的窗內(nèi)的平均功率的算數(shù) 平均值，得到比值^找到每個(gè)所述窗A的對應(yīng)的比值^的最大值^^，將其與所
述閾值7;比較，如果所述最大值5_大于所述閾值7;，則執(zhí)行步驟n);否則，所 述檢測帶寬內(nèi)不存在原有用戶信號，結(jié)束檢測，執(zhí)行步驟vn);
II) 以ATSC DTV信號的導(dǎo)頻中心頻率為中心頻率，設(shè)定所述ATSC DTV信號 檢測導(dǎo)頻范圍，若所述最大值r^^所對應(yīng)的窗的中心頻率在所述檢測導(dǎo)頻范圍內(nèi)，
則執(zhí)行步驟III);否則，執(zhí)行步驟V);
III) 超高頻信號區(qū)分模塊以所述最大值。_對應(yīng)的頻率為中心，在其左、右
兩側(cè)移動窗B，計(jì)算每個(gè)所述窗B內(nèi)的平均功率^，直到得到其最大值^"再移 動窗C，計(jì)算每個(gè)所述窗C內(nèi)的平均功率^直到得到其最大值^M ;
IV) 計(jì)算5_/^_并與所述閾值7;比較，如果所述5_/6_小于閾值7;，則 執(zhí)行步驟V);否則，所述檢測帶寬內(nèi)存在ATSCDTV信號，結(jié)束檢測，執(zhí)行步驟VH);
V) 查找MIC信號模塊在估計(jì)功率譜的所述檢測帶寬內(nèi)加窗D，利用所述步驟I) 中的方法計(jì)算每個(gè)所述窗D的對應(yīng)的比值q最大值^^ ，將所述最大值^_與所述
5閾值 ;比較，如果^4_ <r3，則所述檢測帶寬內(nèi)不存在原有用戶信號，執(zhí)行步驟vn);
否則，將所述最大值^4_所對應(yīng)的頻率記錄下來，則所述頻率為MIC信號所對應(yīng)的
中心頻率，執(zhí)行步驟vi);
VI)將所述檢測帶寬內(nèi)檢測到的MIC信號的數(shù)量加一，將所述步驟v)中檢測 出的MIC信號所在的頻帶的平均功率設(shè)定為所述檢測帶寬內(nèi)的最小平均功率，返回
執(zhí)行步驟v)，直到新得到的最大值；M小于所述閾值j;，結(jié)束檢測，執(zhí)行步驟vn);
vn)檢測結(jié)果標(biāo)注與顯示模塊標(biāo)注并顯示檢測結(jié)果，如果沒有檢測到原有用 戶信號，則將該頻帶標(biāo)注為空閑頻帶；否則，標(biāo)注出原有用戶信號的類型和占用 的頻帶。
一種應(yīng)用于UHF頻段的空閑頻帶檢測器，其特征在于它包括多組寬帶接收支 路和一個(gè)多窗檢測器；所述寬帶接收支路由寬帶天線、射頻濾波器、低噪聲放大 器、可調(diào)帶陷濾波器、混頻器、A/D轉(zhuǎn)換器和寄存器串聯(lián)組成，其中所述混頻器還
連接一壓控振蕩器，所述多窗檢測器包括信號分割模塊、多窗譜估計(jì)模塊和多窗 檢測模塊，所述多窗檢測模塊包括功率變化最大值查找模塊、超高頻信號區(qū)分模
塊、查找無線麥克風(fēng)信號模塊和檢測結(jié)果標(biāo)注和顯示模塊；所述寬帶天線接收到 的信號依次輸入所述射頻濾波器、低噪聲放大器、可調(diào)帶陷濾波器，再通過所述 混頻器和壓控振蕩器對信號進(jìn)行下變頻，所述A/D轉(zhuǎn)換器將下變頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字 信號儲存入所述寄存器中，并將所述數(shù)字信號輸入到所述多窗譜估計(jì)模塊中，利 用多窗譜估計(jì)法對所述信號進(jìn)行功率譜估計(jì)并利用多窗檢測算法判斷信號中是否 包括ATSC DTV信號或者無線麥克風(fēng)信號。
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的空閑頻帶檢測 器由于利用了 ATSC DTV信號的導(dǎo)頻功率高于信號平均功率的特點(diǎn)，通過檢測導(dǎo)頻 來區(qū)分ATSC DTV信號、MIC信號和噪聲，即可以同時(shí)檢測兩種原有用戶信號。2、 本發(fā)明通過檢測ATSC DTV信號的導(dǎo)頻頻帶來檢測ATSC DTV信號，因此具有檢測 強(qiáng)度極弱的ATSC DTV信號的優(yōu)點(diǎn)。3、本發(fā)明的多窗檢測模塊結(jié)構(gòu)簡單，因此信 號檢測時(shí)間主要取決于MTM譜估計(jì)時(shí)間，相對于周期檢測器檢測時(shí)間較短。本發(fā) 明提出的空閑頻帶檢測器既可以用于極低信噪比環(huán)境下ATSC DTV信號和麥克風(fēng)信 號的檢測，也可以用于實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無線電系統(tǒng)的頻譜感知功能。


圖1是本發(fā)明只有一組寬帶接收支路的空閑頻帶檢測器結(jié)構(gòu)示意圖 圖2是本發(fā)明檢測帶寬內(nèi)信號估計(jì)MTM譜估計(jì)算法示意圖 圖3是本發(fā)明多窗檢測算法流程示意4是本發(fā)明有多組寬帶接收支路的空閑頻帶檢測器結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
如圖1所示，本發(fā)明空閑頻帶檢測器的硬件包括一組以上的寬帶接收支路1 和一個(gè)多窗檢測器2，其中寬帶接收支路l有寬帶天線ll、射頻濾波器12、低噪 聲放大器13、可調(diào)帶陷濾波器14、混頻器15、 A/D轉(zhuǎn)換器16和寄存器17串聯(lián)組 成，其中混頻器15還連接一個(gè)壓控振蕩器18。寬帶接收支路1的寄存器17的輸 出均連接多窗檢測器2的輸入端。多窗檢測器2內(nèi)包括信號分割模塊21、多窗譜 估計(jì)模塊22和多窗檢測模塊23。通過寬帶天線11接收到的信號依次輸入射頻濾 波器12、低噪聲放大器13、可調(diào)帶陷濾波器14，再通過混頻器15和壓控振蕩器 18對信號進(jìn)行下變頻，A/D轉(zhuǎn)換器16將下變頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號儲存入寄存 器17中。
以僅包括一組寬帶接收支路1的空閑頻帶檢測器為例，多窗檢測器2的工作 原理是在考察區(qū)域內(nèi)，寬帶接收支路1輸入的信號進(jìn)行下變頻和A/D轉(zhuǎn)換，在 多窗檢測器2中利用多窗(Multitaper Method, MTM)譜估計(jì)得到轉(zhuǎn)換后的數(shù)字 信號的估計(jì)功率譜；然后利用本發(fā)明的多窗檢測算法對估計(jì)功率譜進(jìn)行分析，得 到該地區(qū)授權(quán)用戶信號的存在狀況和頻譜空洞的可用性狀況。確定授權(quán)用戶信號 的存在狀況就是確定信號中是否包括原有用戶信號，以及原有用戶信號所占用的 頻帶。多窗檢測器2中的實(shí)現(xiàn)步驟如下
1) 在信號分割模塊21中將寄存器17內(nèi)的數(shù)字信號按時(shí)間順序分為M份，每 份信號模擬一組寬接收支路1的輸入。
2) 將模擬多組寬帶接收支路1的支路信號1、支路信號2、……、支路信號M 輸入MTM譜估計(jì)模塊22。
3) 在MTM譜估計(jì)模塊22中，對M個(gè)支路信號進(jìn)行MTM譜估計(jì)得到該地區(qū)信 號的估計(jì)功率譜。
4) 將得到的功率譜估計(jì)結(jié)果輸入多窗檢測模塊23中，用多窗檢測算法判斷 檢測帶寬范圍內(nèi)是否存在ATSC DTV信號或MIC信號。
5) 對檢測結(jié)果進(jìn)行標(biāo)注及顯示。 MTM譜估計(jì)算法步驟如下-
i) 在多窗檢測模塊22中同時(shí)讀入M個(gè)支路信號J^,A,…，A，并設(shè)定權(quán)值 向量{氣^ ;本發(fā)明的實(shí)施例中權(quán)值向量{1 }-=1 = 1 。
ii) 對信號x,，義,.，X^進(jìn)行Multitaper譜估計(jì)，得到各信號經(jīng)由不同sl印ian序列(離散扁球體序列)加窗后的譜估計(jì)結(jié)果C/)A"，2,3,.…^M，其中
選擇DPSS (Discrete Prolate Spheroidal Sequences,離散長球序列)窗時(shí)首先
確定分辨率帶寬是2W。W值間接由時(shí)間帶寬積參數(shù)NW給出，0〈W〈5k，其中1<麗<4，
DPSS窗的數(shù)量由K=2*NW-1確定。
iii)由譜估計(jì)結(jié)果r/ (/)以及權(quán)值向量 J二構(gòu)造矩陣A(f)，其中矩陣A(f)
陽<(/) .............《(/)
A/)
w，
w，
，
iv)對矩陣A(f)進(jìn)行奇異值分解，令:
A—l
次/)=2;^(/>*(/)^+(/)
t=0
其中， (/)是矩陣A(f)的第K個(gè)奇異值；w(/)是矩陣A(f)左邊奇異向量，其表 示干擾源的空間分布；K(/)是矩陣A(f)的右邊奇異向量，其表示分析干擾源波 形的多窗譜估計(jì)系數(shù)。
v) 計(jì)算每一個(gè) (/)的{|^^(/)|2}的值，并找到{|^^(/)|2}的最大值，該最大 值就是該頻點(diǎn)/對應(yīng)的估計(jì)功率值。
vi) 將全部頻點(diǎn)/所對應(yīng)的估計(jì)功率值組合，即得到輸入信號的估計(jì)功率譜。 多窗檢測模塊23中，多窗檢測算法的原理為假定被檢測的ATSC DTV信號
帶寬為6MHz，其導(dǎo)頻頻寬為10kHz，而空閑頻帶檢測器的檢測帶寬需要略大于ATSC
DTV信號的帶寬，因此確定檢測帶寬為7 8MHz。由于在同一頻帶內(nèi)ATSC DTV信
號和MIC信號不可能同時(shí)存在，在7 8MHz的帶寬內(nèi)若檢測存在ATSC DTV信號，
則其數(shù)量只可能為一；而MIC信號的帶寬為200kHz，在7 8MHz的帶寬內(nèi)若檢測
存在MIC信號，則其數(shù)量可能為若干個(gè)。
如圖2所示，本發(fā)明的多窗檢測算法包括功率變化最大值查找模塊、超高頻
信號區(qū)分模塊、査找MIC信號模塊和檢測結(jié)果標(biāo)注與顯示模塊。開始檢測時(shí)，在
功率變化最大值査找模塊中，信號的檢測帶寬范圍內(nèi)的頻譜上加一組寬度為5kHz
的窗A，窗數(shù)目丄=
檢測帶寬 5kHz
利用方程(1)計(jì)算每個(gè)窗所在頻段的平均功率，
尸(/) = 一*￡|^/，012
《 ,=0
(l)
8其中，n/，!)為頻譜函數(shù)，/為每個(gè)窗的中心頻率，《為每個(gè)窗內(nèi)的頻點(diǎn)個(gè)數(shù)。再 將每個(gè)窗的窗內(nèi)平均功率^除以與該窗的左、右兩側(cè)各相隔一個(gè)窗的窗內(nèi)平均功
率V ^的算數(shù)平均值，即每個(gè)窗都對應(yīng)一個(gè)比值r"
<formula>formula see original document page 9</formula>(2)
找到這些比值。的最大值^^。如果檢測帶寬內(nèi)存在原有用戶的信號，則最大值n^ 必然比噪聲頻段內(nèi)的窗所對應(yīng)的比值n大，將。_與閾值7;比較，石取值范圍是，若大于7;則說明檢測帶寬內(nèi)存在原有用戶信號。以ATSC DTV信號的導(dǎo)頻
中心頻率為中心頻率，設(shè)定一寬度為20KHz的檢測導(dǎo)頻范圍。判斷此時(shí)。_所在的
窗的頻段是否出現(xiàn)在20KHz的檢測導(dǎo)頻范圍內(nèi)。
若r,^所在的窗的頻段恰好出現(xiàn)在20KHz的檢測導(dǎo)頻范圍內(nèi)，則系統(tǒng)調(diào)用超高
頻信號區(qū)分模塊，區(qū)分此時(shí)的信號是ATSC DTV信號還是MIC信號，以^_對應(yīng)的
頻率位置為中心，在其左、右兩側(cè)各200kHz的頻率范圍內(nèi)移動寬度為10kHz的窗
B，直到窗B內(nèi)的平均功率最大。記錄下窗B內(nèi)的最大平均功率所對應(yīng)的頻率5_;
再在此頻率范圍內(nèi)移動寬度為200kHz的窗C，直到窗C內(nèi)的平均功率最大，即如
果檢測帶寬內(nèi)存在MIC信號，則窗C的最終位置一定將全部的MIC信號包含進(jìn)來；
如果存在ATSC DTV信號，則窗C最終位置一定將ATSC DTV信號導(dǎo)頻位置包含迸
來，記錄下此時(shí)的最大平均功率5_，計(jì)算/^^^/^M;若原有用戶信號為ATSC
DTV信號，則此比值/z應(yīng)大于l，若原有用戶信號為MIC信號，則此比值/z在l左
右，將比值//與閾值7^比較，7^取值范圍為[2,4]。若大于7^則說明檢測帶寬范圍
內(nèi)存在ATSCDTV信號，結(jié)束檢測；否則，說明檢測帶寬內(nèi)存在MIC信號，調(diào)用査
找MIC信號模塊査找檢測帶寬內(nèi)MIC信號所占用的頻帶。
如圖3所示，若。^所在的窗的頻段沒有出現(xiàn)在設(shè)定的ATSC DTV信號的檢測
導(dǎo)頻范圍內(nèi)或者^^/^^小于7;，則說明檢測帶寬內(nèi)可能存在MIC信號，此時(shí)調(diào)
用查找MIC信號模塊確定MIC信號所占用的頻帶。在檢測帶寬范圍內(nèi)的頻譜上加
一組寬度為100kHz的窗D， 一共得到N個(gè)窗，其中iv-翻髓，將每個(gè)窗的窗
100KHz
內(nèi)平均功率^除以與該窗的左、右兩側(cè)各相隔一個(gè)窗的窗內(nèi)平均功率^、 ^的算 數(shù)平均值，即每個(gè)窗都對應(yīng)一個(gè)比值q-
r4=~~^~~ (3)
找到這些比值、對應(yīng)的最大值~_，將^,與7^[1.5,2]比較，若小于 ;則說明檢測 帶寬內(nèi)不存在原有用戶信號，結(jié)束檢測；否則說明該檢測帶寬內(nèi)至少存在一個(gè)MIC信號，將^^所在的窗對應(yīng)的頻率記錄下來，此頻率為MIC信號的中心頻率，同 時(shí)MIC信號的數(shù)量加一。然后循環(huán)檢測MIC信號的位置及數(shù)量將上一個(gè)MIC信 號的頻段的平均功率設(shè)為檢測帶寬內(nèi)的最小平均功率，這個(gè)過程可以視為一個(gè)將 已經(jīng)檢測出來的麥克風(fēng)信號進(jìn)行一個(gè)濾波處理，得到一個(gè)新的估計(jì)功率譜，再將 窗D加在更新后的估計(jì)功率譜上；重復(fù)前面加窗D之后的操作，直到新得到的^4_
小于K，檢測結(jié)束。
最后由檢測結(jié)果標(biāo)注與顯示模塊對檢測結(jié)果進(jìn)行標(biāo)注及顯示。如果MIC信號 的數(shù)目大于l，則說明檢測帶寬內(nèi)存在多個(gè)MIC信號，同時(shí)標(biāo)注出每個(gè)MIC信號所 占用的頻帶；如果既沒有檢測出ATSCDTV信號，也沒有檢測出MIC信號，則說明 檢測帶寬內(nèi)沒有原有用戶信號。
綜上所述，用多窗檢測算法判斷檢測帶寬范圍內(nèi)是否存在ATSC DTV信號和MIC 信號的步驟如下
I) 設(shè)定檢測帶寬為7 8MHz，利用功率變化最大值方法查找模塊在檢測帶寬 內(nèi)的頻譜加寬度為5kHz的窗A，分別計(jì)算每個(gè)窗內(nèi)的平均功率，將窗內(nèi)的平均功 率除以與窗A的左、右兩側(cè)各相隔一個(gè)窗的窗內(nèi)的平均功率的算數(shù)平均值，得到 比值n;找到這些窗A對應(yīng)比值的最大值r,^，將其與閾值《e[3,5]比較，如果該
^ax大于7;，則執(zhí)行步驟U);否則，檢測帶寬內(nèi)不存在原有用戶信號，結(jié)束檢測， 執(zhí)行步驟W)。
II) 以ATSC DTV信號的導(dǎo)頻中心頻率為中心頻率，設(shè)定ATSC DTV信號檢測 導(dǎo)頻范圍為20KHz，若^^所對應(yīng)的窗的中心頻率在此檢測導(dǎo)頻范圍內(nèi)，則執(zhí)行步 驟III);否則，執(zhí)行步驟V)。
III) 超高頻信號區(qū)分模塊以^,對應(yīng)的頻率為中心，在其左、右兩側(cè)200kHz 的范圍內(nèi)移動寬度為10kHz的窗B，計(jì)算每個(gè)窗B內(nèi)的平均功率^，直到得到其最大 值^ ，再在此頻率范圍內(nèi)移動寬度為200kHz的窗C，計(jì)算每個(gè)窗內(nèi)的平均功率^ 直到得到其最大值6_。
IV) 計(jì)算^^八3_，將其與7^比較，r2=2，如果小于K，則執(zhí)行步驟V)，否 則，檢測帶寬內(nèi)存在ATSC DTV信號，結(jié)束檢測，執(zhí)行步驟Vn)。
V) 查找MIC信號模塊在估計(jì)功率譜的檢測帶寬范圍內(nèi)加寬度為100kHz的窗D， 計(jì)算每個(gè)窗D的窗內(nèi)平均功率，將其除以和其左、右兩側(cè)各相隔一個(gè)窗的窗內(nèi)的平 均功率的算數(shù)平均值，找到這些窗0所對應(yīng)的。最大值 _，將〃4_與7;比較，
r3e[i.5,2]，如果^_<7;，則檢測帶寬內(nèi)不存在原有用戶信號，執(zhí)行步驟vn)。否
則，將該最大值^_所對應(yīng)的頻率記錄下來，則此頻率為MIC信號所對應(yīng)的中心頻率，執(zhí)行步驟VI)。
VI)將檢測帶寬內(nèi)檢測到的MIC信號的數(shù)量加一，將步驟V)中檢測出的MIC 信號所在的頻段的平均功率設(shè)定為檢測帶寬內(nèi)的最小平均功率，返回執(zhí)行步驟
v)，直到新得到的^4_小于7;，結(jié)束檢測，執(zhí)行步驟vn)。
w)檢測結(jié)果標(biāo)注與顯示模塊標(biāo)注并顯示檢測結(jié)果，如果沒有檢測到原有用 戶信號，則將該頻帶標(biāo)注為空閑頻帶；否則，標(biāo)注出原有用戶信號的類型和占用 的頻帶。
如圖4所示，為了保證空閑頻帶檢測器具有更高的檢測精度，在圖l所示的 僅包括一組寬帶接收支路l的空閑頻帶檢測器中，引入多組寬帶接收支路l，即將 上述方案中的利用一組寬帶接收支路1接收信號替換為利用N組寬帶接收支路1 接收信號。將接收到的N個(gè)信號分別進(jìn)行下變頻后再進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，然后存入寄 存器，利用本發(fā)明的多窗檢測器2對N個(gè)寄存器中的信號進(jìn)行檢測，即進(jìn)行步驟 (4) (5)，得到檢測帶寬內(nèi)的原有用戶信號分布情況。
下面通過一個(gè)僅包括一組寬帶接收支路1的空閑頻帶檢測器為實(shí)施例，進(jìn)一 步說明本發(fā)明的空閑頻帶檢測器的工作過程。
首先在多窗檢測器2中設(shè)定閾值7;=3， r2=2， r3=i.5，對寬帶接收支路i接收
到的帶寬為500MHz 507MHz信號依次輸入射頻濾波器12、低噪聲放大器13、可調(diào) 帶陷濾波器14和混頻器15進(jìn)行下變頻到0 7MHz帶寬內(nèi)，再在A/D轉(zhuǎn)換器16中轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號。將數(shù)字信號在信號分割模塊21中按照時(shí)間順序分為M份，輸入MTM譜 估計(jì)模塊22，利用MTM譜估計(jì)得到轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號的估計(jì)功率譜。然后利用本發(fā) 明的多窗檢測算法對估計(jì)功率譜進(jìn)行分析，開始檢測時(shí)，選定檢測帶寬為7MHz， 在查找功率最大值模塊中通過方程(1)分別計(jì)算每個(gè)窗所在頻段的平均功率尸(/)， 利用平均功率p(/)求得每個(gè)窗都對應(yīng)一個(gè)比值n，得到^的最大值。_;以ATSCDTV 信號的導(dǎo)頻中心頻率為中心頻率，設(shè)定一寬度為20kHz的頻段作為ATSC DTV信號的 檢測導(dǎo)頻范圍，將^_與7;比較，若。^〉t;，且^^所對應(yīng)的窗出現(xiàn)在20kHz的檢測 導(dǎo)頻范圍內(nèi)，則調(diào)用超高頻信號區(qū)分模塊，以r,^對應(yīng)的頻率位置為中心，在其左、 右各200kHz的范圍內(nèi)移動寬度為10kHz的窗，計(jì)算每個(gè)窗內(nèi)的平均功率，得到最大 平均功率〃2_，然后再在此頻率范圍內(nèi)移動寬度為200 kHz的窗，直到窗內(nèi)的平均 功率最大；記錄下此最大平均功率6_，計(jì)算// = ^^/^_，若^〉K，則在檢測 帶寬內(nèi)存在一ATSC DTV信號。系統(tǒng)調(diào)用檢測結(jié)果標(biāo)注與顯示模塊對檢測結(jié)果進(jìn)行 標(biāo)注與顯示。
權(quán)利要求
1、一種應(yīng)用于UHF頻段的空閑頻帶檢測器，其特征在于它包括一組寬帶接收支路和一個(gè)多窗檢測器；所述寬帶接收支路由寬帶天線、射頻濾波器、低噪聲放大器、可調(diào)帶陷濾波器、混頻器、A/D轉(zhuǎn)換器和寄存器串聯(lián)組成，其中所述混頻器還連接一壓控振蕩器，所述多窗檢測器包括信號分割模塊、多窗譜估計(jì)模塊和多窗檢測模塊，所述多窗檢測模塊包括功率變化最大值查找模塊、超高頻信號區(qū)分模塊、查找無線麥克風(fēng)信號模塊和檢測結(jié)果標(biāo)注和顯示模塊；所述寬帶天線接收到的信號依次輸入所述射頻濾波器、低噪聲放大器、可調(diào)帶陷濾波器，再通過所述混頻器和壓控振蕩器對信號進(jìn)行下變頻，所述A/D轉(zhuǎn)換器將下變頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號儲存入所述寄存器中，并將所述數(shù)字信號輸入多窗檢測器中，所述信號分割模塊對所述數(shù)字信號進(jìn)行分割后輸入到所述多窗譜估計(jì)模塊中，利用多窗譜估計(jì)法對所述數(shù)字信號進(jìn)行功率譜估計(jì)，后利用多窗檢測算法判斷信號中是否包括ATSC DTV信號或者無線麥克風(fēng)信號。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于UHF頻段的空閑頻帶檢測器，其特征在于 所述多窗譜估計(jì)法的步驟包括-i)在所述多窗檢測器中設(shè)定檢測帶寬和閾值r。 r2、 r3，功率變化最大值査找模塊在所述檢測帶寬內(nèi)的頻譜加窗A，分別計(jì)算每個(gè)窗A內(nèi)的平均功率，將所 述平均功率除以與所述窗A的左、右兩側(cè)各相隔一個(gè)窗的窗內(nèi)的平均功率的算數(shù) 平均值，得到比值n;找到每個(gè)所述窗A的對應(yīng)的比值^的最大值^^，將其與所 述閾值7]比較，如果所述最大值^^大于所述閾值 ;，則執(zhí)行步驟II);否則，所述檢測帶寬內(nèi)不存在原有用戶信號，結(jié)束檢測，執(zhí)行步驟vn);II) 以ATSC DTV信號的導(dǎo)頻中心頻率為中心頻率，設(shè)定所述ATSC DTV信號 檢測導(dǎo)頻范圍，若所述最大值^^所對應(yīng)的窗的中心頻率在所述檢測導(dǎo)頻范圍內(nèi)， 則執(zhí)行步驟III);否則，執(zhí)行步驟V);III) 超高頻信號區(qū)分模塊以所述最大值n^對應(yīng)的頻率為中心，在其左、右兩側(cè)移動窗B，計(jì)算每個(gè)所述窗B內(nèi)的平均功率^，直到得到其最大值^^;再移動窗c，計(jì)算每個(gè)所述窗c內(nèi)的平均功率^直到得到其最大值^^IV) 計(jì)算、狀"隨并與所述閾值7;比較，如果所述^ax/^狀小于閾值r2，則執(zhí)行步驟V);否則，所述檢測帶寬內(nèi)存在ATSCDTV信號，結(jié)束檢測，執(zhí)行步驟W);V) 查找MIC信號模塊在估計(jì)功率譜的所述檢測帶寬內(nèi)加窗D，利用所述步驟I) 中的方法計(jì)算每個(gè)所述窗D的對應(yīng)的比值^的最大值^^，將所述最大值〃4_與所述閾值 ;比較，如果^_< ;，則所述檢測帶寬內(nèi)不存在原有用戶信號，執(zhí)行步驟VII);否則，將所述最大值^4_所對應(yīng)的頻率記錄下來，則所述頻率為MIC信號所: 對應(yīng)的中心頻率，執(zhí)行步驟VI);VI)將所述檢測帶寬內(nèi)檢測到的MIC信號的數(shù)量加一，將所述步驟V)中檢測 出的MIC信號所在的頻段的平均功率設(shè)定為所述檢測帶寬內(nèi)的最小平均功率，返回執(zhí)行步驟v)，直到新得到的最大值^_小于所述閾值73，結(jié)束檢測，執(zhí)行步驟vn);w)檢測結(jié)果標(biāo)注與顯示模塊標(biāo)注并顯示檢測結(jié)果，如果沒有檢測到原有用 戶信號，則將該頻帶標(biāo)注為空閑頻帶；標(biāo)注出原有用戶信號的類型和占用的頻帶。
3、 一種應(yīng)用于UHF頻段的空閑頻帶檢測器，其特征在于它包括多組寬帶接 收支路和一個(gè)多窗檢測器；所述寬帶接收支路由寬帶天線、射頻濾波器、低噪聲 放大器、可調(diào)帶陷濾波器、混頻器、A/D轉(zhuǎn)換器和寄存器串聯(lián)組成，其中所述混步員 器還連接一壓控振蕩器，所述多窗檢測器包括信號分割模塊、多窗譜估計(jì)模塊和 多窗檢測模塊，所述多窗檢測模塊包括功率變化最大值查找模塊、超高頻信號區(qū) 分模塊、查找無線麥克風(fēng)信號模塊和檢測結(jié)果標(biāo)注和顯示模塊；所述寬帶天線接 收到的信號依次輸入所述射頻濾波器、低噪聲放大器、可調(diào)帶陷濾波器，再通過 所述混頻器和壓控振蕩器對信號進(jìn)行下變頻，所述A/D轉(zhuǎn)換器將下變頻信號轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號儲存入所述寄存器中，并將所述數(shù)字信號輸入到所述多窗譜估計(jì)模塊中， 利用多窗譜估計(jì)法對所述信號進(jìn)行功率譜估計(jì)并利用多窗檢測算法判斷信號中是 否包括ATSC DTV信號或者無線麥克風(fēng)信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于UHF頻段的空閑頻帶檢測器，其特征在于它包括一組寬帶接收支路和一個(gè)多窗檢測器；寬帶天線接收到的信號依次輸入射頻濾波器、低噪聲放大器、可調(diào)帶陷濾波器，再通過混頻器和壓控振蕩器對信號進(jìn)行下變頻，A/D轉(zhuǎn)換器將下變頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號儲存入寄存器中，并將數(shù)字信號輸入多窗檢測器中，信號分割模塊對數(shù)字信號進(jìn)行分割后輸入到多窗譜估計(jì)模塊中，利用多窗譜估計(jì)法對數(shù)字信號進(jìn)行功率譜估計(jì)，后利用多窗檢測算法判斷信號中是否包括ATSC DTV信號或者無線麥克風(fēng)信號。本發(fā)明提出的空閑頻帶檢測器既可以用于極低信噪比環(huán)境下ATSC DTV信號和麥克風(fēng)信號的檢測，也可以用于實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無線電系統(tǒng)的頻譜感知功能。
文檔編號H04W24/00GK101635937SQ20091009054
公開日2010年1月27日 申請日期2009年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日
發(fā)明者旭 張, 李永明, 王志華, 森 陳 申請人:清華大學(xué)