[发明专利]认知无线电系统中的数字电视信号检测方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及认知无线电通信技术，尤其涉及数字电视无线传输频段的认知无线电通信系统与方法。

背景技术

随着全球范围内移动用户数的快速增长、互联网业务的迅猛发展以及便携式计算机设备的广泛使用，通信系统对无线频谱资源的需求也在不断增加，从而导致无线频谱资源越来越紧张，可用频谱的缺乏已经成为高性能无线通信技术发展的严重障碍。然而从近年的一些研究结果可以看到，频谱资源的缺乏不是真正意义上的频谱不足，更多是因为现有的频谱管理和分配政策不合理造成的。以北京为例，北京地区频谱占用度测试结果表明，已分配频谱的总体利用率很低，大部分频段的占用度低于5％，有些频段甚至完全空闲。已授权的VHF/UHF电视频段同样存在上述问题。VHF/UHF电视频段的电波具有良好的传播特性，可以轻易穿越障碍，覆盖效果好，很适宜用于无线宽带通信。所以对空白电视频段加以合理利用，有助于缓解频谱资源紧张问题。

近年来，一种被称为认知无线电的动态频谱利用技术正受到广泛的关注。认知无线电的基本思想是：在不对授权频段的主用户产生有害干扰的前提下，认知用户通过择机的方式接入授权频段，以提高频谱利用率。认知无线电技术能有效地改善当前频谱分配利用模式的不均衡性，为实现频谱动态管理，解决频谱资源不足提供强有力的技术支撑。随着对认知无线电的关注，一些频谱管理机构、标准化组织也纷纷开展相关研究。2004年5月美国联邦通信委员会(FCC)发布了电视频谱再利用的提案，计划开放VHF/UHF电视频段给认知用户使用。同年11月基于认知无线电技术的EEE802.22工作组成立，并提出在认知无线电系统中，非授权用户在不影响VHF/UHF电视频段已有授权用户的前提下，可以对空白电视频段加以利用。

认知无线电系统是一种能够感知周围环境的智能无线通信系统，能从环境中学习，并根据环境的变化动态调整相关参数(例如：工作频率、发射功率、调制方式等)来有效利用空闲频谱资源，同时避免对其他系统的干扰。认知无线电技术的重要功能之一是感知无线电环境，使其能够发现可利用的频谱空间，并有效地利用它们进行通信传输。它是以“盲”的方式工作的，也无法看到其它的无线电设备，它们对外部世界的认识信息是建立在自己的“感觉”上的，这种“感觉”的功能就称为频谱感知。所以频谱感知是认知无线电系统的关键技术，对认知无线电系统中的频谱感知的研究具有重要意义。

频谱感知包括两方面的内容：一是感知在目标频段是否存在授权用户信号，并判断该频段是否处于空闲状态，从而决定认知用户能否使用该频段；二是认知用户在使用该空闲频段时，同时还需要监测授权用户是否需要接入该频段，如果授权用户出现，则认知用户必须立刻退出，以避免对授权用户造成干扰。因此频谱感知能够在不对授权用户造成干扰的条件下实现频谱的有效利用。

频谱感知技术以检测节点个数划分，可分为单节点检测和协同检测。单节点检测是指单个认知节点根据本地的无线射频环境进行频谱特性标识；而协同检测是在单节点检测的基础上，针对隐藏终端和信道衰落问题提出的频谱感知方法，通过将单节点的检测结果进行合并处理，进行信息融合，从而实现对授权用户的准确检测。从中可以知道，单节点的检测性能对协同检测会有很大影响，所以对单节点检测进行研究，对频谱感知技术的发展具有重要意义。

VHF/UHF电视频段的授权用户主要为模拟电视信号和数字电视信号。但是随着计算机网络技术和电视技术的不断发展，模拟电视将退出历史舞台，数字电视的发展呈现出强劲优势。2009年6月12日美国当地民众彻底告别了模拟电视信号，迎来了数字化电视时代。中国将于2015年全面停止播出模拟电视节目，模拟电视将被数字电视和网络电视所取代。所以在对VHF/UHF电视频段授权用户特点进行研究时，对数字电视信号特点进行重点研究更有意义。