CN109302717A - 一种快速空闲信道分析*** - Google Patents

Abstract

本发明属于频谱管理方法技术领域，尤其涉及一种快速空闲信道分析***，该***包括：监测显示层：负责接收用户的分析参数并显示分析结果、及导出数据；逻辑分析控制层：接受分析显示层的控制参数，通过对任务同步的频谱流数据做空闲信道分析，得到频段内空闲信道列表，辅助用户频率规划指配；信道平均值幅度超过电平门限，信道被判定为占用；平均值幅度未超过门限，信道判定为空闲；信道最大值幅度、与信道幅度超过门限次数作为用户分配频率参考数据；设备驱动层：用于和多种设备监测设备进行数据交互和控制，把逻辑分析控制层的参数转换成设备能处理的命令。本发明具有提高了数据采集的自动程度，节省了人力的优点。

Description

一种快速空闲信道分析***

技术领域

本发明涉及频谱管理方法技术领域，具体指一种快速空闲信道分析***。

背景技术

传统的频谱管理方法是给每一个***颁发一个固定频段上的许可证，然而随着越来越多无线***的使用，频谱资源变得越来越紧张，为新的***分配一个空闲的频段变得越来越困难。然而，测量数据显示一些已分配的频谱使用效率非常低，这样一对矛盾显示出频谱短缺很大程度上是由于低效率的固定频率分配机制，而非物理无线资源的稀缺，因此，进行空闲信道分析能够很好的帮助用户进行合理的频率规划。

空闲信道分析的主要目的是分析目标信道是否空闲。空闲信道评估的方法主要有检测能量是否超过所设定的阈值(至少超过接收机灵敏度10dB)，或检测信道是否存在遵循IEEE 802.15.4的信号，如果检测能量超过所设定的阈值的信号，或符合IEEE 802.15.4标准的信号，就任务该信道繁忙。IEEE 802.15.4 物理层在碰撞避免机制中提供CCA的能力，即如果信道被其他设备占用，则允许传输退出而不必考虑采用该信道的通信协议。空闲信道分析的信道质量分析结果能用于频率规划中的干扰评估。

空闲信道分析对于避免工作在免授权频段的无线通信***间的干扰非常重要，现主要有的3种空闲信道评估模式：(1)能量检测(ED：Energy Detection)：判断信道的能量信号，若信号能量低于某一个门限量，则任务信道空闲；(2)载波检测(CS：Carrier Sensing)：判断无线信道的特征，这个特征主要包括两方面，即扩频信号和载波频率；(3)混合检测(Hybrid Detection)：综合前两种模式，同时检测信号强度和信号特征，给出信道空闲判断。

能量检测算法最大的优势为无需知道信号的先验知识，且实现简单；设备可以进入睡眠模式，可以节省大量的能量。但是由于能量检测算法没有充分利用信号已知的特性，对噪声及干扰比较敏感，在信噪比低的情况下，存在着 SNR-Wall现象；且当信号受到的干扰比较大时，待检测的信号会淹没在噪声中，能量检测不出信号的存在，检测的可靠性不高。

载波检测是一种相关检测，其原理为被检测信号要与***已知信号具有相同的扩频方式或调制方式，充分利用了已知信号的特点。检测前需要接收信号与接收机获得码同步，若检测信号与实际信号扩频或调制方式不同，则检测会出错；且要求设备一直处于工作状态，这非常费电，对于耗电量低的设备来说不适用。

混合检测结合能量检测和载波检测两种模式，同时检测信号强度和信号特征，给出信道空闲判断，被检测信号只有同时满足以上两点时，才认为信道被占用。其最大优点是对于信道的实际状态检测可靠性高，但判断条件苛刻，容易出现信道被占用却无法正确检测出的情况，且同时检测耗电量大。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种快速空闲信道分析***。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种快速空闲信道分析***，该***包括：

监测显示层：负责接收用户的分析参数并显示分析结果、及导出数据；

逻辑分析控制层：接受分析显示层的控制参数，通过对任务同步的频谱流数据做空闲信道分析，得到频段内空闲信道列表，辅助用户频率规划指配；信道平均值幅度超过电平门限，信道被判定为占用；平均值幅度未超过门限，信道判定为空闲；信道最大值幅度、与信道幅度超过门限次数作为用户分配频率参考数据；

设备驱动层：用于和多种设备监测设备进行数据交互和控制，把逻辑分析控制层的参数转换成设备能处理的命令。

数据采集的时间较长，后续空闲信道分析的精度就会较高，误报的概论会降低；在一个关注区域内可以使用多个设备同时采集，多个数据可以提高空闲信道分析的准确性。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、提高了数据采集的自动程度，不需要人工值守，节省了人力；

2、提高了空闲信道分析的准确程度，减少了误报和漏报；

3、采用历史数据分析，减少了分析工作量。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的***方案框架。

图2是本发明的工作流程图。

图3是本发明的任务数据采集示意图。

图4是本发明的分析流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，本发明一种快速空闲信道分析***，包括：

监测显示层：负责接收用户的分析参数并显示分析结果、及导出数据；

逻辑分析控制层：接受分析显示层的控制参数，通过对任务同步的频谱流数据做空闲信道分析，得到频段内空闲信道列表，辅助用户频率规划指配；信道平均值幅度超过电平门限，信道被判定为占用；平均值幅度未超过门限，信道判定为空闲；信道最大值幅度、与信道幅度超过门限次数作为用户分配频率参考数据；

设备驱动层：用于和多种设备监测设备进行数据交互和控制，把逻辑分析控制层的参数转换成设备能处理的命令。

上述快速空闲信道分析***的分析方法，包括能量检测法和恒虚警概率方法，具体方法如下：

能量检测法：只需要对模拟信号进行积分(模拟域)或对数字信号进行加和(数字域)，求得信号在特定时间内的能量，然后与预先设定的门限值进行比较做出判决即可获得检测结果。若大于门限值，则任务信号存在，否则，信号不存在。

能量检测算法：

能量检测的检测统计量为：

判决准则为：

其中，预设的判决门限λ是采样点数N和噪声方差的函数。当SNR很小的时候，需要更多的采样点数进行检测，效果更好一些，其样点复杂度。

在实现时，根据数据包前导码长度确定采样点数N，得到能量检测算法的检测统计量为：

T_ED＝∑_n＝1...N(R[n])²

当N很大时，检测统计量T_ED服从正态分布，即：

在CCA算法中，多采用恒虚警概率方法进行空闲信道检测，恒虚警概率检测为在不同信道条件下，进行CCA检测时，将虚警概率p_f固定，得到不同信道条件下的检测门限值，然后再进行检测。

对于恒虚警概率检测来说当信道未被占用时，通知已知的虚警概率p_f，可以确定出检测门限λ_ED。因为’在H₀情况下，T_ED服从高斯分布，所以得到虚警概率为：

对上式变形可得检测门限值：

当信道被占用时，即在H₁情况下，统计检测量T_ED也服从高斯分布，当信噪比SNR为时，检测概率为：

由此可见，当确定了P_f后，噪声方差又已知的情况下，就可以计算出检测门限，也可得到不同信噪比情况下的检测概率值P_d。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种快速空闲信道分析***，其特征在于，该***包括：

监测显示层：负责接收用户的分析参数并显示分析结果、及导出数据；

逻辑分析控制层：接受分析显示层的控制参数，通过对任务同步的频谱流数据做空闲信道分析，得到频段内空闲信道列表，辅助用户频率规划指配；信道平均值幅度超过电平门限，信道被判定为占用；平均值幅度未超过门限，信道判定为空闲；信道最大值幅度、与信道幅度超过门限次数作为用户分配频率参考数据；

设备驱动层：用于和多种设备监测设备进行数据交互和控制，把逻辑分析控制层的参数转换成设备能处理的命令。