CN102106106B - 用于判断在所接收的信号中是否存在传输信号的方法、装置和计算机可读介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于判断在所接收的信号中是否存在传输信号的方法，该方法包括：经由第一无线电资源接收第一信号；经由第二无线电资源接收第二信号；基于所接收的第二信号而判断在所接收的第一信号中是否存在第一传输信号；并且基于所接收的第一信号而判断在所接收的第二信号中是否存在第二传输信号。

Description

用于判断在所接收的信号中是否存在传输信号的方法、装置和计算机可读介质

相关申请的交叉引用

本发明要求美国临时申请61/079,531(2008年7月10日提交)的优先权，为所有目的将其全部内容通过引用并入此处。

技术领域

本发明的实施例一般性地涉及用于判断在所接收的信号中是否存在传输信号的方法。

背景技术

作为新的物理层多路访问技术，有人提出了正交频分多路访问(OFDMA)，并且正交频分多路访问已由诸如无线城域网(MAN)标准(IEEE802.16)的一些无线应用标准所采用，所述正交频分多路访问中，将正交频分复用(OFDM)符号中的子载波指定给不同的通信装置以用于同时传输。在非集中式网络中，通信装置不了解哪个子载波被网络中的其他通信装置占用。因此，在使用共享信道之前，每个通信装置必须侦听(sense)信道以查看哪个子载波被占用。这称作子载波侦听。子载波侦听不同于侦听整个信道的可用性的传统侦听。在传统的载波侦听多路访问(CSMA)中，通信装置侦听整个信道，并且如果信道未被其他装置占用，则使用整个信道。子载波侦听允许多个通信装置共享同一信道，并因此通过允许机会性的使用而提高了信道容量。这也称作基于OFDM的频谱池(spectrum pooling)(参考[1])，即一种认知无线电系统。认知无线电是其中网络或无线通信装置改变其传输或接收参数以高效地通信并避免与许可的或未许可的通信装置的干扰的无线通信的例子。这种参数的改变通常基于对诸如无线电频谱、通信装置性能和网络状态等外部的和内部的无线电环境中的一些因素的主动监听。

期望提供一种侦听每个子载波的可用性的方法。换言之，期望提供一种用于判断在经由至少一个子载波而接收的信号中是否存在传输信号的方法。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种用于判断在所接收的信号中是否存在传输信号的方法，该方法包括：经由第一无线电资源接收第一信号；经由第二无线电资源接收第二信号；基于所接收的第二信号而判断在所接收的第一信号中是否存在第一传输信号；并且基于所接收的第一信号而判断在所接收的第二信号中是否存在第二传输信号。

根据其他实施例，提供了一种根据上述方法的装置和计算机可读介质。

应当注意，在独立方法权利要求的从属权利要求中所述的实施例对于可适用情况中的对应的装置和计算机可读介质也类似地有效。

附图说明

对于附图，不必按比例进行图示，而是将重点放在对各种实施例的原理的说明上。在下面的描述中，参照下列附图说明了各个实施例，所述附图中：

图1表示根据一个实施例的通信网络；

图2表示根据一个实施例的OFDMA子载波侦听或多信道侦听的方法；

图3表示根据一个实施例的用于判断在所接收的信号中是否存在传输信号的方法；

图4表示根据一个实施例的装置；

图5图示了盲检测性能的仿真结果；

图6图示了盲检测性能的仿真结果；

图7图示了盲检测性能的仿真结果；

图8图示了盲检测性能的仿真结果；

图9图示了盲检测性能的仿真结果；

图10图示了盲检测性能的仿真结果；

图11图示了盲检测性能的仿真结果；

图12图示了盲检测性能的仿真结果；

图13图示了盲检测性能的仿真结果；

图14图示了导频/前导检测性能的仿真结果；

图15图示了导频/前导检测性能的仿真结果；

图16图示了导频/前导检测性能的仿真结果；

图17表示根据一个实施例的计算机。

具体实施方式

图1表示根据一个实施例的通信网络100。通信网络100包括通信装置A～H(111-118)，其中，所有通信装置A～H(111-118)可工作于特定频道中。作为举例，圆101代表通信装置B 112的传输范围，意味着通信装置B能够将OFDM符号传输至位于圆101内的其他装置。在该图中，通信装置B 112能够将正交频分复用(OFDM)符号传输至装置A 111、C 113、D 114、E115和H 118。类似地，圆102代表装置C 113的传输范围，意味着装置C能够将OFDM符号传输至位于圆102内的其他装置，并且圆103代表装置D 114的传输范围，意味着装置D能够将OFDM符号传输至位于圆103内的其他装置。

在一个实施例中，可假设在网络100中，通信装置A 111-H 118中的每个通信装置了解正交频分复用(OFDM)结构、即循环前缀(CP)长度和快速傅立叶变换(FFT)大小。当通信装置接收信号时，该通信装置舍弃对应于CP的部分，然后对信号进行FFT。可使用两个假设：H₀，在子载波上不存在信号/干扰；以及H₁，在子载波上存在信号/干扰。

在子载波n(n＝0，1，…，N-1)上所接收的信号可写作

H₀：x_i(n)＝η_i(n)，i＝0，1，…，M-1          (1)

H₁：x_i(n)＝s_i(n)+η_i(n)，i＝0，1，…，M-1    (2)

其中，i是OFDM符号下标(index)，η_i(n)是噪声，且s_i(n)是子载波n上的信号或干扰分量。此处，可将干扰看作信号，以避免使用具有强干扰的子载波。x_i(n)可以指对时域中所接收的OFDM符号流进行FFT之后的星座符号(constellation symbol)。例如，通过FFT，由已接收的第i个OFDM符号产生x_i(0)…x_i(N-1)。可假设接收到M个OFDM符号。还可假设

(1)η_i(n)是独立的并且恒等分布的；

(2)s_i(n)在不同的时间i和子载波n处是独立的。换言之，s_i(n)在不同的OFDM符号和子载波n中是独立的。

在一个实施例中，通信装置A 111-H 118进行检测，以基于所接收的信号x_i(n)发现被其他通信装置或干扰占用的所有子载波。如果所接收的信号x_i(n)包括传输信号s_i(n)，那么各自的子载波n被占用。

应当注意，在这里提供的侦听子载波中的传输信号的方法同样适用于多信道侦听。即侦听多个信道以识别哪个信道被占用或空余。对于多信道侦听，在等式(1)和(2)中出现的s_i(n)和η_i(n)可分别代表在信道n和时间i处的信号和噪声。

图2表示根据一个实施例的OFDMA子载波侦听或多信道侦听的方法。所述方法包括201～204。

在201中，将在每个子载波或每个信道处的已接收的信号x_i(n)变换为

即

其中

是函数。函数

可基于所传输的源信号s_i(n)而选择。

在202中，可计算变换后的接收信号

的平均功率：

n＝0，…，N-1。可将序列y(n)以降序或升序重新排序为y₁(n)。

在203中，可基于信息论或逐次能量比较(successive energycomparison)而确定空余的/被占用的子载波/信道数。如果求得空余的子载波/信道数为p，那么被占用的子载波/信道数为q＝N-p。

在204中，求得具有最高变换功率的q个子载波/信道，并且将该q个子载波/信道定义为被占用的子载波/信道。

图3表示根据一个实施例的用于判断在所接收的信号中是否存在传输信号的方法。就此而言，干扰信号也可认为是传输信号。图3所示的方法包括301-304。

在一个实施例中，在301中，经由第一无线电资源接收第一信号。例如，第一信号可指经由第一子载波或经由第一频率范围接收的信号。假设有N个子载波(n＝0，1，…，N-1)用于OFDM符号传输，并且接收到M个OFDM符号(i＝0，1，…，M-1)，则第一已接收信号可以是经由子载波n＝0接收的信号，即信号x_i(0)，其中i＝0，1，…，M-1。

在一个实施例中，第一无线电资源是至少一个第一载波信号。例如，第一信号经由至少一个子载波、即经由子载波号为n＝0的子载波接收，并且第一信号包括多个、例如M个信号值x_i(0)(i＝0，1，…，M-1)。

在一个实施例中，第一无线电资源是第一频率范围。在一个实施例中，第一无线电资源是第一信道。

在一个实施例中，在302中，经由第二无线电资源接收第二信号。例如，第二已接收信号可以是经由子载波n＝1接收的信号，即具有信号值x_i(1)的信号，其中i＝0，1，…，M-1。作为另一示例，如果经由子载波n＝0接收到第一已接收信号x₀(0)的第一信号值，则第二已接收信号x₀(1)的第一信号值可能对应于同一OFDM符号，并且对应于另一子载波n＝1。

在一个实施例中，第二无线电资源为至少一个第二载波信号。在一个实施例中，第二无线电资源为第二频率范围。在一个实施例中，第二无线电资源为第二信道。

在一个实施例中，第一信号和第二信号至少被部分地同时接收。例如，第一信号的第一信号值是x₀(0)，并且第二信号的第一信号值是x₀(1)。那么第一信号的第一信号值和第二信号的第一信号值可能对应于同一OFDM符号i＝0，并且于是可被同时接收。

在一个实施例中，在303中，可基于所接收的第二信号来判断在所接收的第一信号中是否存在第一传输信号。例如，所接收的第一信号可以是x_i(0)，其中i＝0，1，…，M-1，且所接收的第二信号可以是x_i(1)，其中i＝0，1，…，M-1。参照如图2所示的201，将在子载波n＝0处接收的第一信号x_i(0)变换为

并将在子载波n＝1处接收的第二信号x_i(1)变换为

参照如图2所示的202，变换后的所接收的第一信号

的平均功率可用等式

计算。类似地，变换后的所接收的第二信号

的平均功率可用等式

计算。可将y(n)重新排序为y₁(n)，即以降序重新排序。例如，假设N＝2，于是只有两个子载波n＝0和n＝1，那么如果y(0)＞y(1)，则将y₁(n)排序为y(0)，y(1)。类似地，对于任意值M，假设y(0)＞y(10＞…＞y(N-1)，则将y₁(n)排序为y(0)，y(1)，…，y(N-1)。换言之，对于任意值M，将y₁(n)排序为y₁(0)＞y₁(1)＞…＞y₁(N-1)。在一个示例中，如果y(0)远大于y(1)，可得出结论为在所接收的第一信号x_i(0)中存在传输信号s_i(0)。在另一示例中，参照如图2所示的203，可基于信息论或逐次能量比较来确定被占用的子载波的数目q。就此而言，术语“被占用的子载波”指的是被用来传输传输信号的子载波。作为具体的示例，可将q确定为1。参照如图2所示的204，基于值q＝1，可确定具有最高变换功率的一个子载波、即本示例中的对应于y₁(0)的子载波被占用。于是，可得出结论为在所接收的第一信号x_i(0)中存在第一传输信号s_i(0)，并且在第二信号x_i(1)中不存在传输信号。于是，在一个实施例中，对在第一信号x_i(0)中是否存在传输信号s_i(0)的判断是基于第二信号x_i(1)以及与第二信号x_i(1)的比较进行的。

在一个实施例中，在304中，基于所接收的第一信号来判断在所接收的第二信号中是否存在第二传输信号。作为举例，所接收的第一信号可以是x_i(0)，其中i＝0，1，…，M-1，并且所接收的第二信号可以是x_i(1)，其中i＝0，1，…，M-1。参照如图2所示的步骤201，将在子载波n＝0处接收的第一信号x_i(0)变换为

并将在子载波n＝1处接收的第二信号x_i(1)变换为

参照如图2所示的202，变换后的已接收信号

的平均功率可用等式

计算。类似地，变换后的已接收信号

的平均功率可用等式

计算。可将y(n)重新排序为y₁(n)，即以降序重新排序。例如，假设y(0)＞y(1)＞…＞y(N-1)，则将y₁(n)排序为y(0)，y(1)，…，y(N-1)。换言之，对于任意值M，将y₁(n)排序为y₁(0)＞y₁(1)＞…＞y₁(N-1)。在一个示例中，如果y(0)远大于y(1)，可得出结论为在所接收的第二信号x_i(1)中没有传输信号s_i(1)。在另一示例中，参照如图2所示的203，可基于信息论或逐次能量比较来确定被占用的子载波的数目q。作为具体的示例，可将q确定为1。参照如图2所示的204，基于值q＝1，可判断具有最高变换功率的一个子载波、即在本示例中的子载波n＝0被占用。于是，可得出结论为在第一信号x_i(0)中存在第一传输信号s_i(0)，并且在第二信号x_i(1)中不存在传输信号。于是，在一个实施例中，对在第二信号x_i(1)中是否存在传输信号的判断是基于第一信号x_i(0)以及与第一信号x_i(0)的比较进行的。

在一个实施例中，换言之，判断在所接收的信号中是否存在传输信号的方法包括接收第一信号和接收第二信号。例如，第一信号和第二信号可为同一OFDM符号，但是对应于不同的子载波。

在一个实施例中，所述方法还包括判断第一信号是否包括传输信号。所述判断可基于第二信号进行。例如，可分别计算所接收的第一信号和所接收的第二信号的平均功率。对各平均功率的比较可用于进一步判断第一信号是否包括第一传输信号。可用类似的方式判断第二信号是否包括第二传输信号。

在一个实施例中，基于所接收的第二信号和所接收的第一信号来判断在所接收的第一信号中是否存在第一传输信号。换言之，所述判断是基于第一信号和第二信号进行的。所述判断例如可基于对第一信号和第二信号的比较而进行。

在一个实施例中，判断在所接收的第一信号中是否存在第一传输信号包括确定所接收的第二信号的平均功率的大小(measure)，并且其中基于所确定的已接收的第二信号的平均功率的大小而判断在所接收的第一信号中是否存在第一传输信号。

作为说明，参照如图2所示的202，第一信号可以是x_i(0)，其中i＝0，1，…，M-1，并且第二信号可以是x_i(1)，其中i＝0，1，…，M-1。参照如图2所示的201，将在子载波n＝0处接收的第一信号x_i(0)变换为

并且将在子载波n＝1处接收的第二信号x_i(1)变换为

参照如图2所示的202，变换后的已接收信号的平均功率可用等式

计算，并且变换后的已接收信号的平均功率可用等式计算。基于计算出的y(0)和y(1)，可基于所接收的第二信号x_i(1)和所接收的第一信号x_i(0)来判断在所接收的第一信号x_i(0)中是否存在第一传输信号s_i(0)。例如，如果y(0)远大于y(1)，则可判断信号x_i(0)包括传输信号s_i(0)。

在一个实施例中，所接收的第二信号包括多个信号值，并且基于信号值的合成来确定所接收的第二信号的平均功率的大小。作为说明，作为经由子载波n＝1接收的信号的第二信号x_i(1)(其中i＝0，1，…，M-1)包括多个信号值x₀(1)，x₁(1)，…，x_M-1(1)，其中，接收了M个星座符号(例如根据4QAM、64QAM、QPSK等)。可使用多个信号值的合成来确定所接收的第二信号的平均功率，即

在一个实施例中，为每个信号值确定基于信号值的绝对值的信号值的大小，并且信号值的合成是信号值的大小的平均值。以子载波n＝1作为具体示例，参照如图2所示的201，将每个信号值x_i(1)(其中i＝0，1，…，M-1)变换为

即将x₀(1)变换为然后确定每个变换后的信号值的绝对值，即

的绝对值确定为而且，参照如图2所示的202和等式

将信号值合成到经由子载波n＝1接收的信号的平均功率的大小中，且平均值计算为y(1)。

在一个实施例中，基于信号值的绝对值的平方的平均值来确定平均功率的大小。在等式

中阐明了该实施例。

在一个实施例中，判断在所接收的第一信号中是否存在第一传输信号还包括确定已接收的第一信号的平均功率的大小，并且基于所确定的已接收的第二信号的平均功率的大小和所确定的已接收的第一信号的平均功率的大小来判断在所接收的第一信号中是否存在第一传输信号。作为说明，假设第一信号是x_i(0)，其中i＝0，1，…，M-1，并且第二信号是x_i(1)，其中i＝0，1，…，M-1，那么可用等式n＝0，…，N-1来分别确定平均功率y(0)和y(1)。比较y(0)和y(1)的值，并且例如将y(n)以降序重新排序为y₁(n)。基于经重新排序的y₁(n)，可判断第一信号x_i(0)是否包括第一传输信号s_i(0)。

在一个实施例中，基于对所接收的第一信号的平均功率的大小和所接收的第二信号的平均功率的大小的比较来判断在所接收的第一信号中是否存在第一传输信号。

在一个实施例中，判断在所接收的信号中是否包括传输信号的方法还包括接收一个以上第三信号，其中，经由一个以上第三无线电资源的各自的第三无线电资源接收所述一个以上第三信号的每一个；并且对所述一个以上第三信号的每一个，基于所接收的第一信号来判断在所接收的第三信号中是否存在各自的第三传输信号。作为说明，第一信号是x_i(0)，其中i＝0，1，…，M-1，第二信号是x_i(1)，其中i＝0，1，…，M-1，并且第三信号可以是x_i(2)，其中i＝0，1，…，M-1。可以有更多的已接收的信号x_i(n)，其中n＝2，…，N-1，其中N是子载波数。可为每个所接收的信号x_i(n)判断在各个所接收的信号中是否存在传输信号s_i(n)。所述判断可基于所接收的第一信号x_i(0)，并且还基于所接收的第二信号x_i(1)。例如，基于每个所接收的信号x_i(n)，其中n＝0，1，…，N-1，可用等式(其中n＝0，…，N-1)来确定平均功率y(n)。比较y(n)的值，并基于该比较而将y(n)重新排序为y₁(n)，即以降序重新排序。例如，如果y(0)＞y(1)＞…＞y(N-1)，则将y₁(n)重新排序为y(0)，y(1)，…，y(N-1)。换言之，将y₁(n)排序为y₁(0)＞y₁(1)＞…＞y₁(N-1)。基于y₁(n)的顺序，可确定被占用的子载波的数目q。于是，将y₁(n)中的具有最高变换平均功率的最先的q个子载波判断为被占用。换言之，在本示例中，子载波n＝0，1，…，q-1被占用。于是，在所接收的信号x_i(0)，x_i(1)，…，x_i(q-1)中分别存在传输信号s_i(0)，s_i(1)，…，s_i(q-1)。在本示例中，所接收的信号x_i(q)，x_i(q+1)，…，x_i(N-1)不包括传输信号。

在第一信号和第二信号的一个信号的情况下描述的实施例的特征，例如应用于第一信号和第二信号之一的处理步骤，对于第一信号和第二信号以及/或一个以上第三信号的各自的其他信号可类似地有效，例如可类似地应用于所述其他信号。

在一个实施例中，判断在所接收的信号中是否存在传输信号的方法还包括：如果已判断在所接收的第二信号中存在第二传输信号，则将第二无线电资源定义为不可用于数据传输。

在一个实施例中，判断在所接收的信号中是否存在传输信号的方法还包括：如果已判断在所接收的第二信号中不存在第二传输信号，则将第二无线电资源定义为可用于数据传输。

图4图示了根据一个实施例的用于判断在所接收的信号400中是否存在传输信号的装置。装置300包括第一接收电路401、第二接收电路402、第一判断电路403和第二判断电路404。

在一个实施例中，第一接收电路401设置为经由第一无线电资源接收第一信号。

在一个实施例中，第二接收电路402设置为经由第二无线电资源接收第二信号。

在一个实施例中，第一判断电路403设置为基于所接收的第二信号来判断在所接收的第一信号中是否存在第一传输信号。

在一个实施例中，第二判断电路404设置为基于所接收的第一信号来判断在所接收的第二信号中是否存在第二传输信号。

应当注意，可使用相同的电路或相同的接收器实施第一接收电路401和第二接收电路402。

在一个实施例中，可将“电路”理解为任何类型的逻辑实施实体，所述逻辑实施实体可以是特殊用途的电子线路或执行存储于存储器、固件或其任何组合中的软件的处理器。于是，在一个实施例中，“电路”可以是硬件实现的逻辑电路或诸如可编程处理器的可编程逻辑电路，例如为微处理器(例如复杂指令集计算机(CISC)处理器或精减指令集计算机(RISC)处理器)。“电路”还可以是执行例如任何类型的计算机程序的软件的处理器，所述计算机程序例如为使用诸如Java的虚拟机器代码的计算机程序。根据可替代的实施例，还可将任何其他类型的各功能的实施方式理解为“电路”，下面更详细地描述的所述各功能。

在一个实施例中，提供了记录有程序的计算机可读介质，其中，所述程序用于使计算机的处理器执行用于判断在所接收的信号中是否存在传输信号的方法。

在一个实施例中，计算机可读介质包括使得处理器进行经由第一无线电资源接收第一信号的程序的代码。

在一个实施例中，计算机可读介质还包括使得处理器进行经由第二无线电资源接收第二信号的程序的代码。

在一个实施例中，计算机可读介质还包括使得处理器进行基于所接收的第二信号而判断在所接收的第一信号中是否存在第一传输信号的程序的代码。

在一个实施例中，计算机可读介质还包括使得处理器进行基于所接收的第一信号而判断在所接收的第二信号中是否存在第二传输信号的程序的代码。

下面，说明用于判断在所接收的信号中是否存在传输信号的方法的更多实施例。

在一种情况中，可认为在接收器处没有关于所传输的源信号的信息可用。在此情况下，假设在接收器处没有关于所传输的源信号的信息可用时的对在所接收的信号中是否存在传输信号的检测可称为盲检测。可将s_i(n)建模为具有未知分布的随机变量。在此假设下，可将变换函数

选择为恒等函数，即，对于任意t，

因此，在此情况下，

如在先所述，可基于信息论而确定被占用的子载波的数目q。下面，说明根据一个实施例的基于信息论而进行的对所接收的信号中的传输信号的检测。

可假设

x_i＝[x_i(0)…x_i(N-1)]^T，      (3)

s_i＝[s_i(0)…s_i(N-1)]^T，      (4)

η_i＝[η_i(0)…η_i(N-1)]^T。   (5)

可假设所接收的信号的统计学的协方差矩阵为

$R_x=E\left[x_i{x}_i^{+}\right],---\left(6\right)$

于是可核实

R_x＝R_s+σ_η ²I_N，             (7)

其中，R_s是源信号的统计学的协方差矩阵，且I_N是维度N的单位矩阵。可看出矩阵R_s的秩等于被占用的子载波数。因此，检测问题等同于检测矩阵R_s的秩。这是信号处理中的已得到充分研究的问题。如果求得的秩为q，则具有最高功率的q个子载波为被占用的子载波。

在信息论中，最小描述长度(MDL)和赤池信息量准则(Akaikeinformation criteria)(AIC)(参考[2])是两种常用的求秩的方法。两种方法都需要统计学的协方差矩阵R_x的特征值。R_x的最大似然(ML)估计为如下定义的样本协方差矩阵。

${\stackrel{\‾}{R}}_x\left(M\right)=\frac{1}{M}\underset{i=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i{x}_i^{+}---\left(8\right)$

如果N值大(例如，在电力线通信中N＝256)，则主要困难在于特征值分解。

很容易验证

R_s＝diag(ρ(0)，…，ρ(N-1))               (9)

其中

ρ(n)＝E(|s_i(n)|²)                         (10)

因此，R_x的特征值为

ρ(n)+σ_η ²＝E(|x_i(n)|²)，n＝0，1，…，N-1 (11)

因此，对特征值的简单估计为信号功率

$\mathrm{\λ}\left(n\right)=E\left({\left|x_i\left(n\right)\right|}^2\right)\≈\frac{1}{M}\underset{i=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|x_i\left(n\right)\right|}^2,n=\mathrm{0,1},...,N-1---\left(12\right)$

基于该估计以及AIC或MDL，可求得矩阵R_s的秩。

在一个实施例中，基于MDL判断在所接收的信号中是否存在传输信号的方法如下。在此情况下，用于判断在所接收的信号中是否存在传输信号的方法也可称作子载波/信道侦听方法。所述方法可包括下列步骤。

在第一步中，计算平均已接收信号功率：

n＝0，…，N-1。然后将序列y(n)以降序重新排序为y₁(n)。

在第二步中，计算最小描述长度：

${\mathrm{MDL}}_p=-M\log \frac{{\mathrm{\Π}}_{n=p}^{N-1}{y}_1\left(n\right)}{{({\mathrm{\Σ}}_{n=p}^{N-1}{y}_1\left(n\right)/(N-P))}^{N-p}}+\mathrm{\α}\left(M\right)p,p=\mathrm{0,1},...,N-1---\left(13\right)$

其中，α(M)是M的函数并满足：当M趋于无穷大时，α(M)→∞，α(M)/M→0。例如，可将α(M)选择为：

在第三步中，求得

其为被占用的子载波数的估计值。

在第四步中，求得具有最高功率的q个子载波，并将所述q个子载波定义为被占用的子载波。

在一个实施例中，基于AIC的子载波/信道侦听的方法如下。

在第一步中，计算平均已接收信号功率：

n＝0，…，N-1。然后将序列y(n)以降序重新排序为y₁(n)。

在第二步中，计算赤池信息量准则：

${\mathrm{AIC}}_p=-M\log \frac{{\mathrm{\Π}}_{n=p}^{N-1}{y}_1\left(n\right)}{{({\mathrm{\Σ}}_{n=p}^{N-1}{y}_1\left(n\right)/(N-P))}^{N-p}}+2p,p=\mathrm{0,1},...,N-1---\left(14\right)$

在第三步中，求得

其为被占用的子载波数的估计值。

在第四步中，求得具有最高功率的q个子载波，并且将所述q个子载波定义为被占用的子载波。

如在先所述，可基于逐次能量比较来确定被占用的子载波的数目q。下面，提供了根据一个实施例的假设在接收器处没有关于所传输的源信号的信息可用时的基于逐次能量比较而对所接收的信号中的传输信号进行的检测。

在一个实施例中，首先将在不同的子载波处接收的信号能量以降序从

n＝0，…，N-1重新排序为y₁(n)。即，y₁(0)≥y₁(1)≥…≥y₁(N-1)。当M趋于无穷大，并且空余子载波数为K_v时，具有最小能量的K_v个子载波可具有与噪声功率近似相同的能量，即近似地有

y₁(N-K_v)＝…＝y₁(N-1)＝σ_η ²                (15)

其中，σ_η ²是噪声功率。同时，任何其他子载波上的能量可大于这些子载波上的能量，即，

y₁(N-K_v-1)＞y₁(N-K_v)                        (16)

空余子载波的数目K_v是满足

y₁(N-p)＝...＝y₁(N-1)且y₁(N-p-1)＞y₁(N-p)   (17)

的第一个数p，其中p从1到N。因此，问题即为逐次检测是否满足等式(17)，并且当满足等式(17)时停止。

然而，实际上M是有限的数目，因此等式(17)可能不正确。在一个实施例中，当M不大时，可允许一些误差并且可在一定范围内认可该等式。在M不大的情况下，根据一个实施例，用于检测被占用的子载波数的两种方法如下。

在一个实施例中，使用了逐次最大值至最小值(successive maximumto minimum)(SMM)检测的方法。该方法包括如下步骤。

在第一步中，计算平均已接收信号功率：

n＝0，…，N-1。然后将序列y(n)以降序重新排序为y₁(n)。

在第二步中，对于q＝1，2，…，N，如果y₁(N-q)/y₁(N-1)＞γ_SMM，则K_v＝q-1并且停止测试。否则，对q+1继续进行测试，其中，γ_SMM＞1是预设阈值。

在第三步中，求得具有最低功率的K_v个子载波，并且将所述K_v个子载波定义为空余子载波。

在另一实施例中，提供了逐次算术平均至几何平均(successivearithmetic to geometric mean)(SAGM)检测的方法。该方法包括如下所述的步骤。

在第一步中，计算平均已接收信号功率：

n＝0，…，N-1。然后，将序列y(n)以降序重新排序为y₁(n)。

在第二步中，对于q＝1，2，…，N，如果

则K_v＝q-1，并且停止测试。否则，对于q+1继续进行测试，其中γ_SAGM＞1是预设阈值。

在第三步中，求出具有最低功率的K_v个子载波，并将所述K_v个子载波定义为空余子载波。

在一个实施例中，提供了假设在接收器处没有关于所传输的源信号的信息可用时的基于具有最小子载波的能量而判断在所接收的信号中是否存在传输信号的方法。

能量检测(ED)可看作侦听的基本方法(参考[3])。所述能量检测可直接用于子载波侦听。对于ED，首先可设定阈值γ。如果y(n)＞γσ_η ²，则子载波n被占用；否则，子载波n未被占用，其中σ_η ²是噪声功率。然而，能量检测有赖于了解准确的噪声功率，并且对噪声功率的不准确估计会导致信噪比(SNR)墙以及高概率的虚警(false alarm)。即，能量检测易受噪声不确定性的影响。为解决该问题，提供了具有最小子载波的能量(EMS)检测的方法。对所接收的信号中的传输信号的检测是基于子载波能量与最小子载波能量的比率以及阈值而进行的，其中所述阈值可与噪声功率无关，并且可一次性地预先计算出所述阈值。

在一个实施例中，具有最小子载波的能量(EMS)检测的方法包括以下步骤。

在第一步中，计算平均已接收信号功率：

n＝0，…，N-1。然后将序列y(n)以降序重新排序为y₁(n)。

在第二步中，计算d个最小子载波的平均信号功率

其中d是预先指定的数。

在第三步中，设定阈值γ_EMS。如果y(n)＞γ_EMSω，则子载波n被占用。否则，子载波n未被占用，其中n＝0，1，…，N-1。

在另一情况中，可认为所传输的源信号是在接收器处已知的导频/前导。在此情况下，当所传输的源信号是在接收器处已知的导频/前导时的对所接收的信号中是否存在传输信号的检测可称为基于导频/前导的子载波/信道侦听。

s_i(n)可写作

$s_i\left(n\right)=H\left(n\right){\tilde{s}}_i\left(n\right),n=\mathrm{0,1},...,N-1;i=\mathrm{0,1},...,M-1---\left(18\right)$

其中，

是在接收器处已知的已传输的导频/前导，并且H(n)是频域信道响应。如果未使用子载波n，则没有信号在子载波上传输。可假设导频/前导

对不同的子载波具有恒定模量，即对于固定的i，对于所有n，

恒定。

在一个实施例中，可定义

${\hat{x}}_i\left(n\right)=x_i\left(n\right){\tilde{s}}_i^{*}\left(n\right),n=0,1,...,N-1;i=\mathrm{0,1},...,M-1---\left(19\right)$

因此，在此情况下，将子载波/信道n的变换函数选择为这样的函数，所述函数使得对于任意的t，

对于任意子载波n，

$H_0:{\hat{x}}_i\left(n\right)={\mathrm{\η}}_i\left(n\right){\tilde{s}}_i^{*}\left(n\right),---\left(20\right)$

$H_0:{\hat{x}}_i\left(n\right)={H\left(n\right){\left|{\tilde{s}}_i\left(n\right)\right|}^2+\mathrm{\η}}_i\left(n\right){\tilde{s}}_i^{*}\left(n\right)---\left(21\right)$

为简化表示，可定义

${\widehat{\mathrm{\η}}}_i\left(n\right)={\mathrm{\η}}_i\left(n\right){\tilde{s}}_i^{*}\left(n\right),$ ${\hat{s}}_i\left(n\right)=H\left(n\right){\left|{\tilde{s}}_i\left(n\right)\right|}^2---\left(22\right)$

由于η_i(n)是恒等分布的，并且

是确定性的并有恒定模量，因此

也是恒等分布的。

在一个实施例中，提供了基于信息论的基于导频/前导的子载波/信道侦听的方法。

基于与关于先前的盲检测所述的相类似的推导，基于信息论的侦听方法提供为如下。

可定义

$\hat{y}\left(n\right)=\frac{1}{M}\underset{i=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{\hat{x}}_i\left(n\right)\right|}^2,n=0,...,N-1---\left(23\right)$

然后将

以降序重新排序为即

在一个实施例中，提供了基于最小描述长度(PSMDL)的导频/前导子载波侦听的方法。该方法包括以下步骤。

在第一步中，将所接收的信号与导频/前导匹配以得到

在第二步中，计算平均已传输的信号功率

并且将序列

以降序重新排序为

在第三步中，计算最小描述长度：

${\mathrm{MDL}}_p=-M\log \frac{{\mathrm{\Π}}_{n=p}^{N-1}{\hat{y}}_1\left(n\right)}{{({\mathrm{\Σ}}_{n=p}^{N-1}{\hat{y}}_1\left(n\right)/(N-P))}^{N-p}}+\mathrm{\α}\left(M\right)p,p=\mathrm{0,1},...,N-1---\left(24\right)$

其中，α(M)是M的函数并满足：当M趋于无穷大时，α(M)→∞，α(M)/M→0。

例如，α(M)可设定为：

在第四步中，求得

其为被占用的子载波数的估计值。

在第五步中，求得具有最高功率的q个子载波，并且将所述q个子载波定义为被占用的子载波。

在另一实施例中，提供了基于赤池信息量准则的导频/前导子载波侦听(PSAIC)的方法。该方法可包括以下步骤。

在第一步中，将所接收的信号与导频/前导相匹配以得到

在第二步中，计算平均已传输的信号功率

并且将序列

以降序重新排序为

在第三步中，计算赤池信息量准则：

${\mathrm{AIC}}_p=-M\log \frac{{\mathrm{\Π}}_{n=p}^{N-1}{\hat{y}}_1\left(n\right)}{{({\mathrm{\Σ}}_{n=p}^{N-1}{\hat{y}}_1\left(n\right)/(N-P))}^{N-p}}+2p,p=\mathrm{0,1},...,N-1---\left(25\right)$

在第四步中，求得其为被占用的子载波数的估计值。

在第五步中，求出具有最高功率的q个子载波，并且将所述q个子载波定义为被占用的子载波。

在一个实施例中，提供了假设所传输的源信号是在接收器处已知的导频/前导时的用于基于逐次能量比较而对所接收的信号中的传输信号进行检测的方法。

在一个实施例中，类似于如先前的关于盲检测所述的推导，提供了基于导频/前导的逐次最大值至最小值(PSMM)检测的方法。该方法可包括以下步骤。

在第一步中，将所接收的信号与导频/前导相匹配以得到

在第二步中，计算平均已变换的信号功率

并且将序列

以降序重新排序为

在第三步中，对于q＝1，2，…，N，如果

则K_v＝q-1，并且停止测试。否则，对于q+1继续进行测试，其中，γ_PSMM＞1为预设阈值。

在第四步中，求出具有最低功率的K_v个子载波，并且将所述K_v个子载波定义为空余子载波。

在另一实施例中，提供了基于导频/前导的逐次算术平均至几何平均(PSAGM)检测的方法。该方法包括以下步骤。

在第一步中，将所接收的信号与导频/前导相匹配以得到

在第二步中，计算平均传输的信号功率

并且将序列以降序重新排序为

在第三步中，对于q＝1，2，…，N，如果

则K_v＝q-1，并且停止测试。否则，对于q+1继续进行测试，其中γ_PSAGM＞1是预设阈值。

在第四步中，求出具有最低功率的K_v个子载波，并且将所述K_v个子载波定义为空余子载波。

在一个实施例中，提供了假设所传输的源信号是在接收器处已知的导频/前导时的基于具有最小子载波的能量而对传输信号的是否存在进行检测的方法。在一个实施例中，所述方法可包括以下步骤。

在第一步中，计算平均已接收信号功率：

n＝0，…，N-1。然后将序列

以降序重新排序为

在第二步中，计算d个最小子载波的平均信号功率

其中d是预先指定的数。例如，数字d可选择为在OFDM符号的防护频带中的子载波数，或简单地选择为1。

在第三步中，设定阈值γ_PEMS。如果则子载波n被占用。否则，子载波n未被占用，其中n＝0，1，…，N-1。

进行仿真以测试此处描述的方法的性能。仿真设置如下。

1)N＝256；

2)CP长度为172；

3)信道长度不大于CP长度；

4)QPSK调制的信号；

5)接收器与发射器同步。

在仿真中使用的一些参数定义如下。

1)匹配率：r₁/r，其中，r₁是正确(检测出的秩恰好是实际的秩)检测的数目，而r是检测的总数；

2)平均值比率：s₁/s，其中s₁是检测出的秩的平均值，而s是实际的秩；

3)方差：200次仿真所检测出的秩的标准偏差。

对于具有最小子载波的能量(EMS)的方法，将d选择为1。对于所有方法，在(假设H₀下)的情况中，仅基于噪声设定阈值。

1.对盲法的仿真

下面，将M设定为20。使用随机产生的信道。基于阈值，首先测试没有子载波被占用时的方法的性能。在没有信号的情况下，SMDL、SAIC、ED、ED-1dB(具有1dB噪声不确定性的ED)、EMS、SMM和SAGM分别检测出秩(平均200次测试)为12.43、5.95、4.48、10.28、5.80、4.49和4.65，且分别具有方差为4.15、2.62、2.15、12.25、12.58、10.22和16.39。

图5～13图示了当一些子载波被占用时的检测性能。

图5图示了分别使用SMDL(基于最小描述长度的子载波侦听)、SAIC(基于赤池信息量准则的子载波侦听)、ED(能量检测)和ED-1dB(具有1dB噪声的能量检测)的盲检测方法的匹配率、平均值比率和方差的参数的大小。q设置为64，其中q代表被占用的子载波数。

图6图示了分别使用SMDL、SAIC、ED和ED-1dB的盲检测方法的匹配率、平均值比率和方差的参数的大小。q设置为192。

图7图示了分别使用SMDL、SAIC、ED和ED-1dB的盲检测方法的匹配率、平均值比率和方差的参数的大小。q设置为256。

图8图示了分别使用SMDL、SAIC、ED和EMS(具有最小子载波的能量检测)的盲检测方法的匹配率、平均值比率和方差的参数的大小。q设置为32。

图9图示了分别使用SMDL、SAIC、ED和EMS的盲检测方法的匹配率、平均值比率和方差的参数的大小。q设置为128。

图10图示了分别使用SMDL、SAIC、ED和EMS的盲检测方法的匹配率、平均值比率和方差的参数的大小。q设置为224。

图11图示了分别使用SMDL、SAIC、SMM(逐次最大值至最小值检测)和SAGM(逐次算术平均至几何平均检测)的盲检测方法的匹配率、平均值比率和方差的参数的大小。q设置为32。

图12图示了分别使用SMDL、SAIC、SMM和SAGM的盲检测方法的匹配率、平均值比率和方差的参数的大小。q设置为128。

图13图示了分别使用SMDL、SAIC、SMM和SAGM的盲检测方法的匹配率、平均值比率和方差的参数的大小。q设置为224。

仿真表明，在所提出的方法中，SAIC、SMM、SMDL和EMS是最好的。具有准确的噪声功率的ED在所有方法中表现最好。然而，当在实际应用中存在噪声不确定性时，ED的性能急剧地降低。实际上，具有1dB噪声不确定性的ED在所有方法中是最差的。

2.基于导频/前导的方法的仿真

将M选为10。对前导信号进行BPSK调制。当没有子载波被占用时，PSMDL、PSAIC、PSMM和PSAGM分别检测出秩(平均200次测试)为20.97、5.59、5.43和6.55，且分别具有方差为5.39、2.66、12.99和26.54。

首先，使用随机产生的信道。图14图示了当一些子载波被占用时的检测性能。图14分别图示了使用PSMDL、PSAIC、PSMM和PSAGM的基于导频/前导的检测方法的匹配率、平均值比率和方差的参数的大小。q设置为128。

其次，使用了仿真的电力线信道(参考[4])。图15分别图示了当一些子载波被占用时的使用PSMDL、PSAIC、PSMM和PSAGM的基于导频/前导的检测方法的匹配率、平均值比率和方差的参数的大小。q设置为64。

图16分别图示了当一些子载波被占用时的使用PSMDL、PSAIC、PSMM和PSAGM的基于导频/前导的检测方法的匹配率、平均值比率和方差的参数的大小。q设置为128。

对于基于导频/前导的方法而言，类似于盲法的评论是正确的。电力线信道的检测性能比随机产生的信道的检测性能差。这是因为电力线信道更容易产生深度衰减的子载波。

对于所有的方法，在SNR高于15dB的大部分情况下，检测出的秩(被占用的子载波数)接近于实际的秩。检测出的秩通常不是严格地与实际的秩相同。可使用一些后处理(post-processing)来最终确定被占用的子载波。后处理可检查子载波的位置。一些子载波的深度衰减可导致子载波的错误分类。

图17表示根据一个实施例的计算机1700。

在一个实施例中，计算机1700可包括处理器1701。在一个实施例中，计算机1700可还包括存储器1702。在一个实施例中，计算机1700还可包括输入端1703，其用于接收第一信号和第二信号或变换后的第一信号和变换后的第二信号。在一个实施例中，计算机1700还可包括通信装置输入端1704。在一个实施例中，计算机1700还可包括显示器1705。在一个实施例中，计算机1700还可包括代码读取单元1706，其用于从另一计算机可读介质读取代码。例如，通过计算机总线1707将计算机1700的所有部件彼此连接。

在一个实施例中，存储器1702上可记录有程序，其中，所述程序用于使处理器1701执行用于判断在所接收的信号中是否存在传输信号的方法，存储器1702包括使得处理器1701经由第一无线电资源来接收第一信号的程序的代码、使得处理器1701经由第二无线电资源来接收第二信号的程序的代码、使得处理器1701基于所接收的第二信号来判断在所接收的第一信号中是否存在第一传输信号的程序的代码以及使得处理器1701基于所接收的第一信号来判断在所接收的第二信号中是否存在第二传输信号的程序的代码。

在一个实施例中，处理器1701读取存储器1702上的程序，以执行用于判断在所接收的信号中是否存在传输信号的程序。

在一个实施例中，处理器1701通过通信装置输入端1704以从通信装置获得输入、即诸如γ_PSMM和γ_PSAGM等阈值。

在一个实施例中，可将程序代码记录在另一计算机可读介质(未图示)上。在此情况下，处理器1701可通过代码读取单元1706而从其他计算机可读介质中读取代码，并执行如此处所述的用于判断在所接收的信号中是否存在传输信号的方法。

虽然参照具体的实施例对本发明进行了具体图示和描述，但本领域技术人员应当理解，在不脱离由所附的权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可在其中作出形式和细节上的各种变化。于是本发明的范围由所附的权利要求所指定，并因此包括落入权利要求的等同物的意义和范围内的所有变化。

在本文中，引用了下列文献：

[1]T.A.Weiss and F.K.Jondral，″Spectrum pooling：an innovativestrategy for the enhancement of spectrum efficiency，″IEEE RadioCommunications，pp.S8-S14，March 2004.

[2]M.Wax and T.Kailath，″Detection of signals by informationtheoretic criteria，″IEEE Trans.Acoust.，Speech，Signal Processing，vol.33，pp.387-392，Apr.1985.

[3]A.Sonnenschein and P.M.Fishman，″Radiometric detection ofspread-spectrum signals in noise of uncertainty power，″IEEE Trans.OnAerospace and Electronic Systems，vol.28，no.3，pp.654-660，1992.

[4]T.Esmailian，F.R.Kschischang，and P.G.Gulak，″In-buildingpower lines as high-speed communication channels：channel characterizationand a test channel ensemble，″International Journal of CommunicationSystems，vol.16，pp.381-400，2003.

Claims (14)

1.一种用于判断在已接收的信号中是否存在传输信号的方法，所述方法包括：

经由第一无线电资源接收第一信号；

经由第二无线电资源接收第二信号；

确定所接收的第一信号的平均功率的大小以及所接收的第二信号的平均功率的大小；

基于所接收的第一信号的平均功率的大小与所接收的第二信号的平均功率的大小的比较而判断在所接收的第一信号中是否存在第一传输信号；

基于所接收的第二信号的平均功率的大小与所接收的第一信号的平均功率的大小的比较而判断在所接收的第二信号中是否存在第二传输信号；并且

基于信息论或逐次能量比较来确定被占用的子载波的数目q。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所接收的第二信号包括多个信号值，并且基于所述信号值的合成来确定所接收的第二信号的平均功率的大小。

3.如权利要求2所述的方法，其中，为每个所述信号值确定基于所述信号值的绝对值的所述信号值的大小，并且所述信号值的所述合成是所述信号值的绝对值的平方的平均值。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：

接收一个以上第三信号，其中，经由一个以上第三无线电资源中的各个第三无线电资源而接收所述一个以上第三信号的每一个；并且

对于所述一个以上第三信号的每一个，基于所接收的第一信号的平均功率的大小、所接收的第二信号的平均功率的大小以及所述一个以上第三信号的平均功率的大小来判断在所接收的第三信号中是否存在各自的第三传输信号。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一无线电资源是至少一个第一载波信号。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二无线电资源是至少一个第二载波信号。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一无线电资源是第一频率范围。

8.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二无线电资源是第二频率范围。

9.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一无线电资源是第一信道。

10.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二无线电资源是第二信道。

11.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一信号和所述第二信号至少被部分地同时接收。

12.如权利要求1所述的方法，还包括如果已判断在所接收的第二信号中存在所述第二传输信号，则将所述第二无线电资源定义为不能够用于数据传输。

13.如权利要求1所述的方法，还包括如果已判断在所接收的第二信号中不存在所述第二传输信号，则将所述第二无线电资源定义为能够用于数据传输。

14.一种用于判断在已接收的信号中是否存在传输信号的装置，所述装置包括：

第一接收电路，其用于经由第一无线电资源接收第一信号；

第二接收电路，其用于经由第二无线电资源接收第二信号；

第一判断电路，其确定所接收的第一信号的平均功率的大小以及所接收的第二信号的平均功率的大小，并用于基于所接收第一信号的平均功率的大小与所接收的第二信号的平均功率的大小的比较而判断在所接收的第一信号中是否存在第一传输信号；以及

第二判断电路，其用于基于所接收第二信号的平均功率的大小与所接收的第一信号的平均功率的大小的比较而判断在所接收的第二信号中是否存在第二传输信号，

其中，所述装置基于信息论或逐次能量比较来确定被占用的子载波的数目q。

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