CN102916736B - 无线通信系统的无线电监测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线通信系统的无线电监测方法，包括步骤：根据天线数目对无线信号进行多方案解调获得比特流；对比特流进行多方案调制获得重构的调制波形；根据无线信号的信道参数将调制波形重构出接收波形；根据无线信号对接收波形进行波形识别获得无线电监测参数。本发明还提供一种无线通信系统的无线电监测装置，本发明的技术，通过采用重构接收波形来进行识别，在对多天线通信系统进行监测时，可以识别出多天线信号的叠加信号，提高了对无线信号的监测的可靠性，从技术手段上保障对无线通信系统的无线电发射情况的有效地监测。

Description

无线通信系统的无线电监测方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种无线通信系统的无线电监测方法和装置。

背景技术

无线电频谱管理是行政管理和科学技术的结合，其目的在于确保无线电台站设备不引起有害干扰，并能进行有效的工作和服务。而无线电监测是无线电频谱管理过程的重要手段，一般是指采用技术手段和一定的设备对无线电发射的基本参数进行测量，例如频率、带宽、调制方式、编码方式等等。

传统的无线电频谱管理一般都是针对单天线的收发系统，然而，随着无线通信朝着大容量、高传输率和高可靠性方向发展，多天线技术作为近年来兴起的宽带技术，已经得到迅猛发展。

多天线通信系统能够在不增加带宽的情况下，可以成倍地提高系统容量和频谱利用率及通信的可靠性，因而在未来的无线电通信系统当中得到广泛的应用，而由此也带来了频谱的过度使用和相互干扰的问题，因此，有必要纳入频谱管理和监测的范畴。

由于单天线和多天线都能产生峰均比大的信号，但多天线的产生机理与单天线的产生机理不同，而传统的无线电监测技术，一般是采用对天线信号进行解调获得相应解调数据，然后直接根据解调数据来进行识别，这种技术在对多天线进行检测时，容易产生对信号类型的误检，导致无法准确识别无线电检测参数。

发明内容

基于此，有必要针对传统的无线电监测技术容易产生对信号类型的误检、导致无法准确识别无线电检测参数的问题，提供一种无线通信系统的无线电监测方法和装置。

一种无线通信系统的无线电监测方法，包括以下步骤：

根据天线数目对无线信号进行多方案解调获得比特流；

对所述比特流进行多方案调制获得重构的调制波形；

根据所述无线信号的信道参数将所述调制波形重构出接收波形；

根据所述无线信号对所述接收波形进行波形识别获得无线电监测参数。

一种无线通信系统的无线电监测装置，包括：

多方案解调模块，用于根据天线数目对无线信号进行多方案解调获得比特流；

多方案调制模块，用于对所述比特流进行多方案调制获得重构的调制波形；

接收波形重构模块，用于根据所述无线信号的信道参数将所述调制波形重构出接收波形；

无线监测模块，用于根据所述无线信号对所述接收波形进行波形识别获得无线电监测参数。

上述无线通信系统的无线电监测方法和装置，对无线信号进行多方案解调和调制重构无线信号的调制波形，并结合无线信号的信道参数重构出接收波形，再根据无线信号对重构的接收波形进行波形识别获得无线电监测参数。通过采用重构接收波形来进行识别，在对多天线通信系统进行监测时，可以识别出多天线信号的叠加信号，提高了对无线信号的监测的可靠性，从技术手段上保障对无线通信系统的无线电发射情况的有效地监测。

附图说明

图1为一个实施例的无线通信系统的无线电监测方法流程图；

图2为一个实施例的无线通信系统的无线电监测装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的无线通信系统的无线电监测方法的具体实施方式作详细描述。

图1示出了一个实施例的无线通信系统的无线电监测方法流程图，包括以下步骤：

步骤S10，根据天线数目对无线信号进行多方案解调获得比特流；

在本步骤中，主要是根据确定的天线数目，选择与该天线数目对应解调方案，利用多个解调方案对接收到的无线信号分别进行解调；在一个实施例中，该解调过程可以包括如下步骤：

(a)、根据发射端的天线数目从预存的调制/解调方案集中选取对应的解调方案集；

具体地，在预存的调制/解调方案集中，在确定发射端的天线数目时，根据天线数目选取对应的调制/解调方案集；

其中，调制/解调方案集是以集合的形式预存目前多天线通信系统中各类空时编码方案和调制解调方案到数据库中，每个方案都包括解调和调制两个一一对应的相反过程，根据实际需要监测的无线信号种类，能够有针对性的建立搜索数据库，减少搜索范围，提升搜索的成功概率；

(b)、根据所述解调方案集并采用枚举法对接收的无线信号进行空时解码和基带信号解调获得比特流；

具体地，采用枚举的方法将接收到的信号，按照调制/解调方案集内的所有方案的解调方式分别进行解调，首先进行多天线的空时解码，然后进行基带信号解调获得多个比特流，这些比特流即每个解调方案所获得的信号样本；

通过枚举法可以进行全面的检验，能够找到无线信号所采用的最吻合的解调方案，提高匹配解调方案的准确性。

步骤S20，对所述比特流进行多方案调制获得重构的调制波形；

在本步骤中，主要是对前述步骤中解调获得的多个比特流按照解调方式相反的调制方式进行重新调制处理，即前述解调时采用A解调方式进行解调，则在此采用与A解调方式相反过程的A调制方式进行调制，实现重构信号波形；在一个实施例中，该重构的过程包括如下步骤：

(c)、采用与所述多方案解调相对的调制方式对所述比特流进行基带信号调制获得调制信号；具体地，可以通过从上述调制/解调方案集中的调制方案对各个比特流进行基带信号调制；

(d)、根据所述天线数目对所述调制信号进行空时编码处理，获得重构的调制波形；

具体地，可以在对比特流进行调制后，针对于多天线系统发射端的信号处理原理，进一步根据发射端所使用的天线数目，将调制信号进行空时编码处理，由于此调制处理是与前述解调处理相反的过程，所以，如果前述中某一种解调方案为最吻合的解调方案，则调制后可以恢复到与源信号相近的信号；

通过上述“解调-调制”处理，如果采用的调制方案与发射端是相同的，则可以由信号样本恢复出原信号的调制波形，即调制波形与发射端的原始波形是一致的。

步骤S30，根据所述无线信号的信道参数将所述调制波形重构出接收波形；

在本步骤中，主要是根据多天线的处理过程，对上述调制波形结合传输信道的信道参数进行重新合成，以得到在接收端实际应该接收到的波形；在一个实施例中，该重构的过程包括如下步骤：

(e)、对所述无线信号进行信道估计获得信道参数；

具体地，可以采用盲估计的方式来估计信道参数，例如，对于OFDM信号，则可以根据信号本身固有的循环前缀特征进行滑动相关运算，判断信号帧的起始位置与结束位置，利用信道输出信号二阶统计量和高阶统计量对信道参数进行盲估计，获得信道参数；

(f)、根据所述信道参数将所述调制波形进行组合获得接收波形；

具体地，根据上述信道参数对调制波形进行处理，可以获得原信号由发射端经过信道传输后，在接收端实际应该接收到的波形，由于受到估计的信道参数本身准确性的影响，该波形并不能保证与接收端实际接收到的波形完全一致，但具有较高的相似度，并可以通过相关运算量化这种相似度；

通过上述处理，如果采用的调制方案与发射端是相同的，则可以在接收端恢复出接收端的接收波形。

步骤S40，根据所述无线信号对所述接收波形进行波形识别获得无线电监测参数；

在本步骤中，主要是利用实际接收到的无线信号的波形来前述步骤处理得到的接收波形进行识别，找出相似度最高的接收波形，从而可以根据该接收波形所使用的调制方案得到被监测的无线信号的无线电监测参数；在一个实施例中，该识别的过程包括以下步骤：

(g)、将所述接收波形与所述无线信号的波形进行相关运算；

具体地，通过采用相关的方法，将接收波形与所接收无线信号的波形进行匹配，提取相关峰值作为相似度大小的判断依据；

(h)、对所述相关运算的峰值进行比较，识别出峰值最大的接收波形对应使用的调制方案；

较优的，可以采用接收波形做自相关运算得到的相关峰作为参考值，取其幅度的2/3作为基本门限，在门限范围内识别最大峰值对应的调制方案；

(i)、根据所述调制方案输出所述无线信号的无线电监测参数；

具体地，根据前述步骤识别的调制方案，从调制/解调方案集中读取该调制方案相关的参数进行输出；优选的，所述无线电监测参数包括信号类型、编码方式及调制方式等。

上述识别处理过程，通过匹配原始接收波形和重构的接收波形，根据匹配的相似度来确定调制方案，进而确定被监测无线信号的无线电监测参数，具有较高可靠性。

下面结合附图对本发明的无线通信系统的无线电监测方法对应装置的具体实施方式作详细描述。

图2示出了一个实施例的无线通信系统的无线电监测装置的结构示意图，包括：

多方案解调模块，用于根据天线数目对无线信号进行多方案解调获得比特流；

多方案调制模块，用于对所述比特流进行多方案调制获得重构的调制波形；

接收波形重构模块，用于根据所述无线信号的信道参数将所述调制波形重构出接收波形；

无线监测模块，用于根据所述无线信号对所述接收波形进行波形识别获得无线电监测参数。

为了更清晰本发明的无线通信系统的无线电监测装置，下面阐述较佳实施例。

对于多方案解调模块，主要是用于根据确定的天线数目，选择与该天线数目对应解调方案，利用多个解调方案对接收到的无线信号分别进行解调；在本实施例中，多方案解调模块进一步包括：方案选择单元和信号解调单元；

方案选择单元，用于根据发射端的天线数目从预存的调制/解调方案集中选取对应的解调方案集；

具体地，方案选择单元在预存的调制/解调方案集中，每个方案都包括解调和调制两个一一对应的相反过程，在确定发射端的天线数目时，根据天线数目选取对应的解调方案集；

其中，调制/解调方案集是以集合的形式预存目前多无线通信系统中各类空时编码方案和调制解调方案到数据库中，根据实际需要监测的无线信号种类，能够有针对性的建立搜索数据库，减少搜索范围，提升搜索的成功概率；

信号解调单元，用于根据所述解调方案集并采用枚举法对接收的无线信号进行空时解码和基带信号解调获得比特流。

具体地，信号解调单元采用枚举的方法将接收到的信号，按照调制/解调方案集内的所有方案的解调方式进行解调，首先进行多天线的空时解码，然后进行基带信号解调获得多个比特流，这些比特流即每个解调方案所获得的信号样本；

通过枚举法可以进行全面的检验，能够找到无线信号所采用的最吻合的解调方案，提高匹配解调方案的准确性。

对于多方案调制模块，主要是用于主要是对信号解调单元解调获得的多个比特流按照解调方式相反的调制方式进行重新调制处理，即前述解调时采用A解调方式进行解调，则在此采用与A解调方式相反过程的A调制方式进行调制，实现重构信号波形；在本实施例中，多方案调制模块进一步包括：基带调制单元和调制波形重构单元；

基带调制单元，用于采用与所述多方案解调相对的调制方式对所述比特流进行基带信号调制获得调制信号；

具体地，基带调制单元可以通过从上述调制/解调方案集中的调制方案对各个比特流进行基带信号调制；

调制波形重构单元，用于根据所述天线数目对所述调制信号进行空时编码处理，获得重构的调制波形。

具体地，可以在对比特流进行调制后，针对于多天线系统发射端的信号处理原理，进一步根据发射端所使用的天线数目，将调制信号进行空时编码处理，由于此调制处理是与前述解调处理相反的过程，所以，如果前述中某一种解调方案为最吻合的解调方案，则调制后可以恢复到与源信号相近的信号；

通过上述基带调制单元、调制波形重构单元的“解调-调制”处理，如果采用的调制方案与发射端是相同的，则可以由信号样本恢复出原信号的调制波形，即调制波形与发射端的原始波形是一致的。

对于接收波形重构模块，主要是用于根据多天线的处理过程，对上述调制波形结合信道参数进行重新合成，以得到在接收端实际应该接收到的波形；在本实施例中，接收波形重构模块进一步包括：信道估计单元和接收波形重构单元；

信道估计单元，用于对所述无线信号进行信道估计获得信道参数；

具体地，信道估计单元可以采用盲估计的方式来估计信道参数，例如，对于OFDM信号，则可以根据信号本身固有的循环前缀特征进行滑动相关运算，判断信号帧的起始位置与结束位置，利用信道输出信号二阶统计量和高阶统计量对信道参数进行盲估计，获得信道参数；

接收波形重构单元，用于根据所述信道参数将所述调制波形进行组合获得接收波形；

具体地，接收波形重构单元根据上述信道参数对调制波形进行处理，可以获得原信号由发射端经过信道传输后，在接收端实际应该接收到的波形，由于受到信道参数本身准确性的影响，该波形并不能保证与接收端实际接收到的波形完全一致，但具有较高的相似度，并可以通过相关运算量化这种相似度；

通过上述信道估计单元和接收波形重构单元的处理，如果采用的调制方案与发射端是相同的，则可以在接收端恢复出接收端的接收波形。

对于无线监测模块，主要是用于利用实际接收到的无线信号的波形来前述接收波形重构单元得到的接收波形进行识别，找出相似度最高的接收波形，从而可以根据该接收波形所使用的调制方案得到被监测的无线信号的无线电监测参数；在本实施例中，无线监测模块进一步包括：相关运算单元、调制方案识别单元以及参数输出单元；

相关运算单元，用于将所述接收波形与所述无线信号的波形进行相关运算；

具体地，相关运算单元通过采用相关的方法，将接收波形与所接收无线信号的波形进行匹配，提取相关峰值作为相似度大小的判断依据；

调制方案识别单元，用于对所述相关运算的峰值进行比较，识别出峰值最大的接收波形对应使用的调制方案；

较优的，调制方案识别单元可以采用接收波形做自相关运算得到的相关峰作为参考值，取其幅度的2/3作为基本门限，在门限范围内识别最大峰值对应的调制方案；

参数输出单元，用于根据所述调制方案输出所述无线信号的无线电监测参数。

具体地，参数输出单元根据前述调制方案识别单元识别的调制方案，从调制/解调方案集中读取该调制方案相关的参数进行输出；优选的，所述无线电监测参数包括信号类型、编码方式及调制方式等。

上述相关运算单元、调制方案识别单元以及参数输出单元，通过匹配原始接收波形和重构的接收波形，根据匹配的相似度来确定调制方案，进而确定被监测无线信号的无线电监测参数，具有较高可靠性。

本发明的无线通信系统的无线电监测装置与本发明的无线通信系统的无线电监测方法一一对应，在上述无线通信系统的无线电监测方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于无线通信系统的无线电监测装置的实施例中，在此不再赘述。

本发明的无线通信系统的无线电监测方法和装置，能够有效针对多天线通信系统进行监测，弥补目前主要针对无线通信系统的监测技术手段的不足和缺陷，提高了对无线通信系统的无线信号监测的可靠性，提高了识别、破译、干扰的准确率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种无线通信系统的无线电监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据天线数目对无线信号进行多方案解调获得比特流；具体包括：根据发射端的天线数目从预存的调制/解调方案集中选取对应的解调方案集；根据所述解调方案集并采用枚举法对接收的无线信号进行空时解码和基带信号解调获得比特流；

对所述比特流进行多方案调制获得重构的调制波形；具体包括：采用与所述多方案解调相对的调制方式对所述比特流进行基带信号调制获得调制信号；根据所述天线数目对所述调制信号进行空时编码处理，获得重构的调制波形；

根据所述无线信号的信道参数将所述调制波形重构出接收波形；

根据所述无线信号对所述接收波形进行波形识别获得无线电监测参数。

2.根据权利要求1所述的无线通信系统的无线电监测方法，其特征在于，所述根据所述无线信号的信道参数将所述调制波形重构出接收波形的步骤包括：

对所述无线信号进行信道估计获得信道参数；

根据所述信道参数将所述调制波形进行组合获得接收波形。

3.根据权利要求1所述的无线通信系统的无线电监测方法，其特征在于，所述根据所述无线信号对所述接收波形进行波形识别获得无线电监测参数的步骤包括：

将所述接收波形与所述无线信号的波形进行相关运算；

对所述相关运算的峰值进行比较，识别出峰值最大的接收波形对应使用的调制方案；

根据所述调制方案输出所述无线信号的无线电监测参数。

4.一种无线通信系统的无线电监测装置，其特征在于，包括：

多方案解调模块，用于根据天线数目对无线信号进行多方案解调获得比特流；所述多方案解调模块包括：方案选择单元，用于根据发射端的天线数目从预存的调制/解调方案集中选取对应的解调方案集；信号解调单元，用于根据所述解调方案集并采用枚举法对接收的无线信号进行空时解码和基带信号解调获得比特流

多方案调制模块，用于对所述比特流进行多方案调制获得重构的调制波形；所述多方案调制模块包括：基带调制单元，用于采用与所述多方案解调相对的调制方式对所述比特流进行基带信号调制获得调制信号；调制波形重构单元，用于根据所述天线数目对所述调制信号进行空时编码处理，获得重构的调制波形；

接收波形重构模块，用于根据所述无线信号的信道参数将所述调制波形重构出接收波形；

无线监测模块，用于根据所述无线信号对所述接收波形进行波形识别获得无线电监测参数。

5.根据权利要求4所述的无线通信系统的无线电监测装置，其特征在于，所述接收波形重构模块包括：

信道估计单元，用于对所述无线信号进行信道估计获得信道参数；

接收波形重构单元，用于根据所述信道参数将所述调制波形进行组合获得接收波形。

6.根据权利要求4所述的无线通信系统的无线电监测装置，其特征在于，所述无线监测模块包括：

相关运算单元，用于将所述接收波形与所述无线信号的波形进行相关运算；

调制方案识别单元，用于对所述相关运算的峰值进行比较，识别出峰值最大的接收波形对应使用的调制方案；

参数输出单元，用于根据所述调制方案输出所述无线信号的无线电监测参数。