CN104717661A - 一种认知lte规避同频脉冲的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种认知LTE规避同频脉冲的方法及装置，用以解决现有技术中的基于非同频的频谱共享使得LTE系统频谱的利用率较低的问题。该方法包括：长期演进LTE系统提取雷达信号的信号特征；确定出当前受干扰的子帧；根据雷达信号的信号特征和LTE接收机的认知反馈，基于当前受干扰的子帧对LTE的发射机的参数进行修改，以规避同频脉冲对LTE信号的干扰，该方案提高了频谱共享场景下LTE系统频谱的利用率。

Description

一种认知LTE规避同频脉冲的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种认知LTE规避同频脉冲的方法及装置。

背景技术

目前，对于无线通信，频谱是重要的资源。除了LTE这样的商业通信业务，许多非商业通信的政府业务也都依赖于频谱资源，包括卫星、雷达、航海以及航空等。这些政府业务中，由于第二次世界大战中雷达获得了成功的应用，在微波频段中雷达的频谱使用量超过了1/3。根据ITU(InternationalTelecommunication Union，国际电信联盟)的分配，S波段(2GHz-4GHz)雷达占用1.2GHz频谱，包括2300MHz至2500MHz和2700MHz至3700MHz频段。另一方面，由于4G通信如LTE(Long Term Evolution，长期演进)，在城市地区频谱负荷严重，也开始考虑进一步利用这些频段。由于许多雷达应用范围远离城市，因此S波段雷达频谱共享能缓和LTE频谱匮乏问题。

目前，现有技术主要针对非同频的频谱共享，这种情况下LTE和雷达不能在同一个地点、同一个时刻和同一个频点上工作，因此降低了整个系统的频谱利用率。而对于受到同频雷达干扰时，LTE通信系统的性能，以及LTE系统采用何种认知策略能能够在受到雷达同频干扰时提升其吞吐量并降低误码率等问题并未得到解决。

发明内容

本发明提供一种认知LTE规避同频脉冲的方法及装置，用以解决现有技术中的基于非同频的频谱共享使得LTE系统频谱利用率较低的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种认知LTE规避同频脉冲的方法，包括：长期演进LTE系统提取雷达信号的信号特征；确定出当前受干扰的子帧；根据信号特征，基于当前受干扰的子帧对LTE的发射机的参数进行修改，以规避同频脉冲对LTE信号的干扰。

其中，基于当前受干扰的子帧对LTE的发射机的参数进行修改，包括：根据信号特征以及LTE接收机的认知反馈，将受干扰的子帧上的负载位数据迁移到其他未被干扰的子帧上。

其中，LTE系统提取雷达信号的信号特征，包括：采用LTE频谱探测方式探测雷达信号的发射参数信息；和/或，接收与LTE系统建立协作频谱共享关系的雷达发送的雷达信号的发射参数信息。

其中，确定出当前受干扰的子帧，包括：根据雷达信号的特征，以及LTE接收机的误码率和吞吐量的性能下降确定出当前受干扰的子帧。

其中，信号特征至少包括以下一种：脉冲宽度、脉冲重复间隔、调制类别以及信号功率。

根据本发明的另一个方面，提供了一种认知LTE规避同频脉冲的装置，包括：提取模块，用于通过长期演进LTE系统提取雷达信号的信号特征；确定模块，用于确定出当前受干扰的子帧；认知模块，用于根据信号特征，基于当前受干扰的子帧对LTE的发射机的参数进行修改，以规避同频脉冲对LTE信号的干扰。

其中，上述认知模块用于：根据信号特征以及LTE接收机的认知反馈，将受干扰的子帧上的负载位数据迁移到其他未被干扰的子帧上。

其中，提取模块用于：采用LTE频谱探测方式探测雷达信号的发射参数信息；和/或，接收与LTE系统建立协作频谱共享关系的雷达发送的雷达信号的发射参数信息。

其中，确定模块用于：雷达信号的信号特征，以及LTE接收机的误码率和吞吐量的性能下降确定出当前受干扰的子帧。

其中，信号特征至少包括以下一种：脉冲宽度、脉冲重复间隔、调制类别以及信号功率。

本发明实施例的方案通过获取到的雷达信号的信号特征对当前LTE系统的受干扰的信号进行调整，从而达到了规避同频脉冲对LTE信号的干扰的目的，提高了LTE系统频谱的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1的认知LTE规避同频脉冲的方法的流程图；

图2-a是本发明实施例的TDD-LTE帧结构的示意图；

图2-b是时域雷达信号的示意图；

图3是本发明实施例2的吞吐量与LTE接收功率关系的示意图；

图4是本发明实施例2的认知LTE和雷达信号在S波段共存的仿真原理图；

图5是本发明实施例3的认知LTE规避同频脉冲的装置的结构框图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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的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。

实施例1

本发明实施例提供了一种认知LTE规避同频脉冲的方法，该方法通过获取到的雷达信号的信号特征对当前LTE系统受干扰的信号进行调整，从而达到了规避同频脉冲对LTE信号的干扰。

图1是本发明实施例1的认知LTE规避同频脉冲的方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤101：LTE系统提取雷达信号的信号特征；

在该步骤101中，LTE系统提取雷达信号的信号特征的步骤具体可以包括：LTE根据频谱探测的方式探测雷达信号的发射参数信息；和/或，接收与LTE系统建立协作频谱共享关系的雷达发送的雷达信号的发射参数信息，其中，该步骤中的信号特征至少包括以下一种：脉冲宽度、脉冲重复间隔、调制类别以及信号功率。

步骤102：确定出当前受干扰的子帧；

在该步骤102中，确定出当前受干扰的子帧具体可以包括：根据雷达信号的信号特征，以及LTE接收机计算获得的误码率和吞吐量的性能下降确定出当前受干扰的子帧。

步骤103：根据雷达信号的信号特征和LTE接收机的认知反馈，基于当前受干扰的子帧对LTE的发射机的参数进行修改，以规避同频脉冲对LTE信号的干扰。

在该步骤中，根据当前受干扰的子帧对LTE的发射机的参数进行修改，包括：根据信号特征将受干扰的子帧上的负载位数据迁移到其他未被干扰的子帧上。

需要说明的是，在实施例中LTE子帧与雷达时隙之间需要同步，才能够保证多个LTE子帧均能避免雷达脉冲的干扰，即，如果雷达时隙发生改变，则LTE子帧也需进行相应的改变。

实施例2

本实施例通过公开更多的技术细节来对本发明提供的认知LTE规避同频脉冲的方法进行进一步说明，本实施例以S波段为例进行说明，但本发明提出的智能避免策略适用于所有频段的脉冲雷达与LTE共享场景，而并非仅仅局限于S波段。

图2-a是本发明实施例的TDD(Time Division Duplexing，时分双工)-LTE帧结构的示意图，图2-b是时域雷达信号的示意图。如图2-a所示，LTE帧结构定义了时域上的帧、时隙和符号。对于一个10ms的无线帧，10个子帧包含了一个上行(U表示)或者下行(D表示)传输或一个特殊子帧(S表示)，子帧的可携带位数据各不相同。如图2-a所示，在QPSK(Quadrature Phase ShiftKeying，正交相移键控)调制方式和10MHz带宽条件下，从子帧0到子帧9可携带的位数据为(4392，3240，0，0，4392，0，3240，4392，0，4392)，上述bit(位))配置由3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)的接收机吞吐量测试所定义。

本实施例提出的认知LTE规避同频脉冲的方法的实现步骤如下：

第一步：雷达信号参数识别：通过协作频谱共享(系统间共享信息)或者频谱感知技术提取雷达信号的信号特征，其中，雷达信号特征包括如脉冲宽度PW、脉冲重复间隔PRI、调制类别和信号功率等，并将这些信息保存在认知LTE系统的数据库中。对于气象雷达而言，传输的信号在一段时间内是固定的且信号特征很容易被获得。而对于军事警戒雷达，跳变的参数使LTE很难获得其参数。这种情况下，需要采用协作频谱共享的方式，使得军事警戒雷达能够共享其信息参数。

第二步：认知LTE信号参数调整：3GPP标准规定的LTE有TDD和FDD(Frequency Division Duplexing，频分双工)两种工作模式。虽然图2-a只有TDD信号的帧格式配置，但本实施例提出的这种智能规避策略不仅适用于TDD模式，也可适用于FDD。由于雷达信息存储在LTE的数据库中，LTE信号的上下行配置以及每个子帧的配置可以动态修改。这样，认知LTE就可以根据干扰信号的功率选择最适合的上下行配置和子帧分配。如图2-a所示，LTE的子帧0，3，6，9可能会被雷达脉冲干扰。相应的子帧受到干扰继而影响LTE系统的通信性能。如图2-a所示，按照LTE吞吐量测试的标准中定义的一个LTE帧对应的子帧配置是(4392，3240，0，0，4392，0，3240，4392，0，4392)。在本实施例的的智能规避策略中，把原本用0号子帧传输的数据改用5号子帧，可以大大减小被雷达脉冲干扰的可能性。

第三步：认知LTE工作在共享频谱下同时监控雷达的发射信号参数信息：认知LTE仍然需要监控雷达工作的频段来感知多变的雷达参数和新的雷达用户。当出现新的雷达探测任务时，认知LTE必须作出相应的频谱切换策略。例如，如果军用雷达开始工作，LTE数据传输是绝对禁止的。

本实施例提供的认知LTE规避同频脉冲的方法可以通过半实物仿真平台实现和演示，该实验平台包含4个模块，分别是主控软件、信号源、信道仿真仪和频谱仪。可以通过如下表格1列出的此半实物仿真中的仿真参数进行仿真。其中，仿真平台包含两台信号发生器，都可以发送系统仿真软件生成的波形文件。信号发生器发出的射频信号经过合路器合路，然后被频谱仪捕获，然后送入系统仿真软件进行解调，同时保存用于将来的数据分析。可以使用信道仿真仪进行信道仿真，以模拟各种衰落环境。

表格1：半实物仿真参数配置

本实施例的实验平台的工作流程始于仿真设备、经由信号发生器、射频域融合然后由频谱仪捕获送入系统仿真软件进行误码率、吞吐量的计算，这样完成一个完整的数据流仿真。

图3是本发明实施例2的吞吐量与LTE接收功率关系的示意图。

如图3所示，在保持接收端接收到的LTE的平均功率小于-73dBm时，使用认知LTE的智能避免策略以后，吞吐量由1.526Mbps跳变至1.966Mbps。这种跳变即使用本实施例提出的这种智能规避策略的认知增益。如图3所示，不管LTE的接收功率设置为多少，通过认知LTE获得的吞吐量始终是1.966Mbps，即在任何SNR条件下，始终保持100％的通信能力。也就是说，通过在时域上规避雷达脉冲，认知LTE将不会受到雷达的干扰。当LTE信号功率高于-71dBm时，因为SNR(SIGNAL-NOISE RATIO，信噪比)的提高，传统的LTE传输方式吞吐量同样能够达到1.966Mbps。通过LTE吞吐量对比LTE接收功率折线图同样可以看出，与传统的固定LTE配置相比，本实施例提出的认知LTE的智能规避策略能够提高LTE的通信性能。

图4是本发明实施例2的认知LTE和雷达信号在S波段共存的仿真原理图。

图4中的仿真原理图用来评估S波段雷达对LTE信道中所产生的影响，LTE的发射机和接收机是按照3GPP标准设计的，而且只考虑了单入单出(SISO)的情况，需要指出的是本发明实施例的方案也适用于多入多出(MIMO)场景。。LTE原理图分为三部分：LTE源、LTE信道和LTE接收机，雷达系统仅设计了发射机部分。如图4所示，LTE(线性调频)基带信号在生成后调制到射频域，同时生成具有脉冲压缩特性的LFM雷达信号，两种信号结合在一起来模拟真实的共存情景。结合的信号输入LTE接收机进行解调，LTE接收机在物理层通过相应的解调算法来恢复数据，以便进行后续的LTE性能(EVM(差向量幅度，Error Vector Magnitude)、BER(误码率)、吞吐量等)测试。如图4的右上角所示，LTE的BER模块通过对比接收到的数据和参考数据计算出BER。接收机也会接收子帧中的PDSCH(针对LTE下行仿真)和PUSCH(针对LTE上行仿真)数据来进行平均闭环吞吐量的计算，如图4的右下角所示。接收机的性能(如BER)被传送回LTE发射机，通过调整一些参数配置来适应共存的雷达信号。

本实施例提出了同频频谱共享场景下，LTE共享S波段雷达频谱的方法，根据半实物仿真验证结果，通过实施该方案认知LTE可以获得很好的通信性能(100％的吞吐量，低的BER)。

实施例3

本实施例提供了一种认知LTE规避同频脉冲的装置，该装置用于实现上述实施例1以及实施例2所提供的认知LTE规避同频脉冲的方法，该装置可以位于LTE系统侧。

图5是本发明实施例3的认知LTE规避同频脉冲的装置的结构框图，如图5所示，该装置50包括如下组成部分：

提取模块51，用于通过长期演进LTE系统提取雷达信号的信号特征；其中，信号特征至少包括以下一种：脉冲宽度、脉冲重复间隔、调制类别以及信号功率。

确定模块52，用于确定出当前受干扰的子帧；

认知模块53，用于根据信号特征，基于当前受干扰的子帧对LTE的发射机的参数进行修改，以规避同频脉冲对LTE信号的干扰。

其中，上述认知模块用于：根据信号特征将受干扰的子帧上的负载位数据迁移到其他未被干扰的子帧上。

优选的，上述提取模块51用于：

LTE频谱探测方式探测雷达信号的发射参数信息；和/或，接收与LTE系统建立协作频谱共享关系的雷达发送的雷达信号的发射参数信息。

其中，上述确定模块52用于：根据雷达信号特征，以及LTE接收机误码率和吞吐量的性能下降确定出当前受干扰的子帧。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种认知LTE规避同频脉冲的方法，其特征在于，包括：

长期演进LTE系统提取雷达信号的信号特征；

确定出当前受干扰的子帧；

根据所述信号特征，基于当前受干扰的子帧对所述LTE的发射机的参数进行修改，以规避同频脉冲对LTE信号的干扰。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前受干扰的子帧对所述LTE的发射机的参数进行修改，包括：

根据所述信号特征和LTE接收机的认知反馈，将受干扰的子帧上的负载位数据迁移到其他未被干扰的子帧上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LTE系统提取雷达信号的信号特征，包括：

采用LTE频谱探测方式探测所述雷达信号的发射参数信息；和/或，接收与所述LTE系统建立协作频谱共享关系的雷达发送的雷达信号的发射参数信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定出当前受干扰的子帧，包括：

根据所述信号特征，以及LTE接收机的误码率和吞吐量性能的下降确定出当前受干扰的子帧。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的方法，其特征在于，所述信号特征至少包括以下一种：

脉冲宽度、脉冲重复间隔、调制类别以及信号功率。

6.一种认知LTE规避同频脉冲的装置，其特征在于，包括：

提取模块，用于通过长期演进LTE系统提取雷达信号的信号特征；

确定模块，用于确定出当前受干扰的子帧；

认知模块，用于根据所述信号特征，基于当前受干扰的子帧对所述LTE的发射机的参数进行修改，以规避同频脉冲对所述LTE信号的干扰。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述认知模块用于：

根据所述信号特征和LTE接收机的认知反馈，将受干扰的子帧上的负载位数据迁移到其他未被干扰的子帧上。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述提取模块用于：

采用LTE频谱探测方式探测所述雷达信号的发射参数信息；和/或，接收与所述LTE系统建立协作频谱共享关系的雷达发送的雷达信号的发射参数信息。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定模块用于：

根据所述信号特征，以及LTE接收机的误码率和吞吐量性能的下降确定出当前受干扰的子帧。

10.根据权利要求6～9任意一项所述的装置，其特征在于，所述信号特征至少包括以下一种：

脉冲宽度、脉冲重复间隔、调制类别以及信号功率。