CN110267275A - 频谱检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及通信技术领域，公开了一种频谱检测系统及方法。其中，该系统包括：探针，用于检测频谱信号；探针控制模块，与所述探针通信连接，用于根据所述频谱信号，判断是否存在空闲频谱，并上报判断结果；探针管理平台，与所述探针控制模块通信连接，用于当所述探针控制模块判断存在所述空闲频谱时，使认知用户使用所述空闲频谱。通过上述方式，本发明实施例提高了频谱资源的利用率。

Description

频谱检测系统及方法
技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域，具体涉及一种频谱检测系统及方法。
背景技术
随着移动通信技术的不断发展，各种无线通信设备的不断增多，无线频谱资源日益紧缺。目前，电信运营商的频谱由国家统一分配授权使用，一个频段一般只能供一个无线通信系统独立使用，这种静态的无线频谱管理方式，简单而有效地避免了不同无线通信系统间的相互干扰。
频谱测量结果显示，按照这种分配方式，无线频段并未被完全利用，在某些时间、某些地方，只有少量的频谱被使用。现有技术中，基站通讯存在频谱资源利用率低的问题。
发明内容
本发明实施例一个目的旨在提供一种频谱检测系统及方法，其解决了传统技术存在频谱资源利用率低的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种频谱检测系统，所述系统包括：探针，用于检测频谱信号；探针控制模块，与所述探针通信连接，用于根据所述频谱信号，判断是否存在空闲频谱，并上报判断结果；探针管理平台，与所述探针控制模块通信连接，用于当所述探针控制模块判断存在所述空闲频谱时，使认知用户使用所述空闲频谱。
在一种可选的方式中，所述探针、所述探针控制模块和所述探针管理系统设置于基站。
在一种可选的方式中，所述探针设于基站的天线，所述探针控制模块设于所述基站的基带处理单元，所述探针管理平台设于所述基站的核心网和/或与所述基站的核心网连通。
在一种可选的方式中，所述探针设于基站的天线，所述探针控制模块设于所述基站的分布式单元，所述探针管理平台设于所述基站的核心网和/或与所述基站的核心网连通。
在一种可选的方式中，所述探针控制模块还用于：当判断存在所述空闲频谱时，根据运营商的频谱信息，确定所述空闲频谱对应的运营商；
所述探针管理平台还用于：将所述空闲频谱对应的运营商上报给所述基站，以使所述运营商控制所述基站关闭或者休眠所述空闲频谱。
在一种可选的方式中，所述探针管理平台具体用于：将所述空闲频谱编排成若干信道，并通告所述信道，以使所述认知用户通过所述信道接入所述空闲频谱。
在一种可选的方式中，所述探针管理平台还用于：当所述探针控制模块判断不存在所述空闲频谱时，对所述认知用户进行频谱切换。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种频谱检测方法，应用于上述的频谱检测系统，所述方法包括：所述探针检测频谱信号；所述探针控制模块根据所述频谱信号，判断是否存在空闲频谱，并上报判断结果；当所述探针控制模块判断存在所述空闲频谱，所述探针管理平台使认知用户使用所述空闲频谱。
在一种可选的方式中，所述方法还包括：当判断存在所述空闲频谱时，所述探针控制模块根据运营商的频谱信息，确定所述空闲频谱对应的运营商；所述探针管理模块将所述空闲频谱对应的运营商发送给基站，以使所述运营商控制所述基站关闭或者休眠所述空闲频谱。
在一种可选的方式中，所述使认知用户使用所述空闲频谱，包括：将所述空闲频谱编排成若干信道，并通告所述信道，以使所述认知用户通过信道接入所述空闲频谱。
在一种可选的方式中，所述方法还包括：当所述探针控制模块判断不存在所述空闲频谱时，所述探针管理平台对所述认知用户进行频谱切换。
本发明实施例通过将频谱检测系统设置在基站上，并通过探针检测频谱信号，探针控制模块根据频谱信号，判断是否存在空闲频谱，当存在空闲频谱时，探针管理平台使认知用户使用空闲频谱，从而提高了频谱资源的利用率。
上述说明仅是本发明实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本发明实施例提供的一种频谱检测系统的结构示意图；
图2a示出了本发明实施例提供的频谱检测系统设置在4G基站的结构示意图；
图2b示出了本发明实施例提供的频谱检测系统设置在5G基站的结构示意图；
图3示出了本实施例提供的频谱信号解调的示意图；
图4示出了本发明实施例提供的一种频谱检测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示出了本发明实施例提供的一种频谱检测系统的结构示意图。如图1所示，该系统100包括：探针110、探针控制模块120和探针管理平台130。
其中，探针110与探针控制模块120通信连接，探针控制模块120与探针管理平台130通信连接。探针110用于检测频谱信号，探针控制模块120用于根据频谱信号，判断该频谱是否空闲，并上报判断结果，探针管理平台130用于当探针控制模块120判断该频谱空闲时，使认知用户使用该频谱。通过以上方式，本发明实施例能够通过探针检测频谱是否空闲，并当检测到频谱空闲时，使认知用户使用该频谱，从而提高了频谱资源的利用率。
其中，探针110可以为在无线电设备中用来发射或者接收电磁波的部件，它可以把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换。
在本实施例中，探针110为天线，例如为有源天线单元(Active Antenna Unit，AAU)。探针110设置在基站，具体地，如图2a所示，在4G基站系统中，探针110与基站的天线设置在相同位置，或者，探针110与基站的射频拉远单元(Remote Radio Unit，RRU)设置在相同位置；如图2b所示，在5G基站系统中，探针110与基站的天线设置在相同位置。
在本实施例中，探针110用于检测频谱信号，并将频谱信号发送至探针控制模块120。其中，探针110检测频谱信号是一个连续不断的过程，从而使得当主用户进入空闲频谱时、或者主用户离开某频谱时，能够被及时地检测到。其中，主用户是指获得授权使用频谱的用户。
其中，探针控制模块120可以为处理器，例如，中央处理器CPU，或者是特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路等等。
在本实施例中，探针控制模块120设置在基站，具体地，如图2a所示，在4G基站系统中，探针控制模块120设置在基站的基带处理单元(BaseBand processing Unit，BBU)；如图2b所示，在5G基站系统中，探针控制模块120设置在基站的分布式单元(Distributed Unit，DU)。
在本实施例中，探针控制模块120用于根据探针110检测到的频谱信号，判断是否存在空闲频谱，并上报判断结果。其中，空闲频谱是指空闲的频谱段。根据频谱信号，判断是否存在空闲频谱，具体可以包括：根据频谱信号以及运营商的频谱信息，判断该频谱信号是否存在主用户使用，若不存在主用户，则确定该频谱信号为空闲频谱。其中，运营商的频谱信息包括运营商的调制方式、时序、脉冲波形及数据包格式等物理层相关信息。例如，可以根据运营商的频谱信息设计匹配滤波器，并通过匹配滤波器对检测到的频谱信号进行相干检测，若输出的信噪比大于预设门限阈值时，则确定存在主用户使用，则该频谱信号不为空闲频谱；若输出的信噪比不大于预设门限阈值时，则确定不存在主用户使用，则该频谱信号为空闲频谱。其中，预设门限阈值可以为10dbm。图3为本实施例提供的频谱信号解调的示意图。如图3所示，r(t)为频谱信号，xp为其中一运营商的导引信号，频谱信号经过解调处理后，通过判断输出的信噪比从而确定是否该运营商有主用户使用。
其中，探针管理平台130为基于Linux系统的软件管理平台。探针管理平台130可以为处理器，例如，中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路等等。
在本实施例中，探针管理平台130设置在基站，具体地，如图2a所示，在4G基站系统中，探针管理平台130设置在基站的核心网(Evolved Packet Core，EPC)；如图2b所示，在5G基站系统中，探针管理平台130设置在基站的核心网(New Core，CN)。并且，可选地，探针管理平台130通过网络与基站的核心网连通，以使探针管理平台130方便地与基站进行通信。
在本实施例中，探针管理平台130用于当探针控制模块120判断存在空闲频谱时，使认知用户使用该空闲频谱。例如，在某个基站的覆盖范围内共存在运营商A、B、C，若探针控制模块120判断当前运营商C存在空闲频谱，则使认识用户使用该运营商C的空闲频谱。其中，使认识用户使用该空闲频谱，具体可以为：将该空闲频谱编排成若干信道，并通告信道，以使认知用户通过信道接入空闲频谱。其中，认知用户是指未经授权使用频谱的用户。
在一些其他实施例中，探针管理平台130还用于当探针控制模块120判断不存在空闲频谱时，对认知用户进行频谱切换。例如，当认识用户在使用某空闲频谱时，主用户进入与该空闲频谱相同的频段，则探针控制模块120判断不存在空闲频谱，则探针管理平台130对认知用户进行频谱切换，以腾出信道给主用户使用，从而避免对主用户的干扰。
本发明实施例通过将频谱检测系统100设置在基站上，并通过探针110检测频谱信号，探针控制模块120根据频谱信号，判断是否存在空闲频谱，当存在空闲频谱时，探针管理平台130使认知用户使用空闲频谱，从而提高了频谱资源的利用率。
在一些其他实施例中，探针控制模块120还用于：当判断存在空闲频谱时，根据运营商的频谱信息，确定空闲频谱对应的运营商；探针管理平台130还用于：将空闲频谱对应的运营商上报给基站，以使运营商控制基站关闭或者休眠空闲频谱。其中，将空闲频谱对应的运营商上报给基站，以使运营商控制基站关闭或者休眠空闲频谱，具体实施方式可以为：探针管理平台130向基站发送空闲频谱的相关信息(例如频谱段)，基站接收到该空闲频谱的相关信息，基站向运营商的服务器发送空闲频谱关闭指令，当获得确认后，运营商的服务器返回空闲频谱确认关闭指令，则基站根据该空闲频谱确认关闭指令，执行关闭对应的空闲频谱的操作。其中，关闭或者休眠空闲频谱，可以为把相关的AAU/RRU、BBU等基站系统关闭或休眠。
在一些其他实施例中，探针管理平台130还用于：录入运营商的频谱信息，将运营商的频谱信息下发到探针控制模块120。在探针110检测频谱信号之前，在探针管理平台130上录入运营商的频谱信息，以使探针控制模块120后续根据运营商的频谱信息对检测到的频谱信号进行判断。
在一些其他实施例中，探针管理平台130还用于：判断认知用户的认知终端是否具有权限。例如，可以通过用户名和密码识别，判断认知用户的认知终端是否为注册用户。
在一些其他实施例中，探针管理平台130还用于：管理和维护各运营商的频谱资源。例如，若运营商A、B均存在空闲频谱，则将运营商A、B的空闲频谱进行整合，分配给认知用户使用。
在一些其他实施例中，探针管理平台130还用于：检测接入的认知用户的认知终端位置，并根据位置调整信号强度。例如，当接入的认知用户的认知终端位置较远时，则增大信号强度，当接入的认知用户的认知终端位置较近时，则减小信号强度，从而使得认知用户的认知终端接收到最佳信号。
在一些其他实施例中，探针管理平台130还用于：管理认知用户的认知终端。例如，对认知用户的认知终端的接入地点、类型、入网、离网等信息进行收集和管理。
在一些其他实施例中，探针管理平台130还用于：对认知用户的认知终端进行计费。
本发明实施例通过将频谱检测系统100设置在基站上，并通过探针110检测频谱信号，探针控制模块120根据频谱信号，判断是否存在空闲频谱，当存在空闲频谱时，探针管理平台130使认知用户使用空闲频谱，从而提高了频谱资源的利用率。并且，当检测到存在空闲频谱时，将相关的基站关闭或休眠，能够达到节能的目的。再者，基于探针建立与各个运营商的共享基站，能够提高整个无线系统的覆盖。
图4示出了本发明实施例提供的一种频谱检测方法的流程示意图。该方法应用于上述实施例中的频谱检测系统100，如图4所示，该方法包括：
步骤410、探针检测频谱信号；
步骤420、探针控制模块根据频谱信号，判断是否存在空闲频谱，并上报判断结果；
步骤430、当探针控制模块判断存在所述空闲频谱，探针管理平台使认知用户使用空闲频谱。
在一些实施例中，该方法还包括：当探针控制模块判断不存在空闲频谱时，对认知用户进行频谱切换。
在一些实施例中，该方法还包括：当判断存在空闲频谱时，探针控制模块根据运营商的频谱信息，确定空闲频谱对应的运营商；探针管理平台将空闲频谱对应的运营商上报给基站，以使运营商控制基站关闭或者休眠空闲频谱。
在一些实施例中，该方法还包括：探针管理平台录入运营商的频谱信息，将运营商的频谱信息下发到探针控制模块。
在一些实施例中，该方法还包括：探针管理平台判断认知用户的认知终端是否具有权限。
在一些实施例中，该方法还包括：探针管理平台管理和维护各运营商的频谱资源。
在一些实施例中，该方法还包括：探针管理平台检测接入的认知用户的认知终端位置，并根据位置调整信号强度。
在一些实施例中，该方法还包括：探针管理平台管理认知用户的认知终端。
在一些其他实施例中，该方法还包括：探针管理平台对认知用户的认知终端进行计费。
需要说明的是，本发明实施例提供的频谱检测方法是能够在上述频谱检测系统执行的方法，则上述频谱检测系统的所有实施例均适用于该方法，且均能达到相同或相似的有益效果。
本发明实施例通过将频谱检测系统设置在基站上，并通过探针检测频谱信号，探针控制模块根据频谱信号，判断是否存在空闲频谱，当存在空闲频谱时，探针管理平台使认知用户使用空闲频谱，从而提高了频谱资源的利用率。并且，当检测到存在空闲频谱时，将相关的基站关闭或休眠，能够达到节能的目的。再者，基于探针建立与各个运营商的共享基站，能够提高整个无线系统的覆盖。
在此提供的算法或显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明实施例也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。

Claims (11)

1.一种频谱检测系统，其特征在于，所述系统包括：
探针，用于检测频谱信号；
探针控制模块，与所述探针通信连接，用于根据所述频谱信号，判断是否存在空闲频谱，并上报判断结果；
探针管理平台，与所述探针控制模块通信连接，用于当所述探针控制模块判断存在所述空闲频谱时，使认知用户使用所述空闲频谱。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述探针、所述探针控制模块和所述探针管理系统设置于基站。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述探针设于基站的天线，所述探针控制模块设于所述基站的基带处理单元，所述探针管理平台设于所述基站的核心网和/或与所述基站的核心网连通。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述探针设于基站的天线，所述探针控制模块设于所述基站的分布式单元，所述探针管理平台设于所述基站的核心网和/或与所述基站的核心网连通。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述探针控制模块还用于：当判断存在所述空闲频谱时，根据运营商的频谱信息，确定所述空闲频谱对应的运营商；
所述探针管理平台还用于：将所述空闲频谱对应的运营商上报给所述基站，以使所述运营商控制所述基站关闭或者休眠所述空闲频谱。
6.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，
所述探针管理平台具体用于：将所述空闲频谱编排成若干信道，并通告所述信道，以使所述认知用户通过所述信道接入所述空闲频谱。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述探针管理平台还用于：当所述探针控制模块判断不存在所述空闲频谱时，对所述认知用户进行频谱切换。
8.一种频谱检测方法，其特征在于，应用于权利要求1-7任一项所述的频谱检测系统，所述方法包括：
所述探针检测频谱信号；
所述探针控制模块根据所述频谱信号，判断是否存在空闲频谱，并上报判断结果；
当所述探针控制模块判断存在所述空闲频谱，所述探针管理平台使认知用户使用所述空闲频谱。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当判断存在所述空闲频谱时，所述探针控制模块根据运营商的频谱信息，确定所述空闲频谱对应的运营商；
所述探针管理模块将所述空闲频谱对应的运营商发送给基站，以使所述运营商控制所述基站关闭或者休眠所述空闲频谱。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述使认知用户使用所述空闲频谱，包括：
将所述空闲频谱编排成若干信道，并通告所述信道，以使所述认知用户通过信道接入所述空闲频谱。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述探针控制模块判断不存在所述空闲频谱时，所述探针管理平台对所述认知用户进行频谱切换。
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