CN111313991B - 一种通信主系统信噪比的确定方法、装置及系统 - Google Patents

一种通信主系统信噪比的确定方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通信主系统信噪比的确定方法、装置及系统，通信主系统包括发送端、接收端，其中，该方法包括：当检测到通信主系统进行数据传输时，以第一预设功率向接收端发送第一训练帧；根据第一训练帧，确定接收端的信号强度；以第二预设功率向接收端发送第一预设噪声，确定接收端的背景噪声强度；继而确定通信主系统信噪比。通过实施本发明，结合认知系统向通信主系统发送特定功率的训练帧以及噪声干扰，确定通信主系统发送数据帧的功率变化值，继而得到通信主系统的信噪比，解决了相关技术中存在的认知系统无法直接获取主系统接收端在接收信号时的信噪比，导致获取信噪比的过程较为繁琐的问题，可以提高获取信噪比的速度以及准确程度。

Description

一种通信主系统信噪比的确定方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及认知无线电技术领域，具体涉及一种通信主系统信噪比的确定方法、装置及系统。
背景技术
通常，不同的通信系统之间利用不同频段进行无线信号传输，这样在不需要彼此协调的情况下，可以避免不同系统无线信号之间的干扰，此方式称为频分复用。同一种无线通信系统，不同的基站和终端之间进行通信的时候可以采用频分复用的方式，也可以采用时分复用的方式，即，如果使用同一频段进行无线信号传输，则需要在不同的时间段进行，以避免信号之间的冲突和干扰。为了最大限度地利用频率和时间资源，出现了一种通过对功率的控制，使得不同的系统之间同时利用同一频率进行通信的技术。
其中一套无线通信系统的优先级比较高，称为主系统。主系统可以随时使用该频段进行通信，且不应受到其他系统的干扰。另一套无线通信系统的优先级比较低，称为认知系统。认知系统在主系统正在使用该频段进行数据传输的时候，通过控制自己的发射功率，使得认知系统在通信的时候，不影响主系统的正常数据传输，这样的方式称为频谱共享。为了能够实现频谱共享，认知系统通常需要知道主系统接收端在接收信号时的信噪比。但是，由于认知系统和主系统之间是独立的通信系统，系统之间无法直接交互信息，因此，认知系统无法直接获取主系统接收端在接收信号时的信噪比，导致获取信噪比的过程较为繁琐，且不准确。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中认知系统无法直接获取主系统接收端在接收信号时的信噪比，导致获取信噪比的过程较为繁琐的缺陷，从而提供一种通信主系统信噪比的确定方法、装置及系统。
根据第一方面，本发明实施例公开了一种通信主系统信噪比的确定方法，所述通信主系统包括发送端、接收端，包括：当检测到通信主系统进行数据传输时，以第一预设功率向所述接收端发送第一训练帧；根据所述第一训练帧，确定所述接收端的信号强度；以第二预设功率向所述接收端发送第一预设噪声；根据所述预设第一噪声，确定所述接收端的背景噪声强度；根据所述接收端的信号强度以及所述接收端的背景噪声强度，确定所述通信主系统信噪比。
结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述当检测到通信主系统进行数据传输时，以第一预设功率向所述接收端发送第一训练帧，具体包括：获取并记录所述发送端向所述接收端发送的初始训练帧功率，以及初始数据帧功率；根据所述初始训练帧功率，以第一预设功率向所述接收端发送所述第一训练帧。
结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述根据所述第一训练帧，确定所述接收端的信号强度，具体包括：根据所述第一训练帧，获取并记录所述发送端向所述接收端发送的第一数据帧功率；根据所述第一数据帧功率以及初始数据帧功率，确定所述接收端两次发送数据帧功率的第一变化值以及信噪比的第二变化值；根据所述第一变化值以及第二变化值，确定所述接收端的信号强度。
结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，该方法还包括：判断主系统的通信功率自适应功能是否恢复正常，其中：获取并记录所述发送端向所述接收端发送的第二训练帧功率以及第二数据帧功率；判断所述第二数据帧功率是否与初始数据帧功率相同；当所述第二数据帧功率与初始数据帧功率相同时，确定所述主系统的通信功率自适应功能已经恢复正常。
结合第一方面，在第一方面第四实施方式中，所述以第二预设功率向所述接收端发送第一预设噪声，具体包括：获取并记录所述发送端向所述接收端发送的初始训练帧功率，以及初始数据帧功率；根据所述初始训练帧功率，以第二预设功率向所述接收端发送第一预设噪声。
结合第一方面第四实施方式，在第一方面第五实施方式中，所述根据所述第一预设噪声，确定所述接收端的背景噪声强度，具体包括：根据所述第一预设噪声，获取并记录所述发送端向所述接收端发送的第三数据帧功率；根据所述初始数据帧功率以及所述第三数据帧功率，确定所述接收端两次发送数据帧功率的第三变化值以及信噪比的第四变化值；根据所述第三变化值以及所述第四变化值，确定所述接收端的背景噪声强度。
结合第一方面第五实施方式，在第一方面第六实施方式中，通过下述公式，计算所述通信主系统信噪比：
Figure BDA0002390424960000031
其中，snr表示主系统信噪比，Pnr表示所述接收端的信号强度，P＇nr表示所述接收端的背景噪声强度，k表示发送数据帧功率的第一变化值，j表示发送数据帧功率的第三变化值，Pm表示预设的第一功率，P＇m表示预设的第一白噪声。
根据第二方面，本发明实施例公开了一种通信主系统信噪比的确定装置，所述通信主系统包括发送端、接收端，包括：第一发送模块，用于当检测到通信主系统进行数据传输时，以第一预设功率向所述接收端发送第一训练帧；第一确定模块，用于根据所述第一训练帧，确定所述接收端的信号强度；第二发送模块，用于以第二预设功率向所述接收端发送第一预设噪声；第二确定模块，用于根据所述预设第一噪声，确定所述接收端的背景噪声强度；第三确定模块，用于根据所述接收端的信号强度以及所述接收端的背景噪声强度，确定所述通信主系统信噪比。
根据第三方面，本发明实施例公开了一种通信主系统信噪比的确定系统，包括：至少一个控制设备，所述控制设备用于执行如第一方面或第一方面任一实施方式中所述的通信主系统信噪比的确定方法的步骤，根据获取到的训练帧以及数据帧的功率确定主系统的信噪比。
根据第四方面，本发明实施例公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面任一实施方式中所述的通信主系统信噪比的确定方法的步骤。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明实施例公开了一种通信主系统信噪比的确定方法、装置及系统，通信主系统包括发送端、接收端，其中，该方法包括：认知系统主动向通信主系统发送信号，触发通信主系统的自动增益控制功能，从而分析出主系统接收端的接收信噪比。具体地，当认知系统检测到通信主系统进行数据传输时，以第一预设功率向接收端发送第一训练帧；根据第一训练帧，确定接收端的信号强度；当认知系统监测到通信系统恢复正常的工作状态之后，认知系统以第二预设功率向接收端发送第一预设噪声，确定接收端的背景噪声强度；继而确定通信主系统信噪比。通过实施本发明，结合认知系统向通信主系统发送特定功率的训练帧以及噪声干扰，确定通信主系统发送数据帧的功率变化值，最后通过比对通信主系统接收端接收信号强度和背景噪声强度，得到通信主系统接收端的信噪比，解决了相关技术中存在的认知系统无法直接获取主系统接收端在接收信号时的信噪比，导致获取信噪比的过程较为繁琐的问题，可以提高获取信噪比的速度以及准确程度，并且在认知系统通过此方法获取通信主系统的信噪比的整个过程中，通信主系统无法觉察到感知系统的存在，仅认为信道参数发生了变化，不会影响到主系统的正常工作。
2.本发明实施例公开了一种通信主系统信噪比的确定方法、装置及系统，通信主系统包括发送端、接收端，其中，该方法包括：当检测到通信主系统进行数据传输时，以第一预设功率向接收端发送第一训练帧；当监测到通信主系统的功率自适应功能恢复正常之后，以第二预设功率向接收端发送第一预设噪声；具体地，认知系统在主系统发送训练帧的时候进行训练帧的增强发送，相比模拟出主系统的数据帧更加容易，并且能够实现两路训练帧信号的无时延叠加，不造成多径衰弱的影响，从而影响对信噪比的估计，使得算法的结果更加准确；主系统发送训练帧的时候进行白噪声的发送，影响时间短，并且不会干扰到主系统的正常数据传输。整个过程中，主系统无法觉察到感知系统的存在，仅认为信道参数发生了变化，符合频谱共享技术的原则：在不影响主系统正常通信的情况下，提高频谱利用效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例中无线通信系统模型示意图；
图2为本发明实施例中通信主系统收发数据交互信息示意图；
图3为本发明实施例1中一种通信主系统信噪比的确定方法的一个具体示例的流程框图；
图4为本发明实施例1中一种通信主系统信噪比的确定方法中发送第一训练帧的流程框图；
图5为本发明实施例1中一种通信主系统信噪比的确定方法中确定接收端信号强度的流程框图；
图6为本发明实施例1中一种通信主系统信噪比的确定方法中确定通信主系统的自适应功能是否恢复正常的流程框图；
图7为本发明实施例1中一种通信主系统信噪比的确定方法中发送预设第一噪声的流程框图；
图8为本发明实施例1中一种通信主系统信噪比的确定方法中确定背景噪声强度的流程框图；
图9为本发明实施例1中一种通信主系统信噪比的确定方法中另一个无线通信模型的结构框图；
图10为本发明实施例2中一种通信主系统信噪比的确定装置的一个具体示例的流程框图；
图11为本发明实施例3中一种通信主系统信噪比的确定系统中控制设备的结构框图；
图12为本发明实施例3中一种通信主系统信噪比的确定系统中第一控制器的结构框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本发明实施例提供一种通信主系统信噪比的确定方法，可以用于优先级不同且相互独立的通信系统需使用同一通信频段进行通信时，其中优先级较低的通信系统需在不影响通信主系统正常通信的前提，使用尽可能多的通信频段进行通信的具体应用场景中，解决的主要技术问题是：优先级较低的系统，也就是认知系统如何在不影响通信主系统正常通信的情况下，获取通信主系统接收端的信噪比，具体地，本发明实施例所基于的无线通信系统模型如下：
如图1所示，网络模型中存在两个相互独立的通信系统，N系统和M系统。N系统可以是通信主系统，也就是优先级较高的系统；M系统可以是认知系统，也就是优先级较低的系统。N系统的发送端，也就是N系统的发送端Ns；N系统的接收端，也就是N系统的接收端Nr。M系统的发送端，也就是M系统的发送端Ms；M系统的发送端，也就是M系统的接收端Mr；其中，在通信系统传输数据的过程中，存在信道衰减，具体地，Ns到Nr的信道衰减是h0，Ns到Ms的信道衰减是h1，Ms到Nr的信道衰减是h2，Ms到Mr的信道衰减是h3。
示例性的，发送端Ns向接收端Nr发送数据。M系统的发送端Ms能够接收到Ns的信号，Ms在向M系统的接收端Mr发送数据时，其信号可能会影响到Nr对来自Ns数据的正确接收。
如图2所示，N系统具有功率自适应能力，具体地，当Nr接收到来自Ns的训练帧信号后，会向Ns发送反馈信号，例如，当Ns接收到的训练帧信号的信噪比非常理想时，Nr会反馈信号给Ns，具体是告知发送端在发送数据帧时，可以以较低的功率发送；当Nr接收到来自Ns的训练帧信号的信噪比较低时，Nr会反馈信号给Ns，告知其需要提高功率后发送数据帧。当Ns在接收到反馈信号后，会根据反馈信号调整发送数据帧的功率。
具体的，主系统接收端通过预设规则确定其信噪比，不同的通信系统通过不同规则确定，信噪比非常理想的状态，此时，通信系统的星座图清晰，误码率为零；信噪比较低的状态，星座图分散，误码率上升。
示例性的，N系统是主系统，通信频段是授权给N系统使用的。Ns发送数据给Nr的时刻是随机的；M系统是认知系统，其通信频段使用N系统的频段。但由于M系统是认知系统，其通信不应影响N系统的正常工作。M系统和N系统不能够进行通信，但是M系统能够感受到N系统的信号强度，并且能够识别出N系统用于进行信道估计的训练帧。
本发明实施例所提供的一种通信主系统信噪比的确定方法，通信主系统包括发送端、接收端，如图3所示，包括：
步骤S11：当检测到通信主系统进行数据传输时，以第一预设功率向接收端发送第一训练帧；在本实施例中，为了使认知系统，也就是M系统感知到Nr接收数据时的信噪比，M系统需主动向N系统发出信号，触发N系统的自动功率控制功能；具体地，认知系统的发送端监测通信主系统是否在正常通信，当监测到通信主系统正在进行通信时，记录下正常状态的通信主系统发送端向接收端发送的初始训练帧功率以及初始数据帧功率，例如，在正常状态下，N系统的训练帧功率等于数据帧功率；在记录之后，认知系统以一个特定功率，可以是预设第一功率Pm，向通信主系统的接收端发送与初始训练帧相同的第一训练帧。
步骤S12：根据第一训练帧，确定接收端的信号强度；在本实施例中，接收端Nr实际上接收到两个训练帧信号，一个来自于通信主系统的发送端Ns，另一个来自于认知系统的发送端Ms，此时，Nr接收到的训练帧信号强度增加了，Nr将信道质量反馈给Ns，Ns根据反馈信号，误认为信道信号很强，因此，在发送数据帧的时候会减小数据帧的发送功率；具体地，令Nr接收到的来自Ns的训练帧功率为Pnr，令Nr接收到的来自Ms的训练帧功率为Pmr，则信噪比提升到了上一次的
Figure BDA0002390424960000101
也就是说，Ns在前后发送两次数据帧时，功率不同，并且第二次发送数据帧的功率小于第一次发送数据帧的功率，而认知系统能感知到前后发送数据帧功率的变化，例如，数据功率可以是下降到上一次k倍；
具体地，通过下述公式，确定通信主系统接收端信号强度：
Figure BDA0002390424960000102
Figure BDA0002390424960000103
步骤S13：以第二预设功率向接收端发送第一预设噪声；在本实施例中，认知系统监测通信主系统是是否正常进行通信，当监测到通信主系统正在进行通信时，记录下正常状态的通信主系统发送端向接收端发送的初始训练帧功率以及初始数据帧功率，例如，在正常状态下，N系统的训练帧功率等于数据帧功率；在记录之后，认知系统以一个特定功率，可以是预设第二功率P＇m，向通信主系统的接收端发送第一预设噪声，第一预设噪声可以是白噪声信号。
步骤S14：根据预设第一噪声，确定接收端的背景噪声强度；在本实施例中，接收端Nr实际上接收到一个训练帧信号，来自于通信主系统的发送端；一个白噪声信号，可以来自于认知系统的发送端Ms，此时，Nr接收到的噪声信号强度增加了，Nr将信道质量反馈给Ns，Ns根据反馈信号，误认为信道信号很弱，因此，在发送数据帧的时候会增大数据帧的发送功率；具体地，令Nr接收信号时的背景噪声为P＇nr，令接收到的来自Ms的白噪声功率为P＇mr，则信噪比下降到了上一次的
Figure BDA0002390424960000111
也就是说，Ns在前后发送两次数据帧时，功率不同，并且第二次发送数据帧的功率大于第一次发送数据帧的功率，而认知系统能感知到前后发送数据帧功率的变化，例如，数据功率可以是增加到上一次j倍；
具体地，通过下述公式，确定通信主系统接收端背景噪声强度：
Figure BDA0002390424960000112
Figure BDA0002390424960000113
步骤S15：根据接收端的信号强度以及接收端的背景噪声强度，确定通信主系统信噪比。在本实施例中，通过下述公式计算通信主系统信噪比：
Figure BDA0002390424960000114
Pmr＝Pmh2，
P＇mr＝P＇mh2，
其中，snr表示通信主系统信噪比，P＇nr表示接收端的背景噪声强度，Pnr表示接收端信号强度。
本发明实施例公开了一种通信主系统信噪比的确定方法，通信主系统包括发送端、接收端，其中，该方法包括：认知系统主动向通信主系统发送信号，触发通信主系统的自动增益控制功能，从而分析出主系统接收端的接收信噪比。具体地，当认知系统检测到通信主系统进行数据传输时，以第一预设功率向接收端发送第一训练帧；根据第一训练帧，确定接收端的信号强度；当认知系统监测到通信系统恢复正常的工作状态之后，认知系统以第二预设功率向接收端发送第一预设噪声，确定接收端的背景噪声强度；继而确定通信主系统信噪比。通过实施本发明，结合认知系统向通信主系统发送特定功率的训练帧以及噪声干扰，确定通信主系统发送数据帧的功率变化值，最后通过比对通信主系统接收端接收信号强度和背景噪声强度，得到通信主系统接收端的信噪比，解决了相关技术中存在的认知系统无法直接获取主系统接收端在接收信号时的信噪比，导致获取信噪比的过程较为繁琐的问题，可以提高获取信噪比的速度以及准确程度，并且在认知系统通过此方法获取通信主系统的信噪比的整个过程中，通信主系统无法觉察到感知系统的存在，仅认为信道参数发生了变化，不会影响到主系统的正常工作。
作为本申请的一个可选的实施方式，如图4所示，步骤S11，当检测到通信主系统进行数据传输时，以第一预设功率向接收端发送第一训练帧，具体包括：
步骤S111：获取并记录发送端向接收端发送的初始训练帧功率，以及初始数据帧功率；在本实施例中，认知系统首先监测通信主系统是是否在进行数据传输，当主系统正在进行数据传输时，记录通信主系统发送端向接收端发送的训练帧功率以及数据帧功率。
步骤S112：根据初始训练帧功率，以第一预设功率向接收端发送第一训练帧。在本实施例中，当监测到主系统正在进行数据传输时，在主系统发送端向接收端发送初始训练帧之后，认知系统也向主系统的接收端，以一特定功率，可以是第一预设功率，发送与初始训练帧相同的训练帧，具体地，可以是第一训练帧。
作为本申请的一个可选的实施方式，如图5所示，步骤S12，根据第一训练帧，确定接收端的信号强度，具体包括：
步骤S121：根据第一训练帧，获取并记录发送端向接收端发送的第一数据帧功率；在本实施例中，此时，主系统的接收端接收到两个训练帧信号，一个来自于通信主系统的发送端，另一个来自于认知系统的发送端，也就是说，主系统的接收端接收到的训练帧信号强度增加了，将信道质量反馈给主系统发送端，主系统发送端根据反馈信号，误认为信道信号很强，因此，在发送数据帧的时候会减小数据帧的发送功率；此时，认知系统也能获知到此次发送数据帧功率。
步骤S122：根据第一数据帧功率以及初始数据帧功率，确定接收端两次发送数据帧功率的第一变化值以及信噪比的第二变化值，具体地，令接收端接收到的来自主系统发送端的训练帧功率为Pnr，令接收端接收到的来自认知系统的训练帧功率为Pmr，则信噪比提升到了上一次的
Figure BDA0002390424960000131
主系统发送端在前后发送两次数据帧时，功率不同，并且第二次发送数据帧的功率小于第一次发送数据帧的功率，而认知系统能感知到前后发送数据帧功率的变化，例如，数据功率可以是下降到上一次k倍。
步骤S123：根据第一变化值以及第二变化值，确定接收端的信号强度。具体地，通过下述公式，确定接收端的信号强度：
Figure BDA0002390424960000141
Figure BDA0002390424960000142
作为本申请的一个可选的实施方式，如图6所示，本发明实施例所提供的通信主系统信噪比的确定方法，在确定通信主系统接收端的信号强度之后，当需要确定接收端背景噪声的强度时，认知系统需要继续对通信主系统发送噪声干扰信号，此时，如果通信主系统的功率自适应功能还未恢复正常，那么此时的通信主系统收到两方面的干扰，一个来自于还未恢复正常的主系统本身，另一个来自于认知系统发送的白噪声；此时，认知系统通过前后两次主系统发送数据帧的功率变化，而得到的背景噪声强度是不准确的，因此，本发明实施例所提供的方法还包括：
判断主系统的通信功率自适应功能是否恢复正常，其中：
步骤S21：获取并记录发送端向接收端发送的第二训练帧功率以及第二数据帧功率；
步骤S22：判断第二数据帧功率是否与初始数据帧功率相同；
步骤S23：当第二数据帧功率与初始数据帧功率相同时，确定主系统的通信功率自适应功能已经恢复正常。
本发明实施例所提供的一种通信主系统接收信噪比的确定方法，包括：在认知系统向通信主系统发送噪声干扰或者是训练帧功率之后，实际上，主系统的发送节点都会因为误判，而改变第二次发送数据帧的功率，为了确定主系统接收端的信噪比，需对通信主系统发送两次干扰，一次为训练帧干扰，一次为白噪声干扰，通过两次数据帧功率的变化，才能确定通信主系统的信噪比，而在两次干扰之间，通信主系统的初始状态需要是相同的，通过实施本发明，可以精确判断主系统的通信功率自适应是否恢复正常，提高了计算信噪比的精确程度。
作为本申请的一个可选的实施方式，如图7所示，步骤S13，以第二预设功率向接收端发送第一预设噪声，具体包括：
步骤S131：获取并记录发送端向接收端发送的初始训练帧功率，以及初始数据帧功率；在本实施例中，认知系统首先监测通信主系统是是否在进行数据传输，或者是监测主系统的功率自适应功能是否恢复正常；当主系统正在进行数据传输时，或者是功率自适应功能恢复正常后，记录通信主系统发送端向接收端发送的训练帧功率以及数据帧功率。
步骤S132：根据初始训练帧功率，以第二预设功率向接收端发送第一预设噪声。在本实施例中，当监测到主系统正在进行数据传输时或者是功率自适应功能恢复正常后，在主系统发送端向接收端发送初始训练帧之后，认知系统也向主系统的接收端，以一特定功率，可以是第二预设功率，发送白噪声，具体地，可以是预设第一噪声。
作为本申请一个可选的实施方式，如图8所示，步骤S14，根据第一预设噪声，确定接收端的背景噪声强度，具体包括：
步骤S141：根据第一预设噪声，获取并记录发送端向接收端发送的第三数据帧功率；在本实施例中，此时，主系统的接收端接收到两个信号，一个来自于通信主系统的发送端的训练帧信号，另一个来自于认知系统的发送端的白噪声信号，也就是说，主系统的接收端接收到的训练帧信号强度减弱了，将信道质量反馈给主系统发送端，主系统发送端根据反馈信号，误认为信道信号很弱，因此，在发送数据帧的时候会增大数据帧的发送功率；此时，认知系统也能获知到此次发送数据帧功率。
步骤S142：根据初始数据帧功率以及第三数据帧功率，确定接收端两次发送数据帧功率的第三变化值以及信噪比的第四变化值；
步骤S143：根据第三变化值以及第四变化值，确定接收端的背景噪声强度。具体地，通过下述公式，确定接收端的背景噪声强度：
Figure BDA0002390424960000161
具体地，通过下述公式，计算通信主系统信噪比：
Figure BDA0002390424960000162
其中，snr表示主系统信噪比，Pnr表示接收端的信号强度，P′nr表示接收端的背景噪声强度，k表示发送数据帧功率的第一变化值，j表示发送数据帧功率的第三变化值，Pm表示预设的第一功率，Pm表示预设的第一白噪声。
以下结合一具体实施例，详细说明本方法应用的实际场景。
本发明实施例提供一种两个独立无线通信系统共享频谱的场景，如图9所示。其中N系统是移动的4G网络，利用授权频段进行数据传输。Ns是移动的4G基站，Nr是移动的手机用户。M系统是电力的无线专网，借用N系统的授权频段通信，但是不得影响N系统正常工作。Ms是电力无线专网的基站，Mr是电力无线专网的终端设备。
为了使得M系统能够感知到Nr接收数据时的信噪比，M系统需要主动发出一些信号，触发N系统的自动功率控制功能。
示例性的，包括：步骤S51：Ms监测到N系统正在进行数据传输。M系统要发送数据的时候需要先监测所用的频段是否空闲，如果空闲，则直接可以发送数据，如果不空闲，则需要利用频谱共享技术发送数据，此时需要估计N系统的接收信噪比。
步骤S52：Ms记录正常状态下Ns向Nr发送的训练帧功率和数据帧功率。在正常状态下，N系统的训练帧功率等于数据帧功率。
步骤S53：Ms监测到Ns发送给Nr的训练帧后，Ms以某一特定功率Pm发送和Ns同样的训练帧。此时，Nr接收到两份训练帧信号，信号的强度相互叠加，功率可以相加。由于信号强度增加了，Nr将信道质量反馈给Ns，Ns误以为信号强了，在发送数据帧的时候减小了数据帧的发送功率。令Nr接收到的来自Ns的训练帧功率为Pnr，令Nr接收到的来自Ms的训练帧功率为Pmr，则信噪比提升到了上一次的
Figure BDA0002390424960000171
Ms发送训练帧所用的功率Pm可以是1000mw(1000毫瓦)。
步骤S54：Ms侦听到两次数据帧发送功率的变化，发现数据功率下降到上一次k倍。可以确定
Figure BDA0002390424960000172
则
Figure BDA0002390424960000173
此时Ms无法确定Pnr和Pmr具体数据，但是Ms可以确定Pnr和Pmr之间的比例关系。具体地，
Figure BDA0002390424960000174
则Pnr＝2Pmr。
步骤S55：等待N系统的通信功率自适应恢复正常。使得N系统回到正常的工作状态，此时N系统对信道的估计是真实的。
步骤S56：Ms记录正常状态下Ns向Nr发送的训练帧功率和数据帧功率。在正常状态下，N系统的训练帧功率等于数据帧功率。
步骤S57：Ms监测到Ns发送给Nr的训练帧后，Ms以某一特定功率P＇m发送白噪声。此时，Nr接收到的噪声信号强度增加了，相应的信噪比下降了。Nr将信道质量反馈给Ns，Ns误以为信号弱了，在发送数据帧的时候增加了数据帧的发送功率。令Nr接收信号时的背景噪声为P＇nr，令Nr接收到的来自Ms的白噪声功率为P＇mr，则信噪比下降到了上一次的
Figure BDA0002390424960000181
Ms发送白噪声所用的功率P＇m可以是100mw(100毫瓦)。
步骤S58：Ms侦听到两次数据帧发送功率的变化，发现数据功率上升到上一次j倍。
Figure BDA0002390424960000182
Figure BDA0002390424960000183
此时，Ms无法确定P＇nr和P＇mr具体是多少，但Ms可以确定P＇nr和P＇mr之间的比例关系。可以假设j＝3，则
Figure BDA0002390424960000184
步骤S59：计算通信主系统接收端信噪比。在本实施例中，通过下述公式计算接收信噪比：
Figure BDA0002390424960000185
其中，snr表示Nr在接收Ns发送数据时的信噪比。
具体地，通过下述公式计算Nr接收到的来自Ms的训练帧功率：
Pmr＝Pmh2
通过下述公式计算Nr接收到的来自Ms的白噪声功率：
P＇mr＝P＇mh2
因此，通过下述公式具体确定接收端的信噪比：
Figure BDA0002390424960000191
Figure BDA0002390424960000192
即信噪比为snr＝40。
实施例2
本发明实施例提供一种通信主系统信噪比的确定装置，可以用于优先级不同且相互独立的通信系统使用同一通信频段进行通信的具体应用场景中，如图10所示，包括：
第一发送模块，用于当检测到通信主系统进行数据传输时，以第一预设功率向接收端发送第一训练帧；详细实施内容可参见上述方法实施例中步骤S11的相关描述。
第一确定模块，用于根据第一训练帧，确定接收端的信号强度；详细实施内容可参见上述方法实施例中步骤S12的相关描述。
第二发送模块，用于以第二预设功率向接收端发送第一预设噪声；详细实施内容可参见上述方法实施例中步骤S13的相关描述。
第二确定模块，用于根据预设第一噪声，确定接收端的背景噪声强度；详细实施内容可参见上述方法实施例中步骤S14的相关描述。
第三确定模块，用于根据接收端的信号强度以及接收端的背景噪声强度，确定通信主系统信噪比，详细实施内容可参见上述方法实施例中步骤S15的相关描述。
本发明实施例公开了一种通信主系统信噪比的确定装置，通信主系统包括发送端、接收端，其中，该装置包括：认知系统主动向通信主系统发送信号，触发通信主系统的自动增益控制功能，从而分析出主系统接收端的接收信噪比。具体地，当认知系统检测到通信主系统进行数据传输时，通过第一发送模块，以第一预设功率向接收端发送第一训练帧；通过第一确定模块，确定接收端的信号强度；当认知系统监测到通信系统恢复正常的工作状态之后，通过第二发送模块，认知系统以第二预设功率向接收端发送第一预设噪声，确定接收端的背景噪声强度；通过第三确定模块，继而确定通信主系统信噪比。通过实施本发明，结合认知系统向通信主系统发送特定功率的训练帧以及噪声干扰，确定通信主系统发送数据帧的功率变化值，最后通过比对通信主系统接收端接收信号强度和背景噪声强度，得到通信主系统接收端的信噪比，解决了相关技术中存在的认知系统无法直接获取主系统接收端在接收信号时的信噪比，导致获取信噪比的过程较为繁琐的问题，可以提高获取信噪比的速度以及准确程度，并且在认知系统通过此方法获取通信主系统的信噪比的整个过程中，通信主系统无法觉察到感知系统的存在，仅认为信道参数发生了变化，不会影响到主系统的正常工作
实施例3
本发明实施例提供一种通信主系统信噪比的确定系统，其中包括至少一个控制设备41，控制设备41用于执行如上述实施例中任一项的所述的通信主系统信噪比的确定方法的步骤。
如图11所示，控制设备41，包括：
第一通讯模块411：用于传输数据，接收获取到的通信主系统训练序列与数据帧信息，以及根据通信主系统传输与之相同的训练序列信息。该第一通讯模块可以是蓝牙模块，Wi-Fi模块，通过设定的无线通讯协议，继而通信。
第一控制器412：与第一通讯模块411连接，如图12所示，包括：至少一个处理器51；以及与至少一个处理器51通信连接的存储器52；其中，存储器52存储有可被至少一个处理器51执行的指令，当接收到数据信息时，以使至少一个处理器51执行图1所示的通信主系统信噪比的确定方法，图12中以一个处理器为例，处理器51，存储器52通过总线50连接，在本实施例中，第一通讯模块可以为无线通讯模块，例如，蓝牙模块，Wi-Fi模块等，也可以为有线通讯模块。第一控制器412与第一通讯模块411之间的传输是无线传输。
存储器52作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的通信主系统信噪比的确定方法对应的程序指令/模块。处理器51通过运行存储在存储器52中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的通信主系统信噪比的确定方法。
存储器52可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据服务器操作的处理装置的使用所创建的数据等。此外，存储器52可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器52可选包括相对于处理器51远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至网络连接装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
一个或者多个模块存储在存储器52中，当被一个或者多个处理器51执行时，执行上述实施例任意一项描述的方法。
本发明实施例还提供了一种非暂态计算机可读介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令用于使计算机执行如上述实施例中任意一项描述的通信主系统信噪比的确定方法，其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(FlashMemory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种通信主系统信噪比的确定方法，所述通信主系统包括发送端、接收端，其特征在于，包括：
当检测到通信主系统进行数据传输时，以第一预设功率向所述接收端发送第一训练帧；
根据所述第一训练帧，确定所述接收端的信号强度；
以第二预设功率向所述接收端发送第一预设噪声；所述以第二预设功率向所述接收端发送第一预设噪声,包括：
获取并记录所述发送端向所述接收端发送的初始训练帧功率，以及初始数据帧功率；
根据所述初始训练帧功率，以第二预设功率向所述接收端发送第一预设噪声；
根据所述预设第一噪声，确定所述接收端的背景噪声强度；
所述根据所述第一预设噪声，确定所述接收端的背景噪声强度，包括：
根据所述第一预设噪声，获取并记录所述发送端向所述接收端发送的第三数据帧功率；
根据所述初始数据帧功率以及所述第三数据帧功率，确定所述接收端两次发送数据帧功率的第三变化值以及信噪比的第四变化值；
根据所述第三变化值以及所述第四变化值，确定所述接收端的背景噪声强度；
根据所述接收端的信号强度以及所述接收端的背景噪声强度，确定所述通信主系统信噪比；
通过下述公式，计算所述通信主系统信噪比：
Figure FDA0003562465510000021
其中，snr表示主系统信噪比，Pnr表示所述接收端的信号强度，P′nr表示所述接收端的背景噪声强度，k表示发送数据帧功率的第一变化值，j表示发送数据帧功率的第三变化值，Pm表示预设的第一功率，P′m表示预设的第一白噪声；其中，所述当检测到通信主系统进行数据传输时，以第一预设功率向所述接收端发送第一训练帧，包括：
获取并记录所述发送端向所述接收端发送的初始训练帧功率，以及初始数据帧功率；
根据所述初始训练帧功率，以第一预设功率向所述接收端发送所述第一训练帧。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一训练帧，确定所述接收端的信号强度，具体包括：
根据所述第一训练帧，获取并记录所述发送端向所述接收端发送的第一数据帧功率；
根据所述第一数据帧功率以及初始数据帧功率，确定所述接收端两次发送数据帧功率的第一变化值以及信噪比的第二变化值；
根据所述第一变化值以及第二变化值，确定所述接收端的信号强度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在以第二预设功率向所述接收端发送第一预设噪声之前，还包括：
判断主系统的通信功率自适应功能是否恢复正常，其中：
获取并记录所述发送端向所述接收端发送的第二训练帧功率以及第二数据帧功率；
判断所述第二数据帧功率是否与初始数据帧功率相同；
当所述第二数据帧功率与初始数据帧功率相同时，确定所述主系统的通信功率自适应功能已经恢复正常。
4.一种通信主系统信噪比的确定装置，所述通信主系统包括发送端、接收端，其特征在于，包括：
第一发送模块，用于当检测到通信主系统进行数据传输时，以第一预设功率向所述接收端发送第一训练帧；
第一确定模块，用于根据所述第一训练帧，确定所述接收端的信号强度；
第二发送模块，用于以第二预设功率向所述接收端发送第一预设噪声；所述以第二预设功率向所述接收端发送第一预设噪声,包括：
获取并记录所述发送端向所述接收端发送的初始训练帧功率，以及初始数据帧功率；
根据所述初始训练帧功率，以第二预设功率向所述接收端发送第一预设噪声；
第二确定模块，用于根据所述预设第一噪声，确定所述接收端的背景噪声强度；
所述根据所述第一预设噪声，确定所述接收端的背景噪声强度，包括：
根据所述第一预设噪声，获取并记录所述发送端向所述接收端发送的第三数据帧功率；
根据所述初始数据帧功率以及所述第三数据帧功率，确定所述接收端两次发送数据帧功率的第三变化值以及信噪比的第四变化值；
根据所述第三变化值以及所述第四变化值，确定所述接收端的背景噪声强度；
第三确定模块，用于根据所述接收端的信号强度以及所述接收端的背景噪声强度，确定所述通信主系统信噪比；
通过下述公式，计算所述通信主系统信噪比：
Figure FDA0003562465510000041
其中，snr表示主系统信噪比，Pnr表示所述接收端的信号强度，P′nr表示所述接收端的背景噪声强度，k表示发送数据帧功率的第一变化值，j表示发送数据帧功率的第三变化值，Pm表示预设的第一功率，P′m表示预设的第一白噪声；
其中，所述当检测到通信主系统进行数据传输时，以第一预设功率向所述接收端发送第一训练帧，包括：
获取并记录所述发送端向所述接收端发送的初始训练帧功率，以及初始数据帧功率；
根据所述初始训练帧功率，以第一预设功率向所述接收端发送所述第一训练帧。
5.一种通信主系统信噪比的确定系统，其特征在于，包括：
至少一个控制设备，所述控制设备用于执行如权利要求1-3中任一项所述的通信主系统信噪比的确定方法的步骤，根据获取到的训练帧以及数据帧的功率确定主系统的信噪比。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的通信主系统信噪比的确定方法的步骤。
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