CN116634445A - 基于频谱共享系统的通信方法及频谱共享系统 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供了一种基于频谱共享系统的通信方法及频谱共享系统，涉及无线通信技术领域。该频谱共享系统包括：主系统、次系统和一个或多个反向散射通信设备，次系统与反向散射通信设备连接；该通信方法包括：在次系统需要采用共享频段进行通信的情况下，次系统通过控制一个或多个反向散射通信设备，检测主系统的共享频段占用状态；若主系统的共享频段占用状态为未占用，则次系统采用共享频段进行通信。该通信方法能够通过一个或多个反向散射通信设备辅助频谱感知，提升主系统频谱使用情况的检测准确性，进而提升频谱利用率。

Description

基于频谱共享系统的通信方法及频谱共享系统

技术领域

本公开涉及无线通信技术领域，具体而言，涉及一种基于频谱共享系统的通信方法、频谱共享系统、电子设备和计算机可读存储介质。

背景技术

认知无线电(Cognitive Radio，CR)是一项有望缓解无线频谱资源短缺、频谱利用率低下的无线通信技术，它允许次系统使用主系统当前没有使用的频谱空穴，从而提高频谱利用率。频谱感知是认知无线电的一项关键技术，它的主要功能在于检测可供次系统使用的频谱空穴，同时监测主系统信号活动情况，保证主系统再次使用频谱时，次系统能够快速退出相应频段。

目前，频谱感知策略是采用单节点感知，由于无线环境的不确定性，容易出现隐藏终端和暴露终端的问题，导致次系统检测出的主系统频谱使用情况的准确性较低。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开实施例提供一种基于频谱共享系统的通信方法、频谱共享系统、电子设备和计算机可读存储介质，解决采用单节点感知导致次系统检测出的主系统频谱使用情况的准确性较低的问题。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一个方面，提供一种基于频谱共享系统的通信方法，所述频谱共享系统包括：主系统、次系统和一个或多个反向散射通信设备，所述次系统与所述反向散射通信设备连接；所述方法包括：在所述次系统需要采用共享频段进行通信的情况下，所述次系统通过控制所述一个或多个反向散射通信设备，检测所述主系统的共享频段占用状态；若所述主系统的共享频段占用状态为未占用，则所述次系统采用所述共享频段进行通信。

在本公开一些实施例中，所述在所述次系统需要采用共享频段进行通信的情况下，所述次系统通过控制所述一个或多个反向散射通信设备，检测所述主系统的共享频段占用状态，包括：在所述次系统需要采用所述共享频段进行通信的情况下，所述次系统采用预设频谱感知算法，检测所述主系统的共享频段占用状态，获得检测所需时间；若所述次系统未检测到所述主系统的共享频段占用状态，或者所述检测所需时间大于预设时间阈值，则所述次系统控制所述一个或多个反向散射通信设备中的目标个数的反向散射通信设备开启，通过开启的反向散射通信设备检测所述主系统的共享频段占用状态。

在本公开一些实施例中，在所述次系统控制所述一个或多个反向散射通信设备中的目标个数的反向散射通信设备开启之前，所述方法还包括：所述次系统获取采用所述预设频谱感知算法检测所述主系统的共享频段占用状态得到的检测数据；所述次系统根据所述检测数据和各个所述反向散射通信设备的频谱感知增益值，计算所述目标个数。

在本公开一些实施例中，在所述次系统控制所述一个或多个反向散射通信设备中的目标个数的反向散射通信设备开启之后，所述方法还包括：所述次系统调整所述开启的反向散射通信设备的电磁单元参数，以控制所述开启的反向散射通信设备的射频反射信号的信息。

在本公开一些实施例中，所述方法还包括：在所述次系统进行通信时，所述次系统根据所述开启的反向散射通信设备的射频接收信号，计算所述次系统与所述开启的反向散射通信设备之间的第一统计信道信息、和所述主系统与所述开启的反向散射通信设备之间的第二统计信道信息；所述次系统根据所述第一统计信道信息和所述第二统计信道信息，调整所述开启的反向散射通信设备的电磁单元参数。

在本公开一些实施例中，所述方法还包括：所述次系统根据所述反向散射通信设备中存储的所述主系统的参数信息，预测所述主系统的共享频段占用状态；其中，所述主系统的参数信息包括以下至少一项：所述主系统的通信时间、所述主系统的占用带宽信息和所述主系统进行通信时的数据量。

在本公开一些实施例中，所述反向散射通信设备具备自启动功能，用于在所述次系统不满足最低信噪比感知要求的情况下自启动；以及，所述方法还包括：在所述次系统满足所述最低信噪比感知要求的情况下，所述次系统控制自启动的反向散射设备关闭。

在本公开一些实施例中，所述一个或多个反向散射通信设备的数量是根据各个所述反向散射通信设备的频谱感知增益值、所述次系统的能量检测阈值和预设噪声功率计算的。

在本公开一些实施例中，所述一个或多个反向散射通信设备是根据所述次系统的位置信息部署的。

在本公开一些实施例中，所述次系统的激励源工作频段范围与所述主系统的激励源工作频段范围相同；以及，所述反向设备通信设备的激励源与所述反向设备通信设备的反向散射天线匹配。

根据本公开的又一个方面，提供一种频谱共享系统，所述频谱共享系统包括：主系统、次系统和一个或多个反向散射通信设备，所述次系统与所述反向散射通信设备连接；其中，所述次系统用于：在所述次系统需要采用共享频段进行通信的情况下，通过控制所述一个或多个反向散射通信设备，检测所述主系统的共享频段占用状态；若所述主系统的共享频段占用状态为未占用，则采用所述共享频段进行通信。

根据本公开的又一个方面，提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，配置为存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上述实施例中所述的基于频谱共享系统的通信方法。

根据本公开的又一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上述实施例中所述的基于频谱共享系统的通信方法。

本公开实施例提供的基于频谱共享系统的通信方法，该频谱共享系统包括主系统、次系统和反向散射通信设备，在次系统需要采用共享频段进行通信时，次系统可以通过控制反向散射通信设备，检测到主系统的共享频段使用情况，在主系统未使用共享频谱时，次系统可以使用共享频段进行通信。可见，该通信方法能够通过一个或多个反向散射通信设备辅助频谱感知，解决采用单节点感知导致次系统检测出的主系统频谱使用情况的准确性较低的问题，提升主系统频谱使用情况的检测准确性，进而提升频谱利用率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理，并不构成对本公开的不当限定。

图1示出了现有的基于认知无线电技术的通信方法的示例图；

图2示出了本公开实施例的基于频谱共享系统的通信方法的示例图；

图3示出了本公开一实施例的一种基于频谱共享系统的通信方法的流程图；

图4示出了本公开实施例的检测主系统的共享频段占用状态的流程图；

图5示出了本公开又一实施例的一种基于频谱共享系统的通信方法的流程图；

图6示出了本公开实施例中一种电子设备的结构框图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

需要说明的是，本公开实施例提及“第一”、“第二”等序数词用于对多个对象进行区分，不用于限定多个对象的顺序、时序、优先级或者重要程度，并且“第一”、“第二”的描述也并不限定对象一定不同。

图1示出了基于认知无线电技术的通信方法的示例图。认知无线电技术中，主系统和次系统进行频谱共享通信。图1中，主系统包括主系统发送机110和接收机120，主系统发送机110采用共享频段与接收机120进行通信；次系统包括次系统发送机130和接收机120，在主系统发送机110没有使用共享频段的情况下，次系统发送机130可以使用共享频段与终端设备120进行通信。

图1中，主系统发送机110和次系统发送机130之间存在障碍物140。如果采用单节点感知，次系统发送机130无法检测到主系统的频谱使用情况，即次系统需要进行通信时，检测不到主系统是否在使用共享频段进行通信，导致次系统发送机130无法与终端设备120进行通信。

为了解决上述问题，本公开实施例提供一种基于频谱共享系统的通信方法和频谱共享系统，通过一个或多个反向散射通信设备辅助频谱感知，解决采用单节点感知导致次系统检测出的主系统频谱使用情况的准确性较低的问题，提升主系统频谱使用情况的检测准确性，进而提升频谱利用率。

图2示出了本公开实施例的基于频谱共享系统的通信方法的示例图。图2中，频谱共享系统包括主系统、次系统和反向散射通信设备。其中，主系统包括主系统发送机210和接收机220，次系统包括次系统发送机230和接收机220，主系统发送机210和次系统发送机230之间部署反向散射通信设备240，主系统发送机210和次系统发送机230之间存在障碍物250。

在次系统发送机230需要使用共享频段与接收机220进行通信时，可以通过反向散射通信设备240增强频谱感知结果，使得次系统发送机230检测到主系统发送机210的频谱使用情况。在主系统发送机210没有使用共享频段的情况下，次系统发送机230使用共享频段与接收机220进行通信；以及，在主系统发送机210使用共享频段的情况下，次系统发送机230保持静默状态。

需要说明的是，图2所示的频谱共享系统的系统架构图中，主系统的接收机与次系统的接收机是相同的，均为接收机220，在一些实施例中，主系统的接收机可以与次系统的接收机不同，本公开实施例对此不做限定。另外，图2中反向散射通信设备的数量为示例性的，可以根据实际需求部署。

图3示出了本公开一实施例的一种基于频谱共享系统的通信方法的流程图。图3所示的通信方法可以应用于图2所示的频谱共享系统。其中，频谱共享系统包括主系统、次系统和一个或多个反向散射通信设备。

如图3所示，基于频谱共享系统的通信方法具体可以包括以下步骤。

步骤S310，在次系统需要采用共享频段进行通信的情况下，次系统通过控制一个或多个反向散射通信设备，检测主系统的共享频段占用状态。

本公开实施例中，存在一个或多个反向散射通信设备，次系统与每个反向散射通信设备连接。

反向散射通信技术是一种无需有源发射机而实现信号传输与编码的无线技术。类似于雷达原理，电磁波在到达物体表面时有一部分会被反射，被反射信号的强弱取决于此物体的形状、材质与距离，从雷达的角度讲，每个物体有其雷达截面，通过改变其雷达截面实现对反射信号的调制。反向散射发射机调制接收到的射频信号以传输数据，而无须自己生成射频信号。

本公开实施例中，反向散射通信设备包括接收单元和反射单元，接收单元可以接收主系统发送机发射的信号，反射单元可以调制接收到的信号，将调制后的信号反射到次系统发送机。

在步骤S310中，如果次系统需要采用共享频段进行通信，次系统可以通过控制一个或多个反向散射通信设备，检测出主系统的共享频段使用情况。具体的，次系统发送机可以控制一个或多个反向散射通信设备的开关以及电磁单元参数，以通过反向散射通信设备检测出主系统是否在使用共享频段。

在本公开一些实施例中，一个或多个反向散射通信设备是根据次系统的位置信息部署的。

具体的，可以在次系统发送机的周围部署一个或多个反向散射通信设备，以通过部署的反向散射通信设备辅助次系统发送机检测主系统的频谱使用情况。其中，次系统发送机的周围可以是与次系统发送机之间的距离在预设范围内，如距离次系统发送机50米的范围内部署反向散射通信设备。

在本公开一些实施例中，一个或多个反向散射通信设备的数量是根据各个反向散射通信设备的频谱感知增益值、次系统的能量检测阈值和预设噪声功率计算的。

反向散射通信设备的数量与反向散射通信设备的频谱感知增益值、次系统的能量检测阈值和预设噪声功率有关。具体为，所有反向散射通信设备叠加的信号需要达到次系统发送机能量检测最小的阈值。

例如，当没有反向散射通信设备部署时，次系统检测不到主系统的频谱使用情况，默认设置背景噪声为基站底噪声-120dBm(即预设噪声功率)，如果次系统的能量检测阈值为-115dBm，而每个反向散射通信设备可以增强3dB信号(即每个反向散射通信设备的频谱感知增益值为3dB)，则至少需要在次系统发送机周围部署2个反向散射通信设备，以增强次系统的频谱感知能力。

在本公开一些实施例中，次系统的激励源工作频段范围与主系统的激励源工作频段范围相同；以及，反向设备通信设备的激励源与反向设备通信设备的反向散射天线匹配。

本公开实施例中，次系统的激励源工作频段范围与主系统的激励源工作频段范围相同，也即，次系统与主系统均使用共享频段进行通信。

反向散射通信设备的激励源与反向散射天线匹配，如此可以确保反向散射通信设备采集的信息能够通过环境中的电磁波传输。

步骤S320，若主系统的共享频段占用状态为未占用，则次系统采用共享频段进行通信。

在步骤S320中，如果次系统发送机检测到主系统没有使用共享频段进行通信，那么次系统可以采用共享频段进行通信，即次系统发送机可以采用共享频段与接收机进行通信。以及，如果次系统发送机检测到主系统在使用共享频段，那么次系统保持静默。

本公开实施例提供的基于频谱共享系统的通信方法，该频谱共享系统包括主系统、次系统和反向散射通信设备，在次系统需要采用共享频段进行通信时，次系统可以通过控制反向散射通信设备，检测到主系统的共享频段使用情况，在主系统未使用共享频谱时，次系统可以使用共享频段进行通信。可见，该通信方法能够通过一个或多个反向散射通信设备辅助频谱感知，解决采用单节点感知导致次系统检测出的主系统频谱使用情况的准确性较低的问题，提升主系统频谱使用情况的检测准确性，进而提升频谱利用率。

为了便于理解，接下来结合附图4至附图5对本公开实施例的基于频谱共享系统的通信方法进行更加详细的说明。

图4示出了本公开实施例的检测主系统的共享频段占用状态的流程图。图4示出了在次系统需要采用共享频段进行通信的情况下，次系统通过控制一个或多个反向散射通信设备检测主系统的共享频段占用状态的具体步骤。

在图4实施例中，上述图3实施例中的步骤S310可以进一步包括以下步骤。

步骤S311，在次系统需要采用共享频段进行通信的情况下，次系统采用预设频谱感知算法，检测主系统的共享频段占用状态，获得检测所需时间。

步骤S312，若次系统未检测到主系统的共享频段占用状态，或者检测所需时间大于预设时间阈值，则次系统控制一个或多个反向散射通信设备中的目标个数的反向散射通信设备开启，通过开启的反向散射通信设备检测主系统的共享频段占用状态。

其中，预设频谱感知算法可以包括以下至少一项：能量检测算法、匹配滤波器检测算法和循环平稳检测算法。

在次系统发送机需要采用共享频段与接收机进行通信时，次系统发送机可以采用能量检测算法、匹配滤波器检测算法和循环平稳检测算法中的至少一项，检测主系统发送机是否采用共享频段与接收机进行通信，获取检测需要的时间以及检测结果。

如果次系统发送机通过预设频谱感知算法没有检测到主系统的共享频段占用状态，或者说，次系统发送机通过预设频谱感知算法检测主系统的共享频段占用状态所需要的时间超过预设时间阈值，那么次系统控制目标个数的反向散射通信设备开启，以通过开启的反向散射通信设备辅助检测主系统发送机是否采用共享频段与接收机进行通信。

在本公开一些实施例中，在次系统控制一个或多个反向散射通信设备中的目标个数的反向散射通信设备开启之前，基于频谱共享系统的通信方法还可以包括：次系统获取采用预设频谱感知算法检测主系统的共享频段占用状态得到的检测数据；次系统根据检测数据和各个反向散射通信设备的频谱感知增益值，计算目标个数。

如果次系统发送机通过预设频谱感知算法没有检测到主系统的共享频段占用状态，或者说，次系统发送机通过预设频谱感知算法检测主系统的共享频段占用状态所需要的时间超过预设时间阈值，那么次系统发送机可以获取到通过预设频谱感知算法进行检测得到的检测数据，然后根据检测数据和每个反向散射通信设备的频谱感知增益值，计算目标个数，即需要开启的反向散射通信设备的个数。其中，检测数据可以包括次系统发送机的频谱感知能力。

本公开实施例中，在次系统发送机通过预设频谱感知算法无法检测主系统共享频段使用情况或者检测所需时间超过预设时间阈值的情况下，次系统发送机可以控制目标个数的反向散射通信设备开启，使得开启的反向散射通信设备可以辅助检测主系统的共享频段使用情况。以及，次系统发送机可以根据检测数据和每个反向散射通信设备的频谱感知增益值，计算需要开启的反向散射通信设备的个数。

在本公开一些实施例中，在通过开启的反向散射通信设备检测主系统的共享频段占用状态之后，基于频谱共享系统的通信方法还可以包括：若次系统通过预设频谱感知算法检测到主系统的共享频段占用状态，则次系统控制开启的反向散射通信设备关闭；若次系统发送机通过预设频谱感知算法进行检测所需时间减少，则次系统控制开启的反向散射通信设备中的部分关闭；以及，若次系统发送机通过预设频谱感知算法进行检测所需时间增加，则次系统控制一个或多个反向散射通信设备中的开启的反向散射通信设备之外的反向散射通信设备开启。

也就是说，次系统发送机可以动态控制反向散射通信设备的开启或关闭。在开启目标个数的反向散射通信设备后，如果检测到次系统发送机可以通过预设频谱感知算法检测到主系统的共享频段占用状态，那么次系统发送机可以控制开启的反向散射通信设备关闭。

在开启目标个数n1的反向散射通信设备后，如果检测到次系统发送机通过预设频谱感知算法检测主系统的共享频段占用状态所需要的时间减少了，也即，次系统发送机的频谱感知能力提升了，那么次系统发送机可以控制开启的反向散射通信设备中的部分反向散射通信设备关闭。具体的，可以根据提升后的次系统发送机的频谱感知能力和每个反向散射通信设备的频谱增益值计算需要开启的反向散射通信设备的新的目标个数n2，然后用目标个数n1减去新的目标个数n2，得到需要关闭的反向散射通信设备的个数n3，次系统发送机需要控制开启的n1个反向散射通信设备中的n3个反向散射通信设备关闭。

在开启目标个数n1的反向散射通信设备后，如果检测到次系统发送机通过预设频谱感知算法检测主系统的共享频段占用状态所需要的时间增加了，也即，次系统发送机的频谱感知能力降低了，那么次系统发送机可以控制未开启的反向散射通信设备开启。具体的，可以根据降低后的次系统发送机的频谱感知能力和每个反向散射通信设备的频谱增益值计算需要开启的反向散射通信设备的新的目标个数n4，然后用新的目标个数n4减去目标个数n1，得到需要新开启的反向散射通信设备的个数n5，次系统发送机需要再控制n5反向散射通信设备开启，也即次系统一共需要控制n4个反向散射通信设备开启。

本公开实施例中，次系统发送机可以根据通过预设频谱感知算法检测主系统共享频段使用情况的检测结果、检测所需时间、检测数据(次系统发送机的频谱感知能力)以及每个反向散射通信设备的频谱增益值，动态反向散射通信设备开启或关闭，如此能够确保可以通过开启的反向散射通信设备辅助次系统发送机检测出主系统的共享频段使用情况，并且可以控制开启的反向散射通信设备的数量，无需开启多余的反向散射通信设备，避免反向散射通信设备的资源浪费。

在本公开一些实施例中，在次系统控制一个或多个反向散射通信设备中的目标个数的反向散射通信设备开启之后，基于频谱共享系统的通信方法还可以包括：次系统调整开启的反向散射通信设备的电磁单元参数，以控制开启的反向散射通信设备的射频反射信号的信息。

次系统发送机控制目标个数的反向散射通信设备开启后，还可以调整这些开启的反向散射通信设备的电磁单元参数，如调整相位或幅度，如此可以调整反向散射通信设备的反射单元要反射的信号方向或信号幅度。由于反向散射通信设备的反射单元将信号反射到次系统，因此调整反射单元要反射的信号方向或信号幅度，能够使得次系统发送机能够更好的接收到反射单元反射的信号，进而能够提升主系统频谱使用情况的检测准确性。

在本公开一些实施例中，基于频谱共享系统的通信方法还可以包括：在次系统进行通信时，次系统根据开启的反向散射通信设备的射频接收信号，计算次系统与开启的反向散射通信设备之间的第一统计信道信息、和主系统与开启的反向散射通信设备之间的第二统计信道信息；次系统根据第一统计信道信息和第二统计信道信息，调整开启的反向散射通信设备的电磁单元参数。

次系统发送机与接收机采用共享频段进行通信时，次系统发送机可以根据开启的反向散射通信设备的射频接收信号，计算次系统发送机与开启的反向散射通信设备之间的第一统计信道信息、以及主系统发送机与开启的反向散射通信设备之间的第二统计信道信息，然后根据第一统计信道信息和第二统计信道信息，调整开启的反向散射通信设备的电磁单元参数，如相位或幅度，如此可以增强主系统发送机与次系统发送机之间的等效信道增益。

在本公开一些实施例中，基于频谱共享系统的通信方法还可以包括：次系统根据反向散射通信设备中存储的主系统的参数信息，预测主系统的共享频段占用状态。其中，主系统的参数信息包括以下至少一项：主系统的通信时间、主系统的占用带宽信息和主系统进行通信时的数据量。

本公开实施例中，反向散射通信设备具备信息收集功能。具体的，在主系统通信时，反向散射通项公式合并可以记录主系统通信时的通信时间、占用带宽以及通信数据量，并进行存储。这样，次系统需要进行通信时，可以从反向散射通信设备获取其存储的和主系统通信相关的信息，根据获取的信息预测主系统的共享频段使用情况。

在本公开一些实施例中，反向散射通信设备具备自启动功能，用于在次系统不满足最低信噪比感知要求的情况下自启动；以及，基于频谱共享系统的通信方法还可以包括：在次系统满足最低信噪比感知要求的情况下，次系统控制自启动的反向散射设备关闭。

其中，次系统不满足最低信噪比感知要求是指主系统发送机与次系统发送机之间不存在障碍物的情况下，次系统发送机无法检测到主系统的共享频段使用情况；次系统满足最低信噪比感知要求是指主系统发送机与次系统发送机之间不存在障碍物的情况下，次系统发送机可以检测到主系统的共享频段使用情况。

反向散射通信设备可以在次系统发送机不满足最低信噪比感知要求的情况下自行启动，当次系统发送机可以满足最低信噪比感知要求时，次系统发送机可以控制自行启动的反向散射通信设备关闭。其中，可以预先配置一个或多个反向散射通信设备中的指定数量的反向散射通信设备在次系统发送机不满足最低信噪比感知要求的情况下自行启动，指定数量可以根据最低信噪比感觉要求和每个反向散射通信设备的频谱增益值计算得到。

本公开实施例中，反向散射通信设备具备自启动功能，如此在次系统发送机无法正常感知主系统工作时能够自启动，以辅助次系统发送机检测出主系统的共享频谱使用情况，进而判断是否可以进行通信。

下面列举具体实施例，来对本公开实施例中提供的基于频谱共享系统的通信方法进行说明。

图5示出了本公开又一实施例的一种基于频谱共享系统的通信方法的流程图。其中，频谱共享系统包括主系统、次系统和一个或多个反向散射通信设备。主系统包括主系统发送机和主系统接收机，次系统包括次系统发送机和次系统接收机，以及主系统接收机和次系统接收机可以是同一接收机，也可以是不同接收机。次系统的激励源工作频段范围与主系统的激励源工作频段范围相同，即次系统与主系统均采用共享频段进行通信；以及，反向设备通信设备的激励源与反向设备通信设备的反向散射天线匹配。

如图5所示，基于频谱共享系统的通信方法具体可以包括以下步骤。

步骤S501，根据各个反向散射通信设备的频谱感知增益值、次系统的能量检测阈值和预设噪声功率计算得到需要部署的反向散射通信设备的数量k，将k个反向散射通信设备部署在次系统发送机的周围，如距离次系统发送机50米的范围内。

步骤S502，在次系统需要采用共享频段进行通信的情况下，次系统发送机采用预设频谱感知算法，检测主系统的共享频段占用状态，获得检测所需时间。其中，预设频谱感知算法可以包括以下至少一项：能量检测算法、匹配滤波器检测算法和循环平稳检测算法。

步骤S503，若次系统发送机采用预设频谱感知算法未检测到主系统的共享频段占用状态，或者检测所需时间大于预设时间阈值，则获取次系统的频谱感知能力，根据次系统的频谱感知能力和各个反向散射通信设备的频谱感知增益值，计算目标个数m，即需要开启的反向散射通信设备的数量。

步骤S504，次系统发送机控制k个反向散射通信设备中的m个反向散射通信设备开启，通过开启的m个反向散射通信设备检测主系统的共享频段占用状态。

步骤S505，若主系统的共享频段占用状态为未占用，则次系统发送机采用共享频段与次系统接收机进行通信。

步骤S506，在次系统进行通信时，次系统发送机根据开启的m个反向散射通信设备的射频接收信号，计算次系统发送机与开启的m个反向散射通信设备之间的第一统计信道信息、和主系统发送机与开启的m个反向散射通信设备之间的第二统计信道信息，根据第一统计信道信息和第二统计信道信息，调整开启的m个反向散射通信设备的电磁单元参数。

步骤S507，若主系统的共享频段占用状态为占用，则次系统保持静默状态。

需要说明的是，在步骤S502之后，若次系统发送机采用预设频谱感知算法检测到主系统的共享频段占用状态，或者检测所需时间小于等于预设时间阈值，如果主系统的共享频段占用状态为未占用，则次系统发送机采用共享频段与次系统接收机进行通信，如果主系统的共享频段占用状态为占用，则次系统保持静默状态。以及，在步骤S504的次系统发送机控制k个反向散射通信设备中的m个反向散射通信设备开启之后，次系统发送机可以控制开启的m个反向散射通信设备的电磁单元参数，如此可以调整开启的m个反向散射通信设备的反射单元要反射的信号方向或信号幅度。并且，次系统发送机可以根据其自身的频谱感知能力的变化动态调整开启或关闭反向散射通信设备。

还有，反向散射通信设备具备信息收集功能。具体的，在主系统通信时，反向散射通项公式合并可以记录主系统通信时的通信时间、占用带宽以及通信数据量，并进行存储。这样，次系统需要进行通信时，可以从反向散射通信设备获取其存储的和主系统通信相关的信息，根据获取的信息预测主系统的共享频段使用情况。

另外，反射散射通信设备具备自启动功能。具体的，反向散射通信设备可以在次系统发送机不满足最低信噪比感知要求的情况下自行启动，当次系统发送机可以满足最低信噪比感知要求时，次系统发送机可以控制自行启动的反向散射通信设备关闭。其中，可以预先配置k个反向散射通信设备中的s个反向散射通信设备在次系统发送机不满足最低信噪比感知要求的情况下自行启动，可以根据最低信噪比感觉要求和每个反向散射通信设备的频谱增益值计算得到s。

可见，本公开实施例的基于频谱共享系统的通信方法能够通过一个或多个反向散射通信设备辅助频谱感知，解决采用单节点感知导致次系统检测出的主系统频谱使用情况的准确性较低的问题，提升主系统频谱使用情况的检测准确性，进而提升频谱利用率。

基于同一发明构思，本公开实施例提供了一种频谱共享系统，如下面的实施例所述。

本公开实施例提供一种频谱共享系统，该频谱共享系统可以包括主系统、次系统和一个或多个反向散射通信设备，次系统与反向散射通信设备连接。

其中，次系统可用于：在次系统需要采用共享频段进行通信的情况下，通过控制一个或多个反向散射通信设备，检测主系统的共享频段占用状态；若主系统的共享频段占用状态为未占用，则采用共享频段进行通信。

在本公开一些实施例中，次系统还可用于：在次系统需要采用共享频段进行通信的情况下，采用预设频谱感知算法，检测主系统的共享频段占用状态，获得检测所需时间；若次系统未检测到主系统的共享频段占用状态，或者检测所需时间大于预设时间阈值，则控制一个或多个反向散射通信设备中的目标个数的反向散射通信设备开启，通过开启的反向散射通信设备检测主系统的共享频段占用状态。

在本公开一些实施例中，次系统还可用于：获取采用预设频谱感知算法检测主系统的共享频段占用状态得到的检测数据；根据检测数据和各个反向散射通信设备的频谱感知增益值，计算目标个数。

在本公开一些实施例中，次系统还可用于：调整开启的反向散射通信设备的电磁单元参数，以控制开启的反向散射通信设备的射频反射信号的信息。

在本公开一些实施例中，次系统还可用于：在次系统进行通信时，根据开启的反向散射通信设备的射频接收信号，计算次系统与开启的反向散射通信设备之间的第一统计信道信息、和主系统与开启的反向散射通信设备之间的第二统计信道信息；次系统根据第一统计信道信息和第二统计信道信息，调整开启的反向散射通信设备的电磁单元参数。

在本公开一些实施例中，次系统还可用于：根据反向散射通信设备中存储的主系统的参数信息，预测主系统的共享频段占用状态；其中，主系统的参数信息包括以下至少一项：主系统的通信时间、主系统的占用带宽信息和主系统进行通信时的数据量。

在本公开一些实施例中，反向散射通信设备具备自启动功能，用于在次系统不满足最低信噪比感知要求的情况下自启动；以及，次系统还可用于：在次系统满足最低信噪比感知要求的情况下，控制自启动的反向散射设备关闭。

在本公开一些实施例中，一个或多个反向散射通信设备的数量是根据各个反向散射通信设备的频谱感知增益值、次系统的能量检测阈值和预设噪声功率计算的。

在本公开一些实施例中，一个或多个反向散射通信设备是根据次系统的位置信息部署的。

在本公开一些实施例中，反向散射通信设备的激励源工作频段范围与主系统的激励源工作频段范围相同；以及，反向设备通信设备的激励源与反向设备通信设备的反向散射天线匹配。

由于该频谱共享系统实施例解决问题的原理与上述方法实施例相似，因此该频谱共享系统实施例的实时可以参见上述方法实施例的实施，重复之处不再赘述。

图6示出了本公开实施例中一种电子设备的结构框图。需要说明的是，图6示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图6所示，电子设备600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还存储有电子设备600操作所需的各种程序和数据。CPU 601、ROM 602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)601执行时，执行本公开的系统中限定的上述功能。

需要说明的是，本公开所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、终端设备或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、终端设备或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、终端设备或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括发送单元、获取单元、确定单元和第一处理单元。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，发送单元还可以被描述为“向所连接的服务端发送图片获取请求的单元”。

作为另一方面，本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现如下述实施例中所述的方法。例如，所述的电子设备可以实现如图3所示的各个步骤。

根据本公开的一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述实施例的各种可选实现方式中提供的方法。

需要理解的是，在本公开附图中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (13)

1.一种基于频谱共享系统的通信方法，其特征在于，所述频谱共享系统包括：主系统、次系统和一个或多个反向散射通信设备，所述次系统与所述反向散射通信设备连接；所述方法包括：

在所述次系统需要采用共享频段进行通信的情况下，所述次系统通过控制所述一个或多个反向散射通信设备，检测所述主系统的共享频段占用状态；

若所述主系统的共享频段占用状态为未占用，则所述次系统采用所述共享频段进行通信。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述次系统需要采用共享频段进行通信的情况下，所述次系统通过控制所述一个或多个反向散射通信设备，检测所述主系统的共享频段占用状态，包括：

在所述次系统需要采用所述共享频段进行通信的情况下，所述次系统采用预设频谱感知算法，检测所述主系统的共享频段占用状态，获得检测所需时间；

若所述次系统未检测到所述主系统的共享频段占用状态，或者所述检测所需时间大于预设时间阈值，则所述次系统控制所述一个或多个反向散射通信设备中的目标个数的反向散射通信设备开启，通过开启的反向散射通信设备检测所述主系统的共享频段占用状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述次系统控制所述一个或多个反向散射通信设备中的目标个数的反向散射通信设备开启之前，所述方法还包括：

所述次系统获取采用所述预设频谱感知算法检测所述主系统的共享频段占用状态得到的检测数据；

所述次系统根据所述检测数据和各个所述反向散射通信设备的频谱感知增益值，计算所述目标个数。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述次系统控制所述一个或多个反向散射通信设备中的目标个数的反向散射通信设备开启之后，所述方法还包括：

所述次系统调整所述开启的反向散射通信设备的电磁单元参数，以控制所述开启的反向散射通信设备的射频反射信号的信息。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述次系统进行通信时，所述次系统根据所述开启的反向散射通信设备的射频接收信号，计算所述次系统与所述开启的反向散射通信设备之间的第一统计信道信息、和所述主系统与所述开启的反向散射通信设备之间的第二统计信道信息；

所述次系统根据所述第一统计信道信息和所述第二统计信道信息，调整所述开启的反向散射通信设备的电磁单元参数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述次系统根据所述反向散射通信设备中存储的所述主系统的参数信息，预测所述主系统的共享频段占用状态；其中，所述主系统的参数信息包括以下至少一项：所述主系统的通信时间、所述主系统的占用带宽信息和所述主系统进行通信时的数据量。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反向散射通信设备具备自启动功能，用于在所述次系统不满足最低信噪比感知要求的情况下自启动；

以及，所述方法还包括：在所述次系统满足所述最低信噪比感知要求的情况下，所述次系统控制自启动的反向散射设备关闭。

8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，所述一个或多个反向散射通信设备的数量是根据各个所述反向散射通信设备的频谱感知增益值、所述次系统的能量检测阈值和预设噪声功率计算的。

9.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，所述一个或多个反向散射通信设备是根据所述次系统的位置信息部署的。

10.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，所述次系统的激励源工作频段范围与所述主系统的激励源工作频段范围相同；以及，所述反向设备通信设备的激励源与所述反向设备通信设备的反向散射天线匹配。

11.一种频谱共享系统，其特征在于，所述频谱共享系统包括：主系统、次系统和一个或多个反向散射通信设备，所述次系统与所述反向散射通信设备连接；

其中，所述次系统用于：在所述次系统需要采用共享频段进行通信的情况下，通过控制所述一个或多个反向散射通信设备，检测所述主系统的共享频段占用状态；若所述主系统的共享频段占用状态为未占用，则采用所述共享频段进行通信。

12.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，配置为存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至10中任一项所述的方法。

13.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，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至10中任一项所述的方法。