[發(fā)明專利]用于頻譜監(jiān)測的多頻段認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010121647.1
• 申請日: 2010-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN101795146A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳威;劉旭東;蘇金釗;周忠;趙沁平
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B1/707
• 分類號(hào): H04B1/707;H04N7/24
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 李新華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于頻譜檢測的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，更具體地，涉及頻譜檢測認(rèn)知無線電， 屬于認(rèn)知無線電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)是在認(rèn)知無線電(Cognitive?Radio，CR)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。認(rèn)知無線電最初提 出的目的是要解決無線頻譜資源緊張而已分配的頻譜利用率不高的問題。一方面在傳統(tǒng)的頻 譜管理方式下，大部分國家的無線電管理部門已經(jīng)將3GHz以下的頻率分配給不同的用戶， 因此隨著人們移動(dòng)無線業(yè)務(wù)需求的不斷增加，無線電資源將變得越來越稀缺。而另一方面， 由美國聯(lián)邦通信委員會(huì)(Federal?Communication?Commissions，F(xiàn)FC)的測試報(bào)告顯示在不同的 時(shí)間和空間內(nèi)已分配的頻譜利用率從15％到85％不等。

為了緩解當(dāng)前頻譜利用率低下與不斷增長的頻譜資源需求之間的矛盾，學(xué)術(shù)界提出了CR 的概念。認(rèn)知無線電通過感知頻率、時(shí)間和空間域等頻譜環(huán)境實(shí)現(xiàn)頻譜動(dòng)態(tài)共享，提供靈活 的頻譜利用，利用閑置頻譜進(jìn)行信號(hào)傳輸，以滿足商業(yè)、軍事、政府客戶不斷變化的需求。 目前CR的研究剛剛起步，很多觀點(diǎn)還沒有統(tǒng)一，甚至爭議很大，例如授權(quán)用戶懷疑CR用 戶頻譜檢測的可靠性，擔(dān)心通信可靠性受到CR用戶的威脅；另一方面目前提出的各種頻譜 檢測方法往往沒有機(jī)會(huì)在實(shí)際的系統(tǒng)上去驗(yàn)證。因此，一個(gè)具體的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以很好的說明 和驗(yàn)證CR的諸多問題，會(huì)對CR理論的研究和標(biāo)準(zhǔn)的確立積累經(jīng)驗(yàn)、提供參考。

目前較為流行和成熟的軟件無線電平臺(tái)是Eric?Blossom于2000年提出的GUN?Radio和 Ettus?Matt提出的通用軟件無線電外設(shè)(Universal?Software?Radio?Peripheral，USRP)，GUN Radio是一個(gè)開源的用于構(gòu)建軟件無線電平臺(tái)的軟件包，負(fù)責(zé)對從硬件平臺(tái)USRP接收到的數(shù) 字信號(hào)進(jìn)行處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)通過PC的顯示器或聲卡傳給外界。USRP包含一個(gè)母 版和若干子板，母版負(fù)責(zé)對來自子板的實(shí)時(shí)信號(hào)或IQ信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換最終傳輸?shù)絇C中。其可 以更換子板來實(shí)現(xiàn)對不同頻段的掃描，但是不能同時(shí)對多個(gè)頻段進(jìn)行掃描，而本發(fā)明可以同 時(shí)對三個(gè)頻段進(jìn)行掃描，更充分的利用頻譜資源。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)一種用于頻譜檢測的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其可以感知一定頻段內(nèi)的頻譜 資源的使用情況。通過對三個(gè)不同頻段進(jìn)行監(jiān)控，充分并有效的利用現(xiàn)有的頻譜資源。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

用于頻譜檢測的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征是，該節(jié)點(diǎn)的硬件由處理器、射頻模塊、存 儲(chǔ)器、顯示模塊和電源模塊組成，射頻模塊、存儲(chǔ)器、顯示模塊與處理器相連，電源模 塊為其它各個(gè)模塊提供電源。

處理器采用ARM公司的ARM1136J(F)-S微處理器內(nèi)核，配合適當(dāng)?shù)耐鈬娐罚? 建起整個(gè)節(jié)點(diǎn)的硬件平臺(tái)。通過處理器的I/O引腳可以實(shí)現(xiàn)RS232、SPI以及USB等通 用硬件標(biāo)準(zhǔn)接口，同時(shí)也可以通過處理器實(shí)現(xiàn)其硬件接口的驅(qū)動(dòng)程序，數(shù)據(jù)讀寫程序， 使得射頻設(shè)備接入認(rèn)知節(jié)點(diǎn)后可立即進(jìn)行相應(yīng)頻譜的掃描。

射頻模塊主要負(fù)責(zé)對三個(gè)頻段進(jìn)行感知與發(fā)送：

1.47MHz～910MHzVHF/UHF頻段中的TV信道的感知和發(fā)送

對于信號(hào)發(fā)送，將由認(rèn)知節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)DVB-H傳輸IP服務(wù)的傳輸系統(tǒng)。由微處理器對 感知到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的封裝然后發(fā)射出去。

對于信號(hào)接收，采用電視廣播接收器接收地面廣播和衛(wèi)星廣播的數(shù)字電視信號(hào)。本 發(fā)明利用硬件方式來實(shí)現(xiàn)DVB-H?MPE-FEC糾錯(cuò)機(jī)制，修復(fù)錯(cuò)誤及還原發(fā)送的數(shù)據(jù)。采 用Broadcom?BCM2940的移動(dòng)電視接收器。

2.433.05～434.79MHz和902～928MHz?ISM頻段的感知和發(fā)送

選用挪威Nordic?VLSI公司生產(chǎn)的nRF905單片射頻收發(fā)芯片。其可以工作于 433/868/915MHz三個(gè)ISM(工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué))頻段，并可以感知與探測相應(yīng)頻段上的頻 譜信息。

3.2.400～2.4835GHz?ISM頻段(ZigBee)的感知和發(fā)送

選用工作在2.4GHz的單芯片低電壓CC2420收發(fā)器。CC2420是TI-Chipcon公司推 出的首款符合2.4GHz?IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器，也是第一款適用于ZigBee產(chǎn)品 的RF器件。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：