[發(fā)明專利]基于地面數(shù)字電視廣播頻段的認(rèn)知頻譜感知裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310468656.1
• 申請(qǐng)日: 2013-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN103532643A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖海林;韓霄;濮錦勝;王麗元;閆坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B17/00
• 分類號(hào): H04B17/00;H04B1/04;H04B1/10
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于地面數(shù)字電視廣播（DVB-T）頻段的認(rèn)知頻譜感知裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著無(wú)線通信的飛速發(fā)展和應(yīng)用，頻譜資源貧乏的問(wèn)題日益嚴(yán)重。而傳統(tǒng)的固定頻譜分配方案為各個(gè)不同的無(wú)線通信系統(tǒng)分別分配專用頻段的分配體制下，作為無(wú)線及移動(dòng)通信重要承載的頻譜資源變得越來(lái)越稀缺。為了改變傳統(tǒng)的頻譜資源方式，在時(shí)域與空域上充分利用空閑頻譜資源，人們提出了認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)。

頻譜感知技術(shù)是認(rèn)知無(wú)線電的關(guān)鍵技術(shù)之一。它能夠使無(wú)線通信中發(fā)射機(jī)或接收機(jī)具有感知頻譜空洞并且合理利用頻譜空洞的功能，以實(shí)現(xiàn)高效靈活的頻譜資源配置和工作狀態(tài)調(diào)整，是解決頻譜利用率低下的最佳方案之一。因此，在通信系統(tǒng)中實(shí)施頻譜感知技術(shù)成為一種可行方案。對(duì)所需要頻段進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)的頻譜感知，檢測(cè)可以利用的頻譜空洞，為根據(jù)通信需求進(jìn)行頻率的選擇和切換奠定了基礎(chǔ)。所以，如何合理地將頻譜感知技術(shù)應(yīng)用到無(wú)線通信中，是未來(lái)通信發(fā)展的重點(diǎn)所在。

DVB-T是指數(shù)字地面電視廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，其頻段范圍為50Mhz-878Mhz,能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的電視信息傳送。在使用過(guò)程中，地面數(shù)字電視廣播往往只是使用其中的一部分頻段。在不干擾授權(quán)用戶的基礎(chǔ)上，如果能把處于空閑的頻段充分利用起來(lái)，將會(huì)極大的提高頻譜利用效率。地面數(shù)字電視廣播信號(hào)的頻譜感知技術(shù)能充分利用空閑頻譜信息，建立起可靠的通信信道，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高速率的通信服務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于地面數(shù)字電視廣播頻段的認(rèn)知頻譜感知裝置及方法，其具有地面數(shù)字電視廣播全頻段覆蓋、自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)頻譜切換模式、電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、操作智能、且容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

基于地面數(shù)字電視廣播頻段的認(rèn)知頻譜感知裝置，主要由掃描信道、發(fā)射信道和上位機(jī)組成；其中

掃描信道包括射頻接收天線、射頻接收模塊和第一基帶處理模塊；射頻接收天線連接在射頻接收模塊的輸入端上，射頻接收模塊的輸出端接至第一基帶處理模塊的輸入端；射頻接收模塊和第一基帶處理模塊分別與上位機(jī)相互連接；

發(fā)射信道包括射頻發(fā)射天線、射頻發(fā)射模塊和第二基帶處理模塊；第二基帶處理模塊的輸出端連接射頻發(fā)射模塊的輸入端，射頻發(fā)射天線連接在射頻發(fā)射模塊的輸出端上，上位機(jī)與射頻發(fā)射模塊相互連接。第一基帶處理模塊與第二基帶處理模塊相連接。

上述裝置中，所述射頻接收模塊主要由第一低通濾波器、低噪聲放大器、第一本振發(fā)生器、第一混頻器、帶通濾波器、第一功率放大器、第二本振發(fā)生器、第二混頻器和自動(dòng)增益放大器組成；射頻接收天線經(jīng)第一低通濾波器送入低噪聲放大器的輸入端，低噪聲放大器的輸出端連接第一混頻器的一個(gè)輸入端，上位機(jī)經(jīng)第一本振發(fā)生器連接第一混頻器的另一個(gè)輸入端，第一混頻器的輸出端經(jīng)帶通濾波器連接第一功率放大器的輸入端，第一功率放大器的輸出端連接第二混頻器的一個(gè)輸入端，第二本振發(fā)生器連接第二混頻器的另一個(gè)輸入端，第二混頻器的輸出端連接第一基帶處理模塊。

上述裝置中，所述射頻發(fā)射模塊主要由正交調(diào)制器、第二功率放大器、第三本振發(fā)生器、以及3個(gè)低通濾波器組成；上位機(jī)經(jīng)第三本振發(fā)生器連接正交調(diào)制器的控制端，正交調(diào)制器的I路信號(hào)輸入端經(jīng)第二低通濾波器連接第二基帶處理模塊的I路信號(hào)輸出端，正交調(diào)制器的Q路信號(hào)輸入端經(jīng)第三低通濾波器連接第二基帶處理模塊的Q路信號(hào)輸出端，正交調(diào)制器的輸出端經(jīng)第二功率放大器連接第四低通濾波器與射頻發(fā)射天線相連。

上述裝置中，所述第一基帶處理模塊由ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）與第一FPGA（第一可編程邏輯控制器）組成；射頻接收模塊將接收到的信號(hào)經(jīng)ADC轉(zhuǎn)換后送入第一FPGA，并在第一FPGA內(nèi)進(jìn)行頻譜感知算法運(yùn)算，判斷檢測(cè)頻段是否空閑。程序內(nèi)部采用兩種動(dòng)態(tài)頻譜切換模式。其與上位機(jī)進(jìn)行連接，由上位機(jī)選擇采用哪種動(dòng)態(tài)頻譜切換模式。所述第二基帶處理模塊由DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）與第二FPGA（第二可編程邏輯控制器）組成；該基帶處理包括一種或多種調(diào)制方案的處理。第二FPGA用于對(duì)認(rèn)知用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整后送入DAC變?yōu)槟M信號(hào)后經(jīng)射頻發(fā)射模塊發(fā)射出去。第一FPGA還與第二FPGA相連接。

根據(jù)權(quán)利要求上述認(rèn)知頻譜感知裝置而實(shí)現(xiàn)的一種基于地面數(shù)字電視廣播頻段的認(rèn)知頻譜感知方法，包括如下步驟：

①上位機(jī)控制射頻接收模塊的第一本振發(fā)生器依次以DVB-T頻段內(nèi)的每個(gè)子頻段即CH1、CH2、……、CHn所對(duì)應(yīng)的第一本振頻率值順序循環(huán)輸出；