基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配系統(tǒng)，主要由基站中心處理器、射頻前端、基帶處理模塊、基站通信機、認知中心處理器、認知通信機和認知用戶組成；射頻前端的數(shù)據輸出端與基帶處理模塊相連；基站中心處理器分別連接射頻前端的射頻前端本振、基帶處理模塊和基站通信機；認知中心處理器分別連接認知用戶的認知用戶本振和認知通信機；基站通信機與認知通信機通過天線相連。本實用新型能對DVB-T頻段全頻段檢測，自適應的切換頻段，準確實時的找出空閑頻段并分配給各個認知用戶使用。在此基礎上，本實用新型還能檢測到授權用戶的出現(xiàn)并使認知用戶及時退出并切換到其他空閑頻段。
【專利說明】基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及通信【技術領域】，具體涉及一種基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]當前，無線通信設備迅速增加，可用于無線通信的頻譜資源卻日趨稀少，頻譜資源已愈加珍貴。但在授權頻段卻存在大量的“頻譜空洞”，這些“頻譜空洞”在大部分時間中沒有授權用戶使用，如何利用這些“頻譜空洞”便成為一個研究熱點。認知無線電頻譜檢測技術因此應運而生，該技術允許未授權用戶(認知用戶)在授權用戶未使用“頻譜空洞”的情況下，可利用授權用戶頻段進行通信。如何檢測授權用戶未使用的空閑頻段就成為一個重要的研究點，同時在檢測到空閑頻段后，如何將這些空閑頻段分配給需要通信的認知用戶也十分重要。DVB-T是指數(shù)字地面電視廣播系統(tǒng)標準，其頻段范圍為50?878Mhz，DVB-T頻段往往只在某一時段被占用，某些頻段長時間得不到充分的利用。因此，在不干擾DVB-T頻段授權用戶的情況下，將空閑頻段充分利用起來，能很大程度上提高頻譜利用率。
實用新型內容
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配系統(tǒng)，其能對DVB-T頻段全頻段檢測，自適應的切換頻段，準確實時的找出空閑頻段并分配給各個認知用戶使用。在此基礎上，本實用新型還能檢測到授權用戶的出現(xiàn)并使認知用戶及時退出并切換到其他空閑頻段。
[0004]為解決上述問題，本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0005]基于上述方法所設計的基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配系統(tǒng)，主要由基站中心處理器、射頻前端、基帶處理模塊、基站通信機、認知中心處理器、認知通信機和認知用戶組成；射頻前端的數(shù)據輸出端與基帶處理模塊相連；基站中心處理器分別連接射頻前端的射頻前端本振、基帶處理模塊和基站通信機；認知中心處理器分別連接認知用戶的認知用戶本振和認知通信機；基站通信機與認知通信機通過天線相連。
[0006]上述方案中，所述射頻前端主要由射頻天線、前低通濾波器、低噪聲放大器、衰減器、第二級放大器、混頻器、射頻前端本振、后低通濾波器和自動增益控制器順序連接組成；射頻天線的輸出端連接前低通濾波器的輸入端；前低通濾波器的輸出端連接低噪聲放大器的輸入端；低噪聲放大器的輸出端經衰減器與第二級放大器的輸入端相連；第二級放大器的輸出端連接混頻器的一輸入端，基站中心處理器經射頻前端本振連接混頻器的另一輸入端；混頻器的輸出端分為1、Q兩路輸出端，1、Q兩路輸出端各經后低通濾波器和自動增益控制器后，與基帶處理模塊的一路輸入端相連。
[0007]上述方案中，所述基帶處理模塊內設有空閑頻段頻譜池存儲器和已分配頻段頻譜池存儲器。
[0008]上述方案中，所述1、Q兩路輸出端各接有2級自動增益控制器，接1、Q兩路輸出端各連接第一級自動增益放大器的輸入端，第一級自動增益放大器的輸出端經后低通濾波器與第二級自動增益放大器的輸入端相連。
[0009]上述方案中，所述認知通信機和基站通信機均為2.4G通信機。
[0010]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0011]1、該頻譜檢測分配系統(tǒng)的射頻前端采用零中頻結構，只需通過中心處理器控制本振輸出不同頻率便可將不同頻點直接混頻到基帶，相比二次變頻結構減少了很多元器件，節(jié)省了成本，提高了系統(tǒng)集成度；同時也解決了二次變頻存在的鏡像干擾問題。
[0012]2、采用了兩個頻譜池，可以自動讀出哪些頻段空閑，哪些頻段被認知用戶和授權用戶占用，頻譜池可以自動更新。根據頻譜池內的空閑頻段進行動態(tài)頻譜分配，多個認知用戶之間便可進行通信；在授權用戶返回后，基站能迅速檢測到授權用戶并通知認知用戶及時退出頻段并切換到其他空閑頻段。
[0013]3、充分利用了現(xiàn)有的能量檢測算法和循環(huán)前綴檢測算法的特性，在不同的情況下選擇不同的檢測方法，不僅能提高檢測精度，還能有效的節(jié)省檢測時間。
[0014]4、認知用戶在需要通信前無需進行頻譜檢測，只需要發(fā)起請求便可接收到來自基站發(fā)送的空閑頻段信息，延長了認知用戶的通信時間，從而提高了對空閑頻譜的利用率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配系統(tǒng)的整體框圖。
[0016]圖2是射頻前端的連接框圖。

【具體實施方式】
[0017]基于上述方法所設計的基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配系統(tǒng)，如圖1所示，主要由基站中心處理器、射頻前端、基帶處理模塊、基站通信機、認知中心處理器、認知通信機和認知用戶組成。射頻前端的數(shù)據輸出端與基帶處理模塊相連；基站中心處理器分別連接射頻前端的射頻前端本振、基帶處理模塊和基站通信機；認知中心處理器分別連接認知用戶的認知用戶本振和認知通信機；基站通信機與認知通信機通過天線相連。
[0018]射頻前端采用零中頻結構將射頻信號搬移到零頻，如圖2所示，射頻前端主要由射頻天線、前低通濾波器、低噪聲放大器、衰減器、第二級放大器、混頻器、射頻前端本振、后低通濾波器和自動增益控制器順序連接組成。射頻天線的輸出端連接前低通濾波器的輸入端；前低通濾波器的輸出端連接低噪聲放大器的輸入端；低噪聲放大器的輸出端經衰減器與第二級放大器的輸入端相連；第二級放大器的輸出端連接混頻器的一輸入端，基站中心處理器經射頻前端本振連接混頻器的另一輸入端；混頻器的輸出端分為1、Q兩路輸出端:其中I路輸出端連接I路第一級自動增益放大器的輸入端，I路第一級自動增益放大器的輸出端經I路后低通濾波器與I路第二級自動增益放大器的輸入端相連；Q路輸出端連接Q路第一級自動增益放大器的輸入端，Q路第一級自動增益放大器的輸出端經Q路后低通濾波器與Q路第二級自動增益放大器的輸入端相連。射頻天線接收DVB-T頻段信號，通過低噪聲放大器進行線性放大，低噪聲放大器采用MAX2130，工作范圍為50?878Mhz，能覆蓋DVB-T全頻段；接收信號經衰減器和第二級放大器后與本振頻率進行混頻，射頻前端本振采用鎖相環(huán)與單片機組成，鎖相環(huán)采用ADF4351，其輸出頻率范圍為35MHz) 4400MHz，通過單片機向鎖相環(huán)內部寫入相應的寄存器值，便可改變鎖相環(huán)的輸出頻率；基站中心處理器控制本振輸出相應的本振頻率與射頻信號混頻，將各個子頻段的中頻點混頻到零中頻處,混頻器采用ADL5387芯片，工作頻率范圍為30MHz) 2GHz，可以進行直接下變頻調制，本振頻率與射頻信號混頻后產生的I/Q兩路基帶信號，I/Q兩路基帶信號各通過一 4M的低通濾波器經自動增益控制后將信號送入基帶處理模塊。
[0019]基帶處理模塊則由一個雙通道的模數(shù)轉換器和數(shù)字芯片F(xiàn)PGA組成，射頻接收模塊的輸出端連接模數(shù)轉換器的輸入端，模數(shù)轉換器輸出端接FPGA的輸入端。模數(shù)轉換器采用AD9248芯片，該芯片是14位雙通道AD轉換芯片；I/Q兩路信號經AD轉換后轉換為數(shù)字基帶信號；數(shù)字芯片F(xiàn)PGA選用ALTERA公司的CycloneII EP2C8Q240C8N芯片為核心，數(shù)字基帶信號進入FPGA后對其進行數(shù)字處理。FPGA內部的數(shù)字處理器對各個輸入子頻段進行頻譜檢測，判斷子頻段是否空閑，是否有授權用戶信號。即數(shù)字芯片內部加載有能量檢測算法和循環(huán)前綴算法。能量檢測算法能夠通過設定能量門限值來檢測頻段，用于檢測未被認知用戶占用的頻段。循環(huán)前綴算法是根據DVB-T信號特征而生成的算法，專門用于檢測DVB-T信號，在被認知用戶占用的頻段，采用循環(huán)前綴算法能夠檢測出是否有授權用戶重新占用該頻段，若檢測出授權用戶則認知用戶便立刻停止占用該頻段，避免對授權用戶的干擾。
[0020]認知通信機和基站通信機均為2.4G通信機?；?.4G通信機根據認知用戶的數(shù)量廣播頻譜池內的空閑頻段。認知2.4G通信機接收空閑頻段信息并傳輸給認知中心處理器。
[0021]基站中心處理器主要負責①控制本振輸出頻率的改變反饋基帶處理結果，并根據結果選擇不同處理方式；③構建頻譜池；④控制2.4G通信機廣播空閑頻段。認知中心處理器負責向基站中心處理器發(fā)送通信請求，接收來自基站的空閑頻段信息并通過控制認知用戶本振來控制認知用戶進行通信。
[0022]基站中心處理器內的頻譜池包括空閑頻段頻譜池(即I號頻譜池)和已分配頻段頻譜池(即2號頻譜池)。I號頻譜池通過接收基帶處理模塊的信息并進行判決，將所有空閑頻段放入其中。2號頻譜池放置所有已分配即認知用戶占用的頻段。每當分配空閑頻段時，從I號頻譜池中廣播出對應認知用戶數(shù)量的空閑頻段，同時將這些空閑頻段移至2號頻譜池，I號頻譜池內部不保留這些頻段信息。
【權利要求】
1.基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配系統(tǒng)，其特征在于:主要由基站中心處理器、射頻前端、基帶處理模塊、基站通信機、認知中心處理器、認知通信機和認知用戶組成；射頻前端的數(shù)據輸出端與基帶處理模塊相連；基站中心處理器分別連接射頻前端的射頻前端本振、基帶處理模塊和基站通信機；認知中心處理器分別連接認知用戶的認知用戶本振和認知通信機；基站通信機與認知通信機通過天線相連。
2.根據權利要求1所述的基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配系統(tǒng)，其特征在于:所述射頻前端主要由射頻天線、前低通濾波器、低噪聲放大器、衰減器、第二級放大器、混頻器、射頻前端本振、后低通濾波器和自動增益控制器順序連接組成；射頻天線的輸出端連接前低通濾波器的輸入端；前低通濾波器的輸出端連接低噪聲放大器的輸入端；低噪聲放大器的輸出端經衰減器與第二級放大器的輸入端相連；第二級放大器的輸出端連接混頻器的一輸入端，基站中心處理器經射頻前端本振連接混頻器的另一輸入端；混頻器的輸出端分為1、Q兩路輸出端，1、Q兩路輸出端各經后低通濾波器和自動增益控制器后，與基帶處理模塊的一路輸入端相連。
3.根據權利要求1所述的基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配系統(tǒng)，其特征在于:所述基帶處理模塊內設有空閑頻段頻譜池存儲器和已分配頻段頻譜池存儲器。
4.根據權利要求1所述的基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配系統(tǒng)，其特征在于:所述1、Q兩路輸出端各接有2級自動增益控制器，接1、Q兩路輸出端各連接第一級自動增益放大器的輸入端，第一級自動增益放大器的輸出端經后低通濾波器與第二級自動增益放大器的輸入端相連。
5.根據權利要求1所述的基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配系統(tǒng)，其特征在于:所述認知通信機和基站通信機均為2.4G通信機。
【文檔編號】H04W24/00GK203942536SQ201420386863
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月14日 優(yōu)先權日:2014年7月14日
【發(fā)明者】肖海林, 王成旭, 劉彩麗, 賀棟梁, 閆坤, 胡立坤 申請人:桂林電子科技大學