本發(fā)明涉及無線電通信領域，特別涉及一種自適應通信接收上位機和一種自適應通信接收下位機。
背景技術：
：無線頻譜環(huán)境極為復雜，即使用戶已有授權信道，也會存在著被其他用戶部分占用或被鄰近信道頻譜泄露干擾等情況。隨著認知無線電技術的發(fā)展，基于認知的自適應通信技術被廣泛研究。在自適應通信中，發(fā)射機在傳輸數(shù)據(jù)前，會感知授權信道情況，并針對不同的信道環(huán)境和用戶需求，根據(jù)智能決策算法選擇合適的調制模式、傳輸符號率和傳輸信道位置，以實現(xiàn)通信性能的最優(yōu)化。發(fā)射機智能選擇發(fā)射模式，要求接收機能夠在未被告知相關參數(shù)的情況下自動感知發(fā)射機信號參數(shù)，以實現(xiàn)對發(fā)射信號的自適應接收。這對接收機的自適應參數(shù)估計與解調接收能力提出了極高的要求。但是目前，尚未發(fā)現(xiàn)具有類似功能的自適應接收機，或能實現(xiàn)類似功能的技術方案。技術實現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明提供了一種自適應通信接收上位機和下位機。本發(fā)明的技術方案如下：一種自適應通信接收下位機，下位機感知無線電頻譜信號，分析無線電頻譜信號中的有用信道信息，輸出有用信道信息；下位機接收上位機從有用信道信息中識別出的第一通信參數(shù)，將第一通信參數(shù)配置為目標無線電信號的通信參數(shù)后，接收和解調目標無線電信號，輸出目標無線電信號的解調數(shù)據(jù)。一種自適應通信接收上位機，接收由下位機從感知的無線電頻譜信號中分析得到的有用信道信息，識別出有用信道信息中的第一通信參數(shù)后，輸出第一通信參數(shù)。基于本發(fā)明所提供的自適應通信接收上位機和下位機，其中下位機識別無線電頻譜信號中的有用信道信息，上位機識別有用信道信息中的第一通信配置參數(shù)，并據(jù)此設置下位機的通信參數(shù)，從而自適應地接收通過無線電發(fā)送的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的自適應通信接收機采用上位機+下位機的結構，充分發(fā)揮下位機的高速處理優(yōu)勢和上位機的實現(xiàn)復雜算法靈活優(yōu)勢，解決了自適應通信接收機的信號參數(shù)估計問題，可實現(xiàn)對無線電發(fā)射參數(shù)的自適應感知、識別，進而實現(xiàn)對發(fā)射參數(shù)隨時調整的無線電數(shù)據(jù)的接收，具有較強的通用性。附圖說明圖1為本發(fā)明自適應通信接收上位機和下位機的第一實施例示意圖；圖2為本發(fā)明自適應通信接收上位機和下位機的第二實施例示意圖。具體實施方式為使本發(fā)明的技術方案更加清楚、明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明所述方案作進一步地詳細說明。本發(fā)明包括一種自適應通信接收下位機(簡稱下位機)和一種自適應通信接收上位機(簡稱上位機)。下位機，感知無線電頻譜信號，分析無線電頻譜信號中的有用信道信息，輸出有用信道信息；上位機，接收有用信道信息，識別出有用信道信息中的第一通信參數(shù)后，輸出第一通信參數(shù)。下位機，接收第一通信參數(shù)，將所述第一通信參數(shù)配置為目標無線電信號的通信參數(shù)后，接收和解調目標無線電信號，輸出目標無線電信號的解調數(shù)據(jù)。基于本發(fā)明所提供的自適應通信接收上位機和下位機，其中下位機識別無線電頻譜信號中的有用信道信息，上位機識別有用信道信息中的第一通信配置參數(shù)，并據(jù)此設置下位機的通信參數(shù)，從而自適應地接收通過無線電發(fā)送的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的自適應通信接收機采用上位機+下位機的結構，充分發(fā)揮下位機的高速處理優(yōu)勢和上位機的實現(xiàn)復雜算法靈活優(yōu)勢，解決了自適應通信接收機的信號參數(shù)估計問題，可實現(xiàn)對無線電發(fā)射參數(shù)的自適應感知、識別，進而實現(xiàn)對發(fā)射參數(shù)隨時調整的無線電數(shù)據(jù)的接收，具有較強的通用性。在固定帶寬內，上位機的p個信道以非協(xié)作方式自適應接收目標無線電信號，p個信道可支持m種信號調制模式和n種符號速率，p、n、m為正整數(shù)。如圖1所示，下位機，包括感知模塊、信號粗估計模塊和目標信號接收模塊；其中，感知模塊，感知無線電頻譜信號，將無線電頻譜信號發(fā)送給信號粗估計模塊；信號粗估計模塊，對接收的無線電頻譜信號進行信道粗估計，獲得無線電頻譜信號中的有用信道信息，有用信道信息至少包含信道位置參數(shù)，輸出有用信道信息；目標信號接收模塊，接收來自上位機的第一通信參數(shù)，并觸發(fā)將所述第一通信參數(shù)配置為目標無線電信號的通信參數(shù)；通信參數(shù)配置結束之后，下位機接收和解調目標無線電信號，輸出目標無線電信號的解調數(shù)據(jù)。如圖1所示，上位機，包括第一通信參數(shù)識別單元；第一通信參數(shù)識別單元接收來自下位機的有用信道信息，并識別有用信道信息中的第一通信參數(shù)，第一通信參數(shù)識別結束后，輸出第一通信參數(shù)。上位機還可以包括參數(shù)輸入模塊，輸入模塊提供輸入界面，以獲得用戶在輸入界面中輸入的第二通信參數(shù)。判斷第二通信參數(shù)是否包括所有的第一通信參數(shù)？若是，則參數(shù)輸入模塊將第二通信參數(shù)發(fā)送至第一通信參數(shù)識別單元。第一通信參數(shù)識別單元接收到的第二通信參數(shù)后，將第二通信參數(shù)賦值給第一通信參數(shù)，輸出第一通信參數(shù)。若否，則參數(shù)輸入模塊輸出第二通信參數(shù)至下位機。基于參數(shù)輸入模塊，用戶可在輸入界面輸入預先已經(jīng)知道目標無線電信號的通信參數(shù)，如果是輸入的參數(shù)包括所有的第一通信參數(shù)，則可已免去無線電頻譜信號的感知過程和第一通信參數(shù)的識別過程，直接對目標信號進行接收，接收過程的耗時最短，效率最高。下位機的感知模塊接收第二通信參數(shù)，依據(jù)第二通信參數(shù)感知無線電頻譜信號，在預先知道部分參數(shù)的前提下，也可以節(jié)省第一通信參數(shù)的識別時間，提高工作效率。下位機的目標信號接收模塊工作時，感知模塊實時感知無線電頻譜信號，比如以每秒10次的頻率工作，并將無線電頻譜信號發(fā)送給信號粗估計模塊。下位機信號粗估計模塊，對接收的無線電頻譜信號進行信道粗估計，獲得無線電頻譜信號中的有用信道信息，有用信道信息至少包含信道位置參數(shù)，輸出有用信道信息。上位機的第一通信參數(shù)識別單元，接收有用信道信息，識別并輸出有用信道信息中的第一通信參數(shù)。下位機的目標信號接收模塊實時接收到第一通信參數(shù)。本發(fā)明的自適應通信接收機，能實時感知目標無線電信號的發(fā)射參數(shù)變化，及時調整目標無線電信號的通信參數(shù)，盡可能減少因發(fā)射參數(shù)變化引起的數(shù)據(jù)損失。第一通信參數(shù)包括信道位置、符號率和調制模式，也可以包括其他參數(shù)。以確保無線電通信性能的最優(yōu)化，作為第一通信參數(shù)的選用目標。信號調制模式，可以包括：二相相移鍵控(bpsk，binaryphaseshiftkeying)、四相相移鍵控(qpsk，quadraturephaseshiftkeying)、八進制相移鍵控(8psk，8phaseshiftkeying)、十六進制正交幅度調制(16qam，16quadratureamplitudemodulation)等。上位機和下位機之間可通過pciexpress總線以pci-e接口進行通信，傳輸速率最大為8gb/s，滿足上位機和下位機之間的實時數(shù)據(jù)傳輸要求。具體地，如圖2所示，上位機的第一通信參數(shù)識別單元包括：第一處理模塊，接收有用信道信息，將有用信道信息用于識別調制模式信息，識別結束后，將調制模式信息和信道位置信息發(fā)送至第三處理模塊。第一處理模塊，可采用高階累積量和瞬時特征方法識別調制模式，該方法識別參數(shù)效率高，用時短，適合用于本發(fā)明的上位機。第二處理模塊，接收有用信道信息，將有用信道信息用于識別符號率信息，識別結束后，將符號率信息和信道位置信息發(fā)送至第三處理模塊。第二處理模塊，可采用基于功率譜累加粗估計和改進的循環(huán)譜精估計的方法估計符號率，該方法識別參數(shù)效率高，用時短，適合用于本發(fā)明的上位機。第三處理模塊，接收調制模式信息、符號率信息和信道位置信息，將3個參數(shù)信息組合以生成第一通信參數(shù)，輸出第一通信參數(shù)。第一通信參數(shù)，可以以固定數(shù)據(jù)結構傳輸。第三處理模塊，還接收的解調數(shù)據(jù)，將解調數(shù)據(jù)發(fā)送至第四處理模塊進行校驗；如果接收到第四處理模塊發(fā)送的繼續(xù)接收信號，則繼續(xù)接收解調數(shù)據(jù)并將解調數(shù)據(jù)標記為校驗解調數(shù)據(jù)，輸出校驗解調數(shù)據(jù)。第四處理模塊，用于對第三處理模塊發(fā)送的解調數(shù)據(jù)進行校驗，如果解調數(shù)據(jù)是目標無線電信號，向第三處理模塊發(fā)送繼續(xù)接收信號，如果解調數(shù)據(jù)不是目標無線電信號，則觸發(fā)第一通信參數(shù)重新識別信號。下位機的感知模塊接收到第一通信參數(shù)重新識別信號，觸發(fā)感知無線電頻譜信號。校驗具體包括：如果是針對已知用戶信息接收，則通過收發(fā)雙方約定的信息校驗碼進行識別校驗；如果處于偵測接收模式，則通過調用判別算法進行識別校驗；盲偵測接收時的識別校驗算法可采用現(xiàn)有技術或其他識別校驗算法。判別算法：無線電通信發(fā)射機發(fā)送信息時，在數(shù)據(jù)幀頭加入偽隨機碼作為信息校驗碼，上位機收到解調數(shù)據(jù)時，對幀頭進行相關性計算，以確定是否為正確接收信道。該算法在上位機程序中以動態(tài)鏈接庫形式體現(xiàn)，方便升級替換。上位機還可以包括：第五處理模塊，接收校驗解調數(shù)據(jù)和有用信道信息，將校驗解調數(shù)據(jù)實時顯示在上位機的窗口界面上，并動態(tài)顯示有用信道信息。如果解調數(shù)據(jù)為視頻或音頻數(shù)據(jù)，則同步播放，并存儲于用戶指定的路徑下。下位機中的信道粗估計模塊，具體實現(xiàn)方法為：(1)計算無線電頻譜信號x的能量譜w；(2)對能量譜進行搜索，搜尋能量大于閾值wthr，得到一系列可能的有用信道信息{chi}；(3)輸出所有可能有用信道信息，有用信道信息至少包含信道位置信息。無線電通信發(fā)射機在發(fā)射信號前，會感知信道情況，如果信道被部分占用，則會選擇未被占用部分信道進行信號傳輸，根據(jù)可用信道的寬窄，選擇不同的符號率。此外，還可以根據(jù)用戶需求調整調制模式，如果用戶要求大的吞吐率，可選擇高階調制模式(16qam)，如果用戶要求低誤碼率，則可選擇低階調制模式(bpsk)。如果無線電通信發(fā)射機的發(fā)射信道任意連續(xù)變換，則接收機實現(xiàn)準確接收的難度會大幅增加。為了降低無線電通信發(fā)射機和接收機之間的通信難度，下位機可以按照與無線電通信發(fā)射機所約定的無線電工作區(qū)段和無線電工作區(qū)段內的信道模式，感知無線電頻譜信號。接收機工作時，只需分析工作區(qū)段內的無線電信道通信狀態(tài)，可大幅降低通信參數(shù)的識別時間，提高工作效率。比如，可以將無線電工作區(qū)段設定成中頻為1.5ghz，信道帶寬為400mhz，該區(qū)段進一步可支持3種帶寬模式。各帶寬模式下可自適應接收信道如表1所示，大帶寬信道模式下p＝3，中帶寬信道模式下p＝7，小帶寬信道模式下p＝7。表1大帶寬信道模式中帶寬信道模式低帶寬信道模式自適應接收信道p377大帶寬信道模式下信道感知位置，可如表2所示。大帶寬信道模式支持的最大數(shù)據(jù)率可為1gbps，最低數(shù)據(jù)率可為62.5mbps，數(shù)據(jù)率步進可為62.5mbps。數(shù)據(jù)率＝符號率×調制階數(shù)，如bpsk的數(shù)據(jù)率＝符號率×1，qpsk的數(shù)據(jù)率＝符號率×2，8psk的數(shù)據(jù)率＝符號率×3，16qam的數(shù)據(jù)率＝符號率×4。表2信道位置中心頻率f0(mhz)上邊帶fh(mhz)下邊帶fl(mhz)115001675132521525170013503147516501300中帶寬信道模式下信道感知位置，可如表3所示。中帶寬信道模式支持最大數(shù)據(jù)率可為125mbps，最低數(shù)據(jù)率可為7.8125mbps，數(shù)據(jù)率步進可為7.8125mbps。表3信道位置中心頻率f0(mhz)上邊帶fh(mhz)下邊帶fl(mhz)113751396.8751353.12521468.751490.6251446.87531437.51459.3751415.625415001521.8751478.12551531.251553.1251509.37561562.51584.3751540.625716251646.8751603.125低帶寬信道模式下信道感知位置，可如表4所示。小帶寬信道模式支持支持最大數(shù)據(jù)率可為15.625mbps，最低數(shù)據(jù)率可為3.09625mbps，數(shù)據(jù)率步進可為3.09625mbps。表4信道位置中心頻率f0(mhz)上邊帶fh(mhz)下邊帶fl(mhz)113751377.7343751372.26621468.751471.4843751466.01631437.51440.2343751434.766415001502.7343751497.26651531.251533.9843751528.51661562.51565.2343751559.766716251627.7343751622.266需要說明的是，本發(fā)明對中頻、最大信道帶寬、p的具體取值均只為了舉例說明，以更好地理解本發(fā)明的精神，實際應用時，可依據(jù)習慣或通信環(huán)境做相應的約定。上位機與下位機之間，以固定的數(shù)據(jù)格式傳輸?shù)谝煌ㄐ艆?shù)。另一方面，上位機可以采用寄存器通道，傳輸?shù)谝煌ㄐ艆?shù)，實時更新第一通信參數(shù)；寄存器地址分配及參數(shù)對應關系可設置如表5所示。表5結合上位機第一通信參數(shù)識別單元的工作模塊，說明表5的使用方式，上位機的第三處理模塊接收到第一模塊發(fā)送的調制模式信息和信道位置信息，以及第三處理模塊接收到第二模塊發(fā)送的符號率信息和信道位置信息，實時更新如表5所示寄存器中相應位置的數(shù)據(jù)，并將“信道判別信號”設置為“信道未校驗”。下位機的目標信號接收模塊，實時讀取表5中的寄存器數(shù)據(jù)，當“信道判別信號”識別為“信道未校驗”時，依據(jù)表5中的調制模式參數(shù)、信道位置參數(shù)和符號率參數(shù)具體數(shù)值設置下位機的無線電通信參數(shù)，對目標無線電信號進行接收和解調，得到解調數(shù)據(jù)，將解調數(shù)據(jù)發(fā)送至第三處理模塊進行校驗，如果是正確信道，則將“信道判別信號”設置為“正確信道”，或觸發(fā)繼續(xù)接收信號；如果是錯誤信道，則將“信道判別信號”設置為“錯誤信道”，或觸發(fā)第一通信參數(shù)重新識別信號。下位機實時刷新讀取表5中的寄存器數(shù)據(jù)，若檢測到“信道判別信號”為“正確信道”，或接收到繼續(xù)接收信號，則保持無線電通信參數(shù)設置，繼續(xù)接收目標無線電信號數(shù)據(jù)，直到通信配置參數(shù)發(fā)生變化。若檢測到“信道判別信號”為“錯誤信道”，則停止接收目標無線電信號數(shù)據(jù)。下位機感知模塊同時也是實時刷新讀取表5中的寄存器數(shù)據(jù)，當“信道判別信號”為“錯誤信道”時，或接收第一通信參數(shù)重新識別信號，重新啟動感知無線電頻譜信號。在數(shù)據(jù)接收過程中，當上位機識別到第一通信參數(shù)發(fā)生變化，更新寄存器中的調制模式參數(shù)值、信道位置參數(shù)值和符號率參數(shù)值，將“信道判別信號”更改為“信道未校驗”。下位機至上位機之間，傳輸有用信道信息和解調數(shù)據(jù)，可采用dma通道，數(shù)據(jù)幀格式可參考表6、表7進行設置。數(shù)據(jù)幀長固定為4kbit，其中幀頭24bit，數(shù)據(jù)類型8bit，有效數(shù)據(jù)長度標志16bit，幀結束標志32bit。表6幀頭24bit數(shù)據(jù)類型8bit數(shù)據(jù)長度標志16bit有效數(shù)據(jù)幀結束標志位32bit表7以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明保護的范圍之內。當前第1頁12