[发明专利]基于地面数字电视广播频段的认知频谱感知装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于地面数字电视广播（DVB-T）频段的认知频谱感知装置及方法。

背景技术

随着无线通信的飞速发展和应用，频谱资源贫乏的问题日益严重。而传统的固定频谱分配方案为各个不同的无线通信系统分别分配专用频段的分配体制下，作为无线及移动通信重要承载的频谱资源变得越来越稀缺。为了改变传统的频谱资源方式，在时域与空域上充分利用空闲频谱资源，人们提出了认知无线电技术。

频谱感知技术是认知无线电的关键技术之一。它能够使无线通信中发射机或接收机具有感知频谱空洞并且合理利用频谱空洞的功能，以实现高效灵活的频谱资源配置和工作状态调整，是解决频谱利用率低下的最佳方案之一。因此，在通信系统中实施频谱感知技术成为一种可行方案。对所需要频段进行全方位实时的频谱感知，检测可以利用的频谱空洞，为根据通信需求进行频率的选择和切换奠定了基础。所以，如何合理地将频谱感知技术应用到无线通信中，是未来通信发展的重点所在。

DVB-T是指数字地面电视广播系统标准，其频段范围为50Mhz-878Mhz,能实现高质量的电视信息传送。在使用过程中，地面数字电视广播往往只是使用其中的一部分频段。在不干扰授权用户的基础上，如果能把处于空闲的频段充分利用起来，将会极大的提高频谱利用效率。地面数字电视广播信号的频谱感知技术能充分利用空闲频谱信息，建立起可靠的通信信道，实现高质量、高速率的通信服务。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于地面数字电视广播频段的认知频谱感知装置及方法，其具有地面数字电视广播全频段覆盖、自适应的动态频谱切换模式、电路设计简单、操作智能、且容易实现的特点。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

基于地面数字电视广播频段的认知频谱感知装置，主要由扫描信道、发射信道和上位机组成；其中

扫描信道包括射频接收天线、射频接收模块和第一基带处理模块；射频接收天线连接在射频接收模块的输入端上，射频接收模块的输出端接至第一基带处理模块的输入端；射频接收模块和第一基带处理模块分别与上位机相互连接；

发射信道包括射频发射天线、射频发射模块和第二基带处理模块；第二基带处理模块的输出端连接射频发射模块的输入端，射频发射天线连接在射频发射模块的输出端上，上位机与射频发射模块相互连接。第一基带处理模块与第二基带处理模块相连接。

上述装置中，所述射频接收模块主要由第一低通滤波器、低噪声放大器、第一本振发生器、第一混频器、带通滤波器、第一功率放大器、第二本振发生器、第二混频器和自动增益放大器组成；射频接收天线经第一低通滤波器送入低噪声放大器的输入端，低噪声放大器的输出端连接第一混频器的一个输入端，上位机经第一本振发生器连接第一混频器的另一个输入端，第一混频器的输出端经带通滤波器连接第一功率放大器的输入端，第一功率放大器的输出端连接第二混频器的一个输入端，第二本振发生器连接第二混频器的另一个输入端，第二混频器的输出端连接第一基带处理模块。

上述装置中，所述射频发射模块主要由正交调制器、第二功率放大器、第三本振发生器、以及3个低通滤波器组成；上位机经第三本振发生器连接正交调制器的控制端，正交调制器的I路信号输入端经第二低通滤波器连接第二基带处理模块的I路信号输出端，正交调制器的Q路信号输入端经第三低通滤波器连接第二基带处理模块的Q路信号输出端，正交调制器的输出端经第二功率放大器连接第四低通滤波器与射频发射天线相连。

上述装置中，所述第一基带处理模块由ADC（模数转换器）与第一FPGA（第一可编程逻辑控制器）组成；射频接收模块将接收到的信号经ADC转换后送入第一FPGA，并在第一FPGA内进行频谱感知算法运算，判断检测频段是否空闲。程序内部采用两种动态频谱切换模式。其与上位机进行连接，由上位机选择采用哪种动态频谱切换模式。所述第二基带处理模块由DAC（数模转换器）与第二FPGA（第二可编程逻辑控制器）组成；该基带处理包括一种或多种调制方案的处理。第二FPGA用于对认知用户数据进行调整后送入DAC变为模拟信号后经射频发射模块发射出去。第一FPGA还与第二FPGA相连接。

根据权利要求上述认知频谱感知装置而实现的一种基于地面数字电视广播频段的认知频谱感知方法，包括如下步骤：

①上位机控制射频接收模块的第一本振发生器依次以DVB-T频段内的每个子频段即CH1、CH2、……、CHn所对应的第一本振频率值顺序循环输出；