[发明专利]一种基于FPGA的动态频谱分析系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的动态频谱分析系统，其包括有：一数据采集器，用于采集空间内多个频段的环境频谱数据；一FPGA处理器，连接于数据采集器，所述FPGA处理器内预设有环境噪声阈值，所述FPGA处理器用于接收数据采集器输出的环境频谱数据，并分析每个频段的环境频谱数据是否小于环境噪声阈值：若是，则得出当前频段空闲；若否，则得出当前频段繁忙。本发明能够对空间内的实时频谱数据进行采集、分析后，得出未被占用或者使用率低的频段，进而提高频谱的利用率，有助于缓解频谱资源紧张的局面。

技术领域

本发明涉及动态频谱采集与分析系统，尤其涉及一种基于FPGA的动态频谱分析系统及方法。

背景技术

无线电频谱是一种重要而有限的自然资源，属于国家所有，由国家来进行无线电频谱管理和分配。作为各种无线电技术应用的基础和前提，无线电频谱资源在构建信息社会、推动经济社会发展和国防建设中发挥着不可替代的作用。然而，随着我国无线电事业的迅猛发展，无线电技术和业务在各大领域得到广泛应用，例如移动通信、交通调度等方面，使得国民经济各行业和各领域对于频谱资源的需求不断增长；移动互联网、物联网等新一代信息技术的发展也对频谱资源提出了新的需求；国防建设的用频需求也在快速增长。为了保障无线通信产业的健康持续发展，迫切需要推动频谱资源的有效利用。

由于现如今普遍采用静态频谱管理体质，导致留给新系统、新业务的可用频谱资源非常少；并且，根据美国联邦通信委员会FCC研究表明，频谱的使用情况是动态变化的，大部分时段和空间的频谱利用率非常低，所以构建以认知无线电技术为核心的动态频谱管理体制，可以从根本上缓解频谱资源紧张的局面。

现有技术中，Jialiang Zhang等人在学术文章《OpenMili:A 60GHz SoftwareRadio Platform with a Reconfigurable Phased-Array Antenna》指出，利用可编程相控阵天线、AD-FMCDAQ2-EBZ模块(由AD9680、AD9523和电源管理组件等组成)、Xilinx的KCU105FPGA开发板和上位机进行60GHz的无线信号收发通信以及高精度的定位。该方案使用了AD模块、RF射频模块等，其仅针对高频段60GHz的信号收发和使用上，目的是实现对高频空白频段的利用。

此外，DingWaveNano(代号UN)是全球体积最小的SDR平台，专为无线通信系统科研和教学实验而开发的一款高性价比的便携式软件无线电平台。在硬件上，UN将ADI公司的AD9361综合射频捷变收发器与Xilinx Zynq-7020可编程系统级芯片相结合，提供频段70MHz到6GHz范围内的2×2MIMO传输路径。主要应用于教学实验，进行无线通信系统验证、移动通信教学实验、无人机无线通信链路等。该方案侧重点为实验教学，主要用于高校无线通信系统的验证，由于其用于教学，只是小范围内进行无线信号的收发，让学生有更为切实的概念感受，并未对接收到的频谱信号的进行进一步的分析，所以重点在于信号的收发而非空白频段的分析和使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种能够对空间内的实时频谱数据进行采集、分析，得出未被占用或者使用率低的频段，进而提高频谱的利用率，有助于缓解频谱资源紧张局面的动态频谱分析系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种基于FPGA的动态频谱分析系统，其包括有：一数据采集器，用于采集空间内多个频段的环境频谱数据；一FPGA处理器，连接于数据采集器，所述FPGA处理器内预设有环境噪声阈值，所述FPGA处理器用于接收数据采集器输出的环境频谱数据，并分析每个频段的环境频谱数据是否小于环境噪声阈值：若是，则得出当前频段空闲；若否，则得出当前频段繁忙。

优选地，所述数据采集器为AD9361射频捷变收发器，所述FPGA处理器包括Zynq-7020型芯片。