基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配方法和系統(tǒng)，基帶處理模塊中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(shè)定能量門限值來檢測頻段，用于檢測未被認(rèn)知用戶占用的頻段。循環(huán)前綴算法則專門用于檢測DVB-T信號，在被認(rèn)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(quán)用戶重新占用該頻段，若檢測出授權(quán)用戶則認(rèn)知用戶便立刻停止占用該頻段，避免對授權(quán)用戶的干擾。本發(fā)明能對DVB-T頻段全頻段檢測，自適應(yīng)的切換頻段，準(zhǔn)確實時的找出空閑頻段并分配給各個認(rèn)知用戶使用。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還能檢測到授權(quán)用戶的出現(xiàn)并使認(rèn)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方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測 分配方法和系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，無線通信設(shè)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(quán)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(quán)用戶使用，如何利用這些"頻譜空洞"便成為一個研究熱點。認(rèn)知無線電頻譜檢測技 術(shù)因此應(yīng)運而生，該技術(shù)允許未授權(quán)用戶（認(rèn)知用戶）在授權(quán)用戶未使用"頻譜空洞"的情 況下，可利用授權(quán)用戶頻段進(jìn)行通信。如何檢測授權(quán)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(rèn)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(biāo)準(zhǔn)，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(quán)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。
[0003] 目前，認(rèn)知無線電的頻譜檢測方法往往采用能量檢測等算法，這種算法只能檢測 到信號的有無，而無法識別授權(quán)信號。對于DVB-T信號，可以采用循環(huán)前綴檢測算法進(jìn)行檢 測，但此方法卻無法識別頻段內(nèi)是否有其他信號。將上述兩種算法結(jié)合起來，能實現(xiàn)對頻段 進(jìn)行精確的檢測。然而，如果每一個頻段同時采用兩種算法進(jìn)行檢測又會浪費大量時間。另 夕卜，在對空閑頻段的利用上，往往是認(rèn)知用戶發(fā)起頻譜檢測，當(dāng)檢測到空閑頻段便對其進(jìn)行 占用，這樣每次當(dāng)授權(quán)重新占用頻段時又要重新檢測。這樣頻繁的進(jìn)行頻譜檢測將浪費認(rèn) 知用戶的傳輸時間。并且當(dāng)授權(quán)用戶返回占用頻段時，認(rèn)知用戶會對授權(quán)用戶造成干擾。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)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 分配方法和系統(tǒng)，其能對DVB-T頻段全頻段檢測，自適應(yīng)的切換頻段，準(zhǔn)確實時的找出空閑 頻段并分配給各個認(rèn)知用戶使用。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還能檢測到授權(quán)用戶的出現(xiàn)并使認(rèn) 知用戶及時退出并切換到其他空閑頻段。
[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] 基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配方法，包括如下步驟：
[0007] (1)認(rèn)知中心處理器通過認(rèn)知通信機(jī)向基站通信機(jī)發(fā)送通信請求，基站通信機(jī)將 請求信息傳輸至基站中心處理器，基站中心處理器記錄認(rèn)知用戶數(shù)量；
[0008] (2)射頻天線接收DVB-T頻段信號，射頻前端將整個頻段按照預(yù)設(shè)的子頻段帶寬 分段數(shù)個子頻段，基站中心處理器通過改變射頻前端本振的輸出頻率將各個子頻段搬移到 零頻，并將其分為I、Q兩路后送入基帶處理模塊中；
[0009] (3)基站中心處理器內(nèi)設(shè)有空閑頻段頻譜池和已分配頻段頻譜池；基站中心處理 器依次判斷DVB-T頻段內(nèi)的各個子頻段是否存在于已分配頻段頻譜池內(nèi)；
[0010] 當(dāng)子頻段不存在于已分配頻段頻譜池內(nèi)時，即表示該子頻段沒有被認(rèn)知用戶占 用；基站中心處理器向基帶處理模塊發(fā)送能量檢測的命令，基帶處理模塊采用能量檢測方 法判斷該子頻段是否空閑；當(dāng)該子頻段被判斷為空閑頻段時，則基帶處理模塊向基站中心 處理器發(fā)送該子頻段空閑的命令，基站中心處理器將該子頻段放入空閑頻段頻譜池中，并 控制射頻前端本振立刻切換到下一子頻段；當(dāng)該子頻段被判斷為非空閑頻段時，則基帶處 理模塊向基站中心處理器發(fā)送該子頻段占用的命令，基站中心處理器直接控制射頻前端本 振切換到下一子頻段；
[0011] 當(dāng)子頻段存在于已分配頻段頻譜池內(nèi)時，即表示該子頻段已被認(rèn)知用戶占用；基 站中心處理器向基帶處理模塊發(fā)送循環(huán)前綴檢測的命令，基帶處理模塊采用環(huán)前綴檢測方 法判斷該子頻段內(nèi)是否有DVB-T信號；當(dāng)該子頻段未檢測到DVB-T信號即無授權(quán)用戶時，則 基帶處理模塊向基站中心處理器發(fā)送該子頻段被認(rèn)知用戶占用命令，基站中心處理器將該 子頻段保留在已分配頻段頻譜池中，然后控制射頻前端本振切換到下一個子頻段；當(dāng)該子 頻段檢測到DVB-T信號即有授權(quán)用戶時，則基帶處理模塊向基站中心處理器發(fā)送該子頻段 被授權(quán)用戶占用命令，基站中心處理器暫停射頻前端本振的頻段切換，并立刻通過基站通 信機(jī)發(fā)送該子頻段被占用的命令給認(rèn)知通信機(jī)，然后將該子頻段移出已分配頻段頻譜池， 隨后繼續(xù)控制射頻前端本振切換到下一個子頻段；認(rèn)知通信機(jī)隨之通知認(rèn)知中心處理器立 刻停止占用該子頻段并重新向基站發(fā)起通信請求；
[0012] (4)當(dāng)基站中心處理器檢測完整個DVB-T頻段后，基站中心處理器內(nèi)空閑頻段頻 譜池記錄了所有空閑頻段信息，已分配頻段頻譜池內(nèi)記錄了所有已分配頻段信息；同時，基 站中心處理器根據(jù)認(rèn)知用戶數(shù)量將空閑頻段頻譜池內(nèi)的空閑頻段信息通過基站通信機(jī)廣 播出去，認(rèn)知通信機(jī)接收基站通信機(jī)廣播的空閑頻段信息，并將該空閑頻段信息傳輸給認(rèn) 知中心處理器，認(rèn)知中心處理器控制認(rèn)知用戶本振調(diào)整通信頻率到空閑頻段，認(rèn)知用戶之 間利用該空閑頻段進(jìn)行通信；與此同時，基站中心處理器將廣播出去的空閑頻段信息放入 已分配頻段頻譜池中；
[0013] (5)以上為一個檢測周期，當(dāng)一個周期檢測完畢并將空閑頻段分配后，基站中心處 理器清空空閑頻段頻譜池，并開始下一個周期的檢測。
[0014] 上述步驟（2)中，預(yù)設(shè)的子頻段帶寬設(shè)為8MHz。
[0015] 上述步驟（3)中，基站中心處理器僅將判斷為空閑的子頻段的中間值放入到空閑 頻段頻譜池中。
[0016] 基于上述方法所設(shè)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(jī)、認(rèn)知中心處理器、認(rèn)知通信機(jī)和認(rèn) 知用戶組成；射頻前端的數(shù)據(jù)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(jī)；認(rèn)知中心處理器分別連接認(rèn)知用戶的 認(rèn)知用戶本振和認(rèn)知通信機(jī)；基站通信機(jī)與認(rèn)知通信機(jī)通過天線相連。
[0017] 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(jīng)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(jīng)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I、Q兩路輸出端，I、Q兩路輸出端各經(jīng)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。
[0018] 上述方案中，所述I、Q兩路輸出端各接有2級自動增益控制器，接I、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(jīng)后低通濾波器 與第二級自動增益放大器的輸入端相連。
[0019] 上述方案中，所述認(rèn)知通/[目機(jī)和基站通彳目機(jī)均為2. 4G通彳目機(jī)。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0021] 1、該頻譜檢測分配系統(tǒng)的射頻前端采用零中頻結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)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。
[0022] 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(rèn)知用戶和授權(quán) 用戶占用，頻譜池可以自動更新。根據(jù)頻譜池內(nèi)的空閑頻段進(jìn)行動態(tài)頻譜分配，多個認(rèn)知用 戶之間便可進(jìn)行通信；在授權(quán)用戶返回后，基站能迅速檢測到授權(quán)用戶并通知認(rèn)知用戶及 時退出頻段并切換到其他空閑頻段。
[0023] 3、充分利用了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1?檢測精度，還能有效的節(jié)省檢測時間。
[0024] 4、認(rèn)知用戶在需要通信前無需進(jìn)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(rèn)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】
[0025] 圖1為基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配方法的流程圖。
[0026] 圖2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。
[0027] 圖3是射頻前端的連接框圖。

【具體實施方式】
[0028] -種基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配方法，如圖1所示，包括如下步 驟：
[0029] (1)認(rèn)知中心處理器通過認(rèn)知通信機(jī)向基站通信機(jī)發(fā)送通信請求，基站通信機(jī)將 請求信息傳輸至基站中心處理器，基站中心處理器記錄認(rèn)知用戶數(shù)量，頻譜檢測開始。
[0030] (2)射頻天線接收DVB-T頻段信號，射頻前端將整個頻段按照預(yù)設(shè)的子頻段帶寬 分段數(shù)個子頻段，基站中心處理器通過改變射頻前端本振的輸出頻率將各個子頻段搬移到 零頻，并將其分為I、Q兩路后送入基帶處理模塊中。在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，預(yù)設(shè)的子頻段 帶寬設(shè)為8MHz。
[0031] 如基站中心處理器控制本振輸出54MHz頻率，通過正交解調(diào)器與50?58MHz子頻 段混頻后將頻段搬移到基帶，此時在〇?4MHz頻段內(nèi)便有50?58MHz頻段的全部信息，通 過帶寬為4M的后低通濾波器將50?58M頻段信息進(jìn)行AD采樣后送入FPGA中進(jìn)行數(shù)字處 理。
[0032] (3)基站中心處理器內(nèi)設(shè)有空閑頻段頻譜池（1號頻譜池）和已分配頻段頻譜池 (2號頻譜池）；基站中心處理器依次判斷DVB-T頻段內(nèi)的各個子頻段是否存在于已分配頻 段頻譜池內(nèi)。如已分配頻段頻譜池內(nèi)部有數(shù)據(jù)，如54MHz ;則表明50?58MHz這個子頻段 已被認(rèn)知用戶占用。
[0033] 當(dāng)子頻段不存在于已分配頻段頻譜池內(nèi)時，即表示該子頻段沒有被認(rèn)知用戶占 用；此時，基站中心處理器向基帶處理模塊發(fā)送能量檢測的命令（如發(fā)送0)，基帶處理模塊 采用能量檢測方法判斷該子頻段是否空閑；當(dāng)該子頻段被判斷為空閑頻段時，則基帶處理 模塊向基站中心處理器發(fā)送該子頻段空閑的命令（如發(fā)送〇)，基站中心處理器將該子頻段 放入空閑頻段頻譜池中，并控制射頻前端本振立刻切換到下一子頻段（如62MHz);當(dāng)該子 頻段被判斷為非空閑頻段時，則基帶處理模塊向基站中心處理器發(fā)送該子頻段占用的命令 (如發(fā)送1)，基站中心處理器直接控制射頻前端本振切換到下一子頻段（如62MHz)。在本發(fā) 明優(yōu)選實施例中，基站中心處理器不是將判斷為空閑的子頻段的整個頻段放入到空閑頻段 頻譜池中，而僅將判斷為空閑的子頻段的中間值放入到空閑頻段頻譜池中。比如判斷50? 58MHz這個子頻段空閑，則將54MHz這個中間值放入到空閑頻段頻譜池中，而不是將50? 58MHz這個頻段值放入到空閑頻段頻譜池中。
[0034] 當(dāng)子頻段存在于已分配頻段頻譜池內(nèi)時，即表示該子頻段已被認(rèn)知用戶占用；基 站中心處理器向基帶處理模塊發(fā)送循環(huán)前綴檢測的命令（如發(fā)送1)，基帶處理模塊采用環(huán) 前綴檢測方法判斷該子頻段內(nèi)是否有DVB-T信號；當(dāng)該子頻段未檢測到DVB-T信號即無授 權(quán)用戶時，則基帶處理模塊向基站中心處理器發(fā)送該子頻段被認(rèn)知用戶占用命令（如發(fā)送 2)，基站中心處理器將該子頻段保留在已分配頻段頻譜池中，然后控制射頻前端本振切換 到下一個子頻段（如62MHz);當(dāng)該子頻段檢測到DVB-T信號即有授權(quán)用戶時，則基帶處理 模塊向基站中心處理器發(fā)送該子頻段被授權(quán)用戶占用命令（如發(fā)送3)，基站中心處理器暫 停射頻前端本振的頻段切換，并立刻通過基站通信機(jī)發(fā)送該子頻段被占用的命令給認(rèn)知通 信機(jī)，然后將該子頻段移出已分配頻段頻譜池，隨后控制射頻前端本振切換到下一個子頻 段；認(rèn)知通信機(jī)隨之通知認(rèn)知中心處理器立刻停止占用該子頻段，以避免對授權(quán)用戶干擾， 認(rèn)知用戶重新通過認(rèn)知通信機(jī)向基站發(fā)送通信請求。授權(quán)用戶即為DVB-T信號，DVB-T頻 段各個子頻段并非時時刻刻都在使用，存在某些空閑頻段；于是認(rèn)知無線電就可以檢測這 些空閑頻段并加以利用。
[0035] (4)當(dāng)基站中心處理器檢測完整個DVB-T頻段后（即基站中心處理器控制本振輸 出878MHz時，暫停本振跳變），基站中心處理器內(nèi)空閑頻段頻譜池記錄了所有空閑頻段信 息，已分配頻段頻譜池內(nèi)記錄了所有已分配頻段信息；同時，基站中心處理器根據(jù)認(rèn)知用戶 數(shù)量將空閑頻段頻譜池內(nèi)的空閑頻段信息通過基站通信機(jī)順序廣播出去，認(rèn)知通信機(jī)接收 基站通信機(jī)廣播的空閑頻段信息，并將該空閑頻段信息傳輸給認(rèn)知中心處理器，認(rèn)知中心 處理器控制認(rèn)知用戶本振調(diào)整通信頻率到空閑頻段，認(rèn)知用戶之間利用該空閑頻段進(jìn)行通 信；與此同時，基站中心處理器將廣播出去的空閑頻段信息放入已分配頻段頻譜池中。
[0036] (5)以上為一個檢測周期，當(dāng)一個周期檢測完畢并將空閑頻段分配后，基站中心處 理器清空空閑頻段頻譜池，并開始下一個周期的檢測。
[0037] 本發(fā)明提出一種檢測精度高、速度快的認(rèn)知頻譜檢測方法，該方法同時能實現(xiàn)頻 譜分配，減少認(rèn)知用戶的頻譜檢測次數(shù)。另外，當(dāng)授權(quán)用戶重新占用頻段時，該頻譜分配方 法能使認(rèn)知用戶及時退出并切換到其他空閑頻段。
[0038] 基于上述方法所設(shè)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2 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(jī)、認(rèn)知中心處理器、認(rèn) 知通信機(jī)和認(rèn)知用戶組成。射頻前端的數(shù)據(jù)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(jī)；認(rèn)知中心處理器分別連 接認(rèn)知用戶的認(rèn)知用戶本振和認(rèn)知通信機(jī)；基站通信機(jī)與認(rèn)知通信機(jī)通過天線相連。
[0039] 射頻前端采用零中頻結(jié)構(gòu)將射頻信號搬移到零頻，如圖3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(jīng)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(jīng)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I、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(jīng)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(jīng)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(jìn)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(jīng)衰減器和第二級放大器后與本振頻率進(jìn)行混頻，射頻前端本振采用鎖 相環(huán)與單片機(jī)組成，鎖相環(huán)采用ADF4351，其輸出頻率范圍為35MHz)4400MHz，通過單片機(jī) 向鎖相環(huán)內(nèi)部寫入相應(yīng)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(yīng)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(jìn)行直接下變頻調(diào)制，本振頻率與射 頻信號混頻后產(chǎn)生的Ι/Q兩路基帶信號，Ι/Q兩路基帶信號各通過一 4M的低通濾波器經(jīng)自 動增益控制后將信號送入基帶處理模塊。
[0040] 基帶處理模塊則由一個雙通道的模數(shù)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器的輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出端接FPGA的輸入端。模數(shù)轉(zhuǎn)換器采 用AD9248芯片，該芯片是14位雙通道AD轉(zhuǎn)換芯片；Ι/Q兩路信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)換為數(shù)字 基帶信號；數(shù)字芯片F(xiàn)PGA選用ALTERA公司的Cyclonell EP2C8Q240C8N芯片為核心，數(shù)字 基帶信號進(jìn)入FPGA后對其進(jìn)行數(shù)字處理。FPGA內(nèi)部的數(shù)字處理器對各個輸入子頻段進(jìn)行 頻譜檢測，判斷子頻段是否空閑，是否有授權(quán)用戶信號。即數(shù)字芯片內(nèi)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(shè)定能量門限值來檢測頻段，用于檢測未被 認(rèn)知用戶占用的頻段。循環(huán)前綴算法是根據(jù)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(rèn)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(quán)用戶重新 占用該頻段，若檢測出授權(quán)用戶則認(rèn)知用戶便立刻停止占用該頻段，避免對授權(quán)用戶的干 擾。
[0041] 認(rèn)知通信機(jī)和基站通信機(jī)均為2. 4G通信機(jī)?；?. 4G通信機(jī)根據(jù)認(rèn)知用戶的數(shù) 量廣播頻譜池內(nèi)的空閑頻段。認(rèn)知2. 4G通信機(jī)接收空閑頻段信息并傳輸給認(rèn)知中心處理 器。
[0042] 基站中心處理器主要負(fù)責(zé)①控制本振輸出頻率的改變；②反饋基帶處理結(jié)果，并 根據(jù)結(jié)果選擇不同處理方式；③構(gòu)建頻譜池；④控制2. 4G通信機(jī)廣播空閑頻段。認(rèn)知中心 處理器負(fù)責(zé)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(rèn) 知用戶本振來控制認(rèn)知用戶進(jìn)行通信。
[0043] 基站中心處理器內(nèi)的頻譜池包括空閑頻段頻譜池（即1號頻譜池）和已分配頻段 頻譜池（即2號頻譜池）。1號頻譜池通過接收基帶處理模塊的信息并進(jìn)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(rèn)知用戶占用的頻段。每當(dāng)分配空閑頻段 時，從1號頻譜池中廣播出對應(yīng)認(rèn)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，1號頻譜池內(nèi)部不保留這些頻段信息。
【權(quán)利要求】
1. 基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配方法，其特征是包括如下步驟： (1) 認(rèn)知中心處理器通過認(rèn)知通信機(jī)向基站通信機(jī)發(fā)送通信請求，基站通信機(jī)將請求 信息傳輸至基站中心處理器，基站中心處理器記錄認(rèn)知用戶數(shù)量； (2) 射頻天線接收DVB-T頻段信號，射頻前端將整個頻段按照預(yù)設(shè)的子頻段帶寬分段 數(shù)個子頻段，基站中心處理器通過改變射頻前端本振的輸出頻率將各個子頻段搬移到零 頻，并將其分為I、Q兩路后送入基帶處理模塊中； (3) 基站中心處理器內(nèi)設(shè)有空閑頻段頻譜池和已分配頻段頻譜池；基站中心處理器依 次判斷DVB-T頻段內(nèi)的各個子頻段是否存在于已分配頻段頻譜池內(nèi)； 當(dāng)子頻段不存在于已分配頻段頻譜池內(nèi)時，即表示該子頻段沒有被認(rèn)知用戶占用；此 時，基站中心處理器向基帶處理模塊發(fā)送能量檢測的命令，基帶處理模塊采用能量檢測方 法判斷該子頻段是否空閑；當(dāng)該子頻段被判斷為空閑頻段時，則基帶處理模塊向基站中心 處理器發(fā)送該子頻段空閑的命令，基站中心處理器將該子頻段放入空閑頻段頻譜池中，并 控制射頻前端本振立刻切換到下一子頻段；當(dāng)該子頻段被判斷為非空閑頻段時，則基帶處 理模塊向基站中心處理器發(fā)送該子頻段占用的命令，基站中心處理器直接控制射頻前端本 振切換到下一子頻段； 當(dāng)子頻段存在于已分配頻段頻譜池內(nèi)時，即表示該子頻段已被認(rèn)知用戶占用；基站中 心處理器向基帶處理模塊發(fā)送循環(huán)前綴檢測的命令，基帶處理模塊采用環(huán)前綴檢測方法判 斷該子頻段內(nèi)是否有DVB-T信號；當(dāng)該子頻段未檢測到DVB-T信號即無授權(quán)用戶時，則基帶 處理模塊向基站中心處理器發(fā)送該子頻段被認(rèn)知用戶占用命令，基站中心處理器將該子頻 段保留在已分配頻段頻譜池中，然后控制射頻前端本振切換到下一個子頻段；當(dāng)該子頻段 檢測到DVB-T信號即有授權(quán)用戶時，則基帶處理模塊向基站中心處理器發(fā)送該子頻段被授 權(quán)用戶占用命令，基站中心處理器暫停射頻前端本振的頻段切換，并立刻通過基站通信機(jī) 發(fā)送該子頻段被占用的命令給認(rèn)知通信機(jī)，然后將該子頻段移出已分配頻段頻譜池，隨后 控制射頻前端本振切換到下一個子頻段；認(rèn)知通信機(jī)隨之通知認(rèn)知中心處理器立刻停止占 用該子頻段并重新向基站發(fā)起通信請求； (4) 當(dāng)基站中心處理器檢測完整個DVB-T頻段后，基站中心處理器內(nèi)空閑頻段頻譜池 記錄了所有空閑頻段信息，已分配頻段頻譜池內(nèi)記錄了所有已分配頻段信息；同時，基站中 心處理器根據(jù)認(rèn)知用戶數(shù)量將空閑頻段頻譜池內(nèi)的空閑頻段信息通過基站通信機(jī)廣播出 去，認(rèn)知通信機(jī)接收基站通信機(jī)廣播的空閑頻段信息，并將該空閑頻段信息傳輸給認(rèn)知中 心處理器，認(rèn)知中心處理器控制認(rèn)知用戶本振調(diào)整通信頻率到空閑頻段，認(rèn)知用戶之間利 用該空閑頻段進(jìn)行通信；與此同時，基站中心處理器將廣播出去的空閑頻段信息放入已分 配頻段頻譜池中； (5) 以上為一個檢測周期，當(dāng)一個周期檢測完畢并將空閑頻段分配后，基站中心處理器 清空空閑頻段頻譜池，并開始下一個周期的檢測。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配方法，其特征是， 上述步驟（2)中，預(yù)設(shè)的子頻段帶寬設(shè)為8MHz。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于地面數(shù)字電視廣播頻段的頻譜檢測分配方法，上述步驟 (3)中，基站中心處理器僅將判斷為空閑的子頻段的中間值放入到空閑頻段頻譜池中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述頻譜檢測分配方法而設(shè)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)，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(jī)、認(rèn)知中心處理器、認(rèn)知通信機(jī)和認(rèn)知用戶組成；射頻前端的數(shù)據(jù)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(jī)； 認(rèn)知中心處理器分別連接認(rèn)知用戶的認(rèn)知用戶本振和認(rèn)知通信機(jī)；基站通信機(jī)與認(rèn)知通信 機(jī)通過天線相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4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(jīng)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(jīng)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I、Q兩路輸出端，I、Q兩路輸出端各經(jīng)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。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4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I、Q兩路輸出端各接有2級自動增益控制器，接I、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(jīng)后低通濾波器與第二級自動增 益放大器的輸入端相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4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(rèn)知通信機(jī)和基站通信機(jī)均為2. 4G通信機(jī)。
【文檔編號】H04W16/10GK104104457SQ201410333072
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)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(xué)