本實用新型涉及通信技術領域，具體涉及一種具有認知功能的車載通信系統(tǒng)。
背景技術：
目前，用于車載通信的頻段為：5855MHz-5925MHz。但是隨著車載用戶數量和通信需求的大幅度增加，僅僅70MHz是不能滿足車載通信的需要的。實驗表明，其他授權頻段存在著大量的“頻譜空洞”，這些“頻譜空洞”大部分時間中是沒有授權用戶在使用的，因此怎樣把這些“頻譜空洞”利用在車載通信中便成為一個研究熱點。
技術實現要素：
本實用新型所要解決的技術問題是現有車載頻段無法滿足車載通信需求的問題，提供一種具有認知功能的車載通信系統(tǒng)。
為解決上述問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的：
具有認知功能的車載通信系統(tǒng)，包括2個以上的認知用戶和路邊單元；
每個認知用戶包括認知中心處理器、認知通信機、基站通信機、基站中心處理器、控制中心、射頻前端、基帶處理模塊和車載單元；
基站中心處理器連接基站通信機；基站通信機和認知通信機通過天線連接；認知中心處理器連接認知通信機；
基站中心處理器連接射頻前端的射頻前端本；射頻前端連接基帶處理模塊，基帶處理模塊連接基站中心處理器；
基站中心處理器連接控制中心；控制中心連接車載單元；車載單元通過天線連接路邊單元。
上述射頻前端包括射頻天線、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；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I、Q兩路輸出端，I、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。
與現有技術相比，本實用新型構建了一個由認知用戶和路邊單元構成的車載通信系統(tǒng)；該系統(tǒng)既能在DSRC(短距離通信)授權頻段空閑時使用授權頻段，也能在授權頻段繁忙時開啟認知功能，檢測居民區(qū)DVB-T的頻段使用情況并且利用，有效的提高了頻譜利用率。
附圖說明
圖1為具有認知功能的車載通信系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
具體實施方式
具有認知功能的車載通信系統(tǒng)，其結構框圖如圖1所示，該系統(tǒng)包括認知用戶和設置在路邊單元(RSU)。每個認知用戶包括認知中心處理器、認知通信機、基站通信機、基站中心處理器、控制中心、射頻前端、基帶處理模塊和車載單元(OBU)，其中認知通信機和基站通信機均為2.4G通信機。
每個認知用戶包括認知中心處理器、認知通信機、基站通信機、基站中心處理器、控制中心、射頻前端、基帶處理模塊和車載單元?；局行奶幚砥鬟B接基站通信機；基站通信機和認知通信機通過天線連接；認知中心處理器連接認知通信機?；局行奶幚砥鬟B接射頻前端的射頻前端本；射頻前端連接基帶處理模塊，基帶處理模塊連接基站中心處理器。基站中心處理器連接控制中心；控制中心連接車載單元；車載單元通過天線連接路邊單元。
射頻前端采用零中頻結構將射頻信號搬移到零頻。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I、Q兩路輸出端：其中I、Q兩路輸出端分別連接各自的第一級自動增益放大器的輸入端，且I、Q兩路的第一級自動增益放大器的輸出端經各自的后低通濾波器后與各自的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，其中低噪聲放大器采用型號為MAX2130的芯片，工作范圍為50-878MHz，能夠覆蓋DVB-T的全部頻段；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)與單片機構成，鎖相環(huán)采用型號為ADF4351的芯片，它的輸出頻率范圍為35MHz-4400MHz，通過單片機向鎖相環(huán)內部寫入相應的寄存器值就可以改變鎖相環(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進行混頻，將各個子頻段的中頻點混頻到零中頻處，混頻器采用的型號為ADL5387的芯片，工作頻率范圍是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I、Q兩路基帶信號。I、Q兩路基帶信號各通過低通濾波器經自動增益控制后將信號送入基帶處理模塊。。
基帶處理模塊由一個雙通道的模數轉換器和FPGA組成，射頻接收模塊的輸出端連接模數轉換器的輸入端，模數轉換器輸出端連接FPGA的輸入端。模數轉換器采用型號為AD9248的芯片，該芯片是14位雙通道AD轉換芯片；I/Q兩路信號經過AD轉換后變?yōu)閿底只鶐盘?；數字芯片FPGA選用型號為Cyclone II EP2C8Q240C8N的芯片，數字基帶信號進入FPGA后對其進行數字處理。FPGA內部的數字處理器對各個輸入的子頻段進行頻譜檢測。即數字芯片內部加有雙門限能量檢測算法和循環(huán)前綴算法。雙門限能量檢測算法可以檢測出空閑的頻段，循環(huán)前綴算法專門用于檢測DVB-T信號，它可以檢測出認知用戶在使用授權頻段的時候授權用戶是否出現占用該頻段，若檢測出授權用戶出現，則利用干擾溫度進行判斷認知用戶是否需要退出使用該頻段。
上述車載通信系統(tǒng)的工作過程如下：
(1)待通信的認知用戶的認知中心處理器通過認知通信機向基站通信機發(fā)送通信請求，基站中心處理器將信息傳遞給控制中心?？刂浦行氖盏揭M行通信的信息后，與所處位置的路邊單元(RSU)進行信息交換。
(2)路邊單元將感知到的短距離通信(DSRC)頻段的頻譜使用情況報告給控制中心。若有空閑頻段則直接使用短距離通信頻段進行通信；若無空閑頻段，則路邊單元將該信息廣播給該附近隊列中的認知用戶，該隊列中的認知用戶開啟認知功能，進行頻譜感知。路邊單元進行感知的方法為現有技術已知的DSRC頻段感知方法。
(3)隊列中的認知用戶的射頻天線接收DVB-T頻段信號。射頻前端將整個頻段按照預設的子頻段帶寬分段。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，并將它分為I、Q兩路后送入基帶處理模塊中。如基站中心處理器控制本振輸出55MHz頻率，通過正交解調器與50-60MHz子頻段混頻后將頻段搬移到基帶，此時在0-5MHz頻段內就有50-60MHz頻段的全部信息，通過帶寬為5MHz的后低通濾波器將50-60MHz頻段信息進行AD采樣后送入FPGA進行處理。
(4)基站中心處理器向基帶處理模塊發(fā)送頻譜檢測的命令，基帶處理模塊采用基于路邊單元的加權雙門限能量檢測的協(xié)作頻譜感知方法進行頻譜檢測來判斷該子頻段是否空閑，并將感知結果發(fā)送給路邊單元。當一個子頻段感知完成之后，基站中心處理器控制射頻前端本振切換到下一子頻段進行感知?；局行奶幚砥鬟M行感知的方法為現有技術已知的DVB-T的頻段感知方法。
(5)路邊單元根據感知決策的最終結果，將可利用的頻譜分配給待通信的認知用戶。認知用戶的認知通信機接收到空閑頻段信息后將該信息傳輸給認知中心處理器，認知中心處理器控制認知用戶本振調整通信頻率到空閑頻段進行通信，與此同時，本發(fā)明還能利用循環(huán)前綴算法檢測出授權用戶出現與否，并且利用干擾溫度來判斷是否需要認知用戶退出使用授權的頻段。
(6)當頻譜分配完成之后，路邊單元將頻譜池清空，開始準備下一個周期。
本實用新型提出一種基于短距離通信的具有認知功能的車載通信系統(tǒng)，其重點在于將現有技術已有的器件進行硬件整合，并對器件的連接方式進行調整，對于器件內部運行程序僅僅進行的適應性的改進，并沒有對其內部算法進行改進，其主要將現有DSRC(短距離通信)與認知無線電結合起來，并運用到車載通信中，既能在DSRC授權頻段空閑時使用授權頻段，也能在授權頻段繁忙時開啟認知功能，檢測居民區(qū)DVB-T的頻段使用情況并且利用，有效的提高了頻譜利用率。