一种DVB-T频段的认知无线电接收机系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种DVB-T频段的认知无线电接收机系统，射频前端模块的I路信号输出端经第一AD转换器后，分别接入解调模块和频谱感知模块的输入端；射频前端模块的Q路信号输出端经第二AD转换器后，分别接入解调模块和频谱感知模块的输入端；微处理器的输入输出端与频谱感知模块相互连接，微处理器的输出端与解调模块和射频前端相连接；电源连接解调模块、频谱感知模块、时钟模块和微处理器；时钟模块的输出端分别连接解调模块、频谱感知模块和微处理器。本实用新型专利技术采用频谱感知链路与解调链路共用同一射频前端的结构，不仅简化了系统复杂度，而且易于系统集成；具有可靠感知、连续传输、高服务质量和高集成度的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种DVB-T频段的认知无线电接收机系统
本技术属于认知无线电
，具体涉及一种DVB-T (地面数字电视广播)频段的认知无线电接收机系统。
技术介绍
随着无线通信业务的飞速发展，可用频谱资源日益紧张，有限的频谱资源无法满足当前通信需求。因此，如何提高频谱利用率成为急待解决的问题。认知无线电(CR, cognitive radio)为解决这个问题提供了一种有效的方法。CR系统对已授权的主用户频段进行频谱感知，发现频谱空洞，并将检测到的频谱空洞供认知用户使用。为了避免认知用户信号对频谱感知的干扰，现有的频谱感知技术需要使用静默期，在静默期内认知用户必须中断自身传输，确保频谱感知的可靠性。为此，在确保频谱感知可靠性的同时，实现认知用户数据传输的连续性，提高通信服务质量，成为需要解决的关键问题。地面数字电视广播是人们休闲娱乐的一个重要部分，频段范围为50-878MHZ。目前已经被33个国家和地区采用。地面数字广播频段需要有关部门的授权分配，很多的授权频谱资源未被充分利用，在时间，频率和空间上存在很多的空闲频谱。因此，地面数字电视广播信号成为目前认知无线电的实验频段。目前已知的认知无线电分布式频谱感知结构中，认知终端设备除进行数据通信之夕卜，还需要具备感知功能，因此大多采用专用的感知接收机和数据通信接收机的方案，这不仅增加了系统复杂度，而且不利于系统集成。此外，虽然现有分布式频谱感知中，基于循环平稳特征的频谱检测方法能实现认知用户数据通信的同时，并能及时发现主用户信号的介入，实现频谱感知与数据通信同时进行及数据传输的连续性，但是其计算量复杂，尤其对于DVB-T这种长符号周期信号，即使在低采样率下，大量的采样点数，更不易于硬件实现。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种DVB-T频段的认知无线电接收机系统，其具有可靠感知、连续传输、高服务质量和高集成度的特点。为解决上述问题，本技术是通过以下技术方案实现的:—种DVB-T频段的认知无线电接收机系统，主要由射频前端模块、AD转换模块、解调模块、频谱感知模块、时钟模块、电源模块和微处理器组成；其中AD转换模块包括2路AD转换器；射频前端模块的I路信号输出端经第一 AD转换器后，分别接入解调模块和频谱感知模块的输入端；射频前端模块的Q路信号输出端经第二 AD转换器后，分别接入解调模块和频谱感知模块的输入端；微处理器的输入输出端与频谱感知模块相互连接，微处理器的输出端与解调模块和射频前端相连接；电源连接解调模块、频谱感知模块、时钟模块和微处理器；时钟模块的输出端分别连接解调模块、频谱感知模块和微处理器。上述方案中，所述射频前端模块包括天线、2个带通滤波器、低噪声放大器、上变频混频器、自动增益控制器、正交调制解调器、2个本振发生器，2个低通滤波器和2个放大器；其中天线连接在第一带通滤波器的输入端上，第一带通滤波器的输出端经低噪声放大器与上变频混频器的一个输入端相连，微处理器经第一本振发生器连接上变频混频器的另一个输入端，上变频混频器的输出端连接第二带通滤波器的输入端，第二带通滤波器的输出端经自动增益控制器连接正交调制解调器的一个输入端，第二本振发生器的输出端连接正交调制解调器的另一个输入端，正交调制解调器的I路信号输出端经第一低通滤波器和第一放大器后连接第一 AD转换器的输入端；正交调制解调器的Q路信号输出端经第二低通滤波器和第二放大器后连接第二 AD转换器的输入端。上述方案中，2个本振发生器均为ADF4351锁相环芯片。上述方案中，第二本振发生器为输出2.4GHZ固定本振频率的本振发生器。上述方案中，正交调制解调器为AD8347芯片。上述方案中，电源模块为LTC1703可编程电源管理芯片。上述方案中，时钟模块为NE555芯片构成的多谐振荡器。上述方案中，微处理器为STM32F103VCT6的AMR芯片。与现有技术相比，本技术具有如下特点:1、采用频谱感知链路与解调链路共用同一射频前端的结构，不仅简化了系统复杂度，而且易于系统集成；此外，还将已知的基于循环前缀相关性的频谱检测方法用在频谱感知链路与解调链路并行的认知无线电接收机中，在避免对主用户信号干扰的同时，实现认知用户数据传输的连续性，提高通信服务质量。2、通过射频前端将宽带接收信号一次上变频到高中频，再经过正交调制解调直接下变频到I/Q两路基带，并分别进行A/D转化后再进行数字化处理，因而无需在数字处理端进行数字下变频到基带信号，从而避免后端数据处理的高采样率需求，便于检测方法的硬件实现，同时也简化了硬件结构，实现DVB-T信号的全频段覆盖。【附图说明】图1为一种DVB-T频段的认知无线电接收机系统的原理框图。图2为图1中射频前端模块的原理框图。图3为图1中频谱感知模块的实现电路原理图。【具体实施方式】一种DVB-T频段的认知无线电接收机系统，如图1所示，其主要由射频前端模块、AD转换模块、解调模块、频谱感知模块、时钟模块、电源模块和微处理器组成。其中AD转换模块包括2路AD转换器。射频前端模块的I路信号输出端经第一 AD转换器后，分别接入解调模块和频谱感知模块的输入端。射频前端模块的Q路信号输出端经第二 AD转换器后，分别接入解调模块和频谱感知模块的输入端。微处理器的输入输出端与频谱感知模块相互连接，微处理器的输出端与解调模块和射频前端相连接。电源连接解调模块、频谱感知模块、时钟模块和微处理器。时钟模块的输出端分别连接解调模块、频谱感知模块和微处理器。射频前端模块输出I/Q两路基带模拟信号分别与两路A/D转化器相连。A/D转化后的两路基带数字信号都各自接入频谱感知模块和解调模块。频谱感知模块将感知到的频谱信息输入微处理器，由微处理器对射频前端模块中的第一本振和系统数字端各个功能模块进行控制，使各个功能模块按照规定的时序协调工作。本技术预先将DVB-T全频段均分为多个子频段CH1，CH2，……，CHg，每个子频段对应一个本振频率fi，其中i为子频段号，i=l，2，……，g。微处理器第一次输出第一个子频段对应的本振频率fI给射频前端第一本振。接收机接收CHl频段的信号，给频谱感知模块进行频谱感知，判别是否存在DVB-T信号。由于数据段若存在DVB-T信号，则在2N+L (N表示DVB-T信号OFDM有效符号长度在固定采样率下的采样点数，L表示循环前缀在固定采样率下的采样点数)个数的采样点中必定包含循环前缀采样值，而在2N+L个数内判别值一直小于零时就可以判定当前频段不存在DVB-T信号，则认知用户可利用该频段进行数据通信，系统微处理器启动解调端对接收信号进行解调，实现认知用户的数据接收，同时频谱感知模块继续对该频段进行频谱感知；若存在连续多个判别值大于零则可以判定DVB-T信号占用授权频段，微处理器关闭解调端，使认知用户立即退出当前使用频段，避免对主用户信号干扰。同时改变射频前端第一本振使接收机接收下一频段的信号，继续执行如上操作直至将DVB-T全频段中的所有子频段全部感知完成。这样通过频谱感知与数据解调的并行结构，采用基于循环前缀相关性的检测技术，认知无线电接收机能够进行数据接收的同时，还能对当前使用信道执行频谱感知，实现数据传输的连续性。时钟模块和电源模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DVB‑T频段的认知无线电接收机系统，其特征是：主要由射频前端模块、AD转换模块、解调模块、频谱感知模块、时钟模块、电源模块和微处理器组成；其中AD转换模块包括2路AD转换器；射频前端模块的I路信号输出端经第一AD转换器后，分别接入解调模块和频谱感知模块的输入端；射频前端模块的Q路信号输出端经第二AD转换器后，分别接入解调模块和频谱感知模块的输入端；微处理器的输入输出端与频谱感知模块相互连接，微处理器的输出端与解调模块和射频前端相连接；电源连接解调模块、频谱感知模块、时钟模块和微处理器；时钟模块的输出端分别连接解调模块、频谱感知模块和微处理器。

【技术特征摘要】
1.一种DVB-T频段的认知无线电接收机系统，其特征是:主要由射频前端模块、AD转换模块、解调模块、频谱感知模块、时钟模块、电源模块和微处理器组成；其中AD转换模块包括2路AD转换器；射频前端模块的I路信号输出端经第一 AD转换器后，分别接入解调模块和频谱感知模块的输入端；射频前端模块的Q路信号输出端经第二 AD转换器后，分别接入解调模块和频谱感知模块的输入端；微处理器的输入输出端与频谱感知模块相互连接，微处理器的输出端与解调模块和射频前端相连接；电源连接解调模块、频谱感知模块、时钟模块和微处理器；时钟模块的输出端分别连接解调模块、频谱感知模块和微处理器。2.根据权利要求1所述的一种DVB-T频段的认知无线电接收机系统，其特征是:所述射频前端模块包括天线、2个带通滤波器、低噪声放大器、上变频混频器、自动增益控制器、正交调制解调器、2个本振发生器，2个低通滤波器和2个放大器；其中天线连接在第一带通滤波器的输入端上，第一带通滤波器的输出端经低噪声放大器与上变频混频器的一个输入端相连，微处理器经第一本振发生器连接上变频混频器的另一个输入端，上变频混频器的输出端连接第二带通滤波器的输入端，第二带通滤波器的输出端经...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖海林，贺栋梁，王成旭，胡立坤，许明，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：新型
国别省市：广西;45