具有认知功能的车载通信系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种具有认知功能的车载通信系统，包括2个以上的认知用户和路边单元。每个认知用户包括认知中心处理器、认知通信机、基站通信机、基站中心处理器、控制中心、射频前端、基带处理模块和车载单元。本实用新型专利技术将DSRC(短距离通信)与认知无线电结合起来，运用到车载通信中，既能在DSRC授权频段空闲时使用授权频段，也能在授权频段繁忙时开启认知功能，检测居民区DVB‑T的频段使用情况并且利用，有效的提高了频谱利用率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及通信
，具体涉及一种具有认知功能的车载通信系统。
技术介绍
目前，用于车载通信的频段为：5855MHz-5925MHz。但是随着车载用户数量和通信需求的大幅度增加，仅仅70MHz是不能满足车载通信的需要的。实验表明，其他授权频段存在着大量的“频谱空洞”，这些“频谱空洞”大部分时间中是没有授权用户在使用的，因此怎样把这些“频谱空洞”利用在车载通信中便成为一个研究热点。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是现有车载频段无法满足车载通信需求的问题，提供一种具有认知功能的车载通信系统。为解决上述问题，本技术是通过以下技术方案实现的：具有认知功能的车载通信系统，包括2个以上的认知用户和路边单元；每个认知用户包括认知中心处理器、认知通信机、基站通信机、基站中心处理器、控制中心、射频前端、基带处理模块和车载单元；基站中心处理器连接基站通信机；基站通信机和认知通信机通过天线连接；认知中心处理器连接认知通信机；基站中心处理器连接射频前端的射频前端本；射频前端连接基带处理模块，基带处理模块连接基站中心处理器；基站中心处理器连接控制中心；控制中心连接车载单元；车载单元通过天线连接路边单元。上述射频前端包括射频天线、前低通滤波器、低噪声放大器、衰减器、第二级放大器、混频器、射频前端本振、后低通滤波器和自动增益控制器；射频天线的输出端连接前低通滤波器的输入端；前低通滤波器的输出端连接低噪声放大器的输入端；低噪声放大器的输出端经衰减器与第二级放大器的输入端相连；第二级放大器的输出端连接混频器的一输入端，基站中心处理器经射频前端本振连接混频器的另一输入端；混频器的输出端分为I、Q两路输出端，I、Q两路输出端各经后低通滤波器和自动增益控制器后，与基带处理模块的一路输入端相连。与现有技术相比，本技术构建了一个由认知用户和路边单元构成的车载通信系统；该系统既能在DSRC(短距离通信)授权频段空闲时使用授权频段，也能在授权频段繁忙时开启认知功能，检测居民区DVB-T的频段使用情况并且利用，有效的提高了频谱利用率。附图说明图1为具有认知功能的车载通信系统的系统框图。具体实施方式具有认知功能的车载通信系统，其结构框图如图1所示，该系统包括认知用户和设置在路边单元(RSU)。每个认知用户包括认知中心处理器、认知通信机、基站通信机、基站中心处理器、控制中心、射频前端、基带处理模块和车载单元(OBU)，其中认知通信机和基站通信机均为2.4G通信机。每个认知用户包括认知中心处理器、认知通信机、基站通信机、基站中心处理器、控制中心、射频前端、基带处理模块和车载单元。基站中心处理器连接基站通信机；基站通信机和认知通信机通过天线连接；认知中心处理器连接认知通信机。基站中心处理器连接射频前端的射频前端本；射频前端连接基带处理模块，基带处理模块连接基站中心处理器。基站中心处理器连接控制中心；控制中心连接车载单元；车载单元通过天线连接路边单元。射频前端采用零中频结构将射频信号搬移到零频。射频前端主要由射频天线、前低通滤波器、低噪声放大器、衰减器、第二级放大器、混频器、射频前端本振、后低通滤波器和自动增益控制器顺序连接组成。射频天线的输出端连接前低通滤波器的输入端；前低通滤波器的输出端连接低噪声放大器的输入端；低噪声放大器的输出端经衰减器与第二级放大器的输入端相连；第二级放大器的输出端连接混频器的一输入端，基站中心处理器经射频前端本振连接混频器的另一输入端；混频器的输出端分为I、Q两路输出端：其中I、Q两路输出端分别连接各自的第一级自动增益放大器的输入端，且I、Q两路的第一级自动增益放大器的输出端经各自的后低通滤波器后与各自的第二级自动增益放大器的输入端相连。射频天线接收DVB-T频段信号，通过低噪声放大器进行线性放大，其中低噪声放大器采用型号为MAX2130的芯片，工作范围为50-878MHz，能够覆盖DVB-T的全部频段；接收信号经衰减器和第二级放大器后与本振频率进行混频，射频前端本振采用锁相环与单片机构成，锁相环采用型号为ADF4351的芯片，它的输出频率范围为35MHz-4400MHz，通过单片机向锁相环内部写入相应的寄存器值就可以改变锁相环的输出频率；基站中心处理器控制本振输出相应的本振频率与射频信号进行混频，将各个子频段的中频点混频到零中频处，混频器采用的型号为ADL5387的芯片，工作频率范围是30MHz-2GHz，可以进行直接下变频调制，本振频率与射频信号混频后产生I、Q两路基带信号。I、Q两路基带信号各通过低通滤波器经自动增益控制后将信号送入基带处理模块。。基带处理模块由一个双通道的模数转换器和FPGA组成，射频接收模块的输出端连接模数转换器的输入端，模数转换器输出端连接FPGA的输入端。模数转换器采用型号为AD9248的芯片，该芯片是14位双通道AD转换芯片；I/Q两路信号经过AD转换后变为数字基带信号；数字芯片FPGA选用型号为CycloneIIEP2C8Q240C8N的芯片，数字基带信号进入FPGA后对其进行数字处理。FPGA内部的数字处理器对各个输入的子频段进行频谱检测。即数字芯片内部加有双门限能量检测算法和循环前缀算法。双门限能量检测算法可以检测出空闲的频段，循环前缀算法专门用于检测DVB-T信号，它可以检测出认知用户在使用授权频段的时候授权用户是否出现占用该频段，若检测出授权用户出现，则利用干扰温度进行判断认知用户是否需要退出使用该频段。上述车载通信系统的工作过程如下：(1)待通信的认知用户的认知中心处理器通过认知通信机向基站通信机发送通信请求，基站中心处理器将信息传递给控制中心。控制中心收到要进行通信的信息后，与所处位置的路边单元(RSU)进行信息交换。(2)路边单元将感知到的短距离通信(DSRC)频段的频谱使用情况报告给控制中心。若有空闲频段则直接使用短距离通信频段进行通信；若无空闲频段，则路边单元将该信息广播给该附近队列中的认知用户，该队列中的认知用户开启认知功能，进行频谱感知。路边单元进行感知的方法为现有技术已知的DSRC频段感知方法。(3)队列中的认知用户的射频天线接收DVB-T频段信号。射频前端将整个频段按照预设的子频段带宽分段。基站中心处理器通过改变射频前端本振的输出频率将各个子频段搬移到零频，并将它分为I、Q两路后送入基带处理模块中。如基站中心处理器控制本振输出55MHz频率，通过正交解调器与50-60MHz子频段混频后将频段搬移到基带，此时在0-5MHz频段内就有50-60MHz频段的全部信息，通过带宽为5MHz的后低通滤波器将50-60MHz频段信息进行AD采样后送入FPGA进行处理。(4)基站中心处理器向基带处理模块发送频谱检测的命令，基带处理模块采用基于路边单元的加权双门限能量检测的协作频谱感知方法进行频谱检测来判断该子频段是否空闲，并将感知结果发送给路边单元。当一个子频段感知完成之后，基站中心处理器控制射频前端本振切换到下一子频段进行感知。基站中心处理器进行感知的方法为现有技术已知的DVB-T的频段感知方法。(5)路边单元根据感知决策的最终结果，将可利用的频谱分配给待通信的认知用户。认知用户的认知通信机接收到空闲频段信息后将该信息传输给认知中心处理器，认知本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有认知功能的车载通信系统，其特征是，包括2个以上的认知用户和路边单元；每个认知用户包括认知中心处理器、认知通信机、基站通信机、基站中心处理器、控制中心、射频前端、基带处理模块和车载单元；基站中心处理器连接基站通信机；基站通信机和认知通信机通过天线连接；认知中心处理器连接认知通信机；基站中心处理器连接射频前端的射频前端本；射频前端连接基带处理模块，基带处理模块连接基站中心处理器；基站中心处理器连接控制中心；控制中心连接车载单元；车载单元通过天线连接路边单元。

【技术特征摘要】
1.具有认知功能的车载通信系统，其特征是，包括2个以上的认知用户和路边单元；每个认知用户包括认知中心处理器、认知通信机、基站通信机、基站中心处理器、控制中心、射频前端、基带处理模块和车载单元；基站中心处理器连接基站通信机；基站通信机和认知通信机通过天线连接；认知中心处理器连接认知通信机；基站中心处理器连接射频前端的射频前端本；射频前端连接基带处理模块，基带处理模块连接基站中心处理器；基站中心处理器连接控制中心；控制中心连接车载单元；车载单元通过天线连接路边单元。2.根据权利要求1所述具有认知功能的车...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖海林，张玉冰，黄国庆，莫秋椿，沈正源，陈孝敬，马得森，金晓晴，
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