[发明专利]用于频谱监测的多频段认知网络节点

说明书

技术领域

本发明涉及用于频谱检测的认知网络节点，更具体地，涉及频谱检测认知无线电， 属于认知无线电技术领域。

背景技术

认知网络是在认知无线电(Cognitive Radio，CR)的基础上发展而来的。认知无线电最初提 出的目的是要解决无线频谱资源紧张而已分配的频谱利用率不高的问题。一方面在传统的频 谱管理方式下，大部分国家的无线电管理部门已经将3GHz以下的频率分配给不同的用户， 因此随着人们移动无线业务需求的不断增加，无线电资源将变得越来越稀缺。而另一方面， 由美国联邦通信委员会(Federal Communication Commissions，FFC)的测试报告显示在不同的 时间和空间内已分配的频谱利用率从15％到85％不等。

为了缓解当前频谱利用率低下与不断增长的频谱资源需求之间的矛盾，学术界提出了CR 的概念。认知无线电通过感知频率、时间和空间域等频谱环境实现频谱动态共享，提供灵活 的频谱利用，利用闲置频谱进行信号传输，以满足商业、军事、政府客户不断变化的需求。 目前CR的研究刚刚起步，很多观点还没有统一，甚至争议很大，例如授权用户怀疑CR用 户频谱检测的可靠性，担心通信可靠性受到CR用户的威胁；另一方面目前提出的各种频谱 检测方法往往没有机会在实际的系统上去验证。因此，一个具体的实验系统可以很好的说明 和验证CR的诸多问题，会对CR理论的研究和标准的确立积累经验、提供参考。

目前较为流行和成熟的软件无线电平台是Eric Blossom于2000年提出的GUN Radio和 Ettus Matt提出的通用软件无线电外设(Universal Software Radio Peripheral，USRP)，GUN Radio是一个开源的用于构建软件无线电平台的软件包，负责对从硬件平台USRP接收到的数 字信号进行处理，然后将处理后的数据通过PC的显示器或声卡传给外界。USRP包含一个母 版和若干子板，母版负责对来自子板的实时信号或IQ信号进行转换最终传输到PC中。其可 以更换子板来实现对不同频段的扫描，但是不能同时对多个频段进行扫描，而本发明可以同 时对三个频段进行扫描，更充分的利用频谱资源。

发明内容

本发明的目的是实现一种用于频谱检测的认知网络节点，其可以感知一定频段内的频谱 资源的使用情况。通过对三个不同频段进行监控，充分并有效的利用现有的频谱资源。

本发明采用的技术方案为：

用于频谱检测的认知网络节点，其特征是，该节点的硬件由处理器、射频模块、存 储器、显示模块和电源模块组成，射频模块、存储器、显示模块与处理器相连，电源模 块为其它各个模块提供电源。

处理器采用ARM公司的ARM1136J(F)-S微处理器内核，配合适当的外围电路，搭 建起整个节点的硬件平台。通过处理器的I/O引脚可以实现RS232、SPI以及USB等通 用硬件标准接口，同时也可以通过处理器实现其硬件接口的驱动程序，数据读写程序， 使得射频设备接入认知节点后可立即进行相应频谱的扫描。

射频模块主要负责对三个频段进行感知与发送：

1.47MHz～910MHzVHF/UHF频段中的TV信道的感知和发送

对于信号发送，将由认知节点实现DVB-H传输IP服务的传输系统。由微处理器对 感知到的数据进行一定的封装然后发射出去。

对于信号接收，采用电视广播接收器接收地面广播和卫星广播的数字电视信号。本 发明利用硬件方式来实现DVB-H MPE-FEC纠错机制，修复错误及还原发送的数据。采 用Broadcom BCM2940的移动电视接收器。

2.433.05～434.79MHz和902～928MHz ISM频段的感知和发送

选用挪威Nordic VLSI公司生产的nRF905单片射频收发芯片。其可以工作于 433/868/915MHz三个ISM(工业、科学和医学)频段，并可以感知与探测相应频段上的频 谱信息。

3.2.400～2.4835GHz ISM频段(ZigBee)的感知和发送

选用工作在2.4GHz的单芯片低电压CC2420收发器。CC2420是TI-Chipcon公司推 出的首款符合2.4GHz IEEE802.15.4标准的射频收发器，也是第一款适用于ZigBee产品 的RF器件。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：