[实用新型]地面数字电视广播频谱感知系统

说明书

技术领域

本实用新型属于通信技术领域，具体涉及一种地面数字电视广播（DVB-T）频谱感知系统。

背景技术

随着无线通信业务的发展，可用的频谱资源日益紧张，有限的频谱资源逐渐成为制约无线通信技术发展的瓶颈。因此，节约频谱资源提高频谱利用率将是未来无线通信发展的一个重要领域。然而在目前的频谱授权分配体制下，某些特定的频段内频谱资源竞争激烈，非授权用户不能占用其他授权频段不用的频段，造成了频谱利用率较低。在频谱资源匮乏和利用率低的情况下，为了改变传统的频谱资源分配方式，在时域与空域上充分利用空闲频谱资源，人们提出了认知无线电技术。

认知无线电的重要应用之一是频谱感知，由于地面数字电视广播频段是人们休闲娱乐的一个重要部分，其频段范围为50Mhz-878Mhz。在使用过程中，人们往往观看地面数字电视广播时只是占用其中的一部分频段，而对于其他频段来说，处于空闲状态。在不干扰授权用户的基础上，如果能把处于空闲的频段充分利用起来，将会极大的提高频谱利用率。因此，地面数字电视广播信号的频谱感知技术的研究已成为认知无线电领域的研究热点。

目前地面数字电视广播信号的频谱感知信号处理电路的实现一般是基于MCU芯片、DSP芯片或者FPGA芯片。DSP的工作模式本质上与传统CPU取指令，译码和执行等方式相同，受到指令周期的限制，时序控制较弱，且对于运算复杂，计算量大的算法往往难以满足实时性需求。FPGA具有强大的并行处理能力﹑运算速度快、成本低﹑可靠性高、编程灵活等优点，它内部集成了大量分布式RAM用于实现逻辑设计，块RAM用于数据高速存储，PLL用于时钟的管理，嵌入式乘法器用于数字信号的处理，高速收发器用于数据通信等等，同时流水线的设计可以缩小处理延时，提高FPGA能达到的最高工作频率，具有DSP等芯片无法比拟的优点。

在公开号为CN1885742A的中国专利申请“一种认知无线电实验系统的硬件终端”中，系统采用的是DSP—FPGA的双处理器结构，采用频谱感知算法将基带信号合理分配给DSP和FPGA进行处理，充分利用了DSP和FPGA的各自优势。但是因系统难以满足频谱感知系统的实时性和处理速度的要求，而且硬件结构较复杂，实现很困难，成本很高，不利于商业推广。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种地面数字电视广播频谱感知系统，其以简化系统硬件结构，实现地面数字电视广播频段快速切换，在保证频谱感知速度的同时节省处理器资源为目的。

为解决上述问题，本实用新型所是通过以下技术方案实现的：

基于上述地面数字电视广播频谱感知方法所设计的地面数字电视广播频谱感知系统，主要由电源部分、以及与电源部分相连的射频发射接收部分和数据处理部分组成；其中射频发射接收部分包括射频接收模块和射频发射模块；数据处理部分包括中心控制处理模块、模数转换模块和数模转换模块；射频接收模块的数据输出端经数转换模块与中心控制处理模块的数据输入端相连；射频发射模块的数据输出端经数模转换模块与中心控制处理模块的数据输入端相连；中心控制处理模块的本振输出端分别连接射频接收模块和射频发射模块的本振控制端。

上述方案中，所述中心控制处理模块为可编程逻辑控制器（FPGA）。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点：

1、通过以FPGA为处理器灵活的控制本振频率输出，使地面数字电视广播全频段覆盖，对采集的信号进行加窗，采用计算机旋转坐标（Cordic）算法实现FFT处理，并运用基于FFT能量检测算法实现了对地面数字电视广播频段的感知；

2、FPGA内部集成了大量分布式RAM用于实现逻辑设计，块RAM用于数据存储，PLL用于时钟的管理，嵌入式乘法器用于数字信号的处理等等，故本系统具有强大的并行处理能力﹑运算速度快、成本低﹑可靠性高、编程灵活的优点；

3、采用FPGA作为核心控制处理器的单处理器结构，与射频发送接收结合在一起，相比多处理器结构，简化了系统结构，节省了硬件资源和成本，降低了系统的能耗；

4、该频谱感知系统对DVB-T整个频段进行了划分，能够有效地检测无线电频谱中频段的使用以及迅速地利用临时不用的频率，而不干扰其他授权用户之间的通信；

5、在感知算法采用基于FFT的能量检测，运用改进的Cordic算法实现FFT运算中的复乘，既保证了数据处理速度，又节约了系统资源，整个算法复杂度低，检测时耗短，实现简单。

附图说明