一種數(shù)傳發(fā)射機(jī)及其信號(hào)輻射方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域中的數(shù)字調(diào)制發(fā)射技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)傳發(fā)射機(jī)及其 信號(hào)福射方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 分析頻譜空隙方面，主要的方法包括匹配濾波器檢測(cè)、循環(huán)平穩(wěn)特征檢測(cè)、能量檢 測(cè)等，其中匹配濾波器檢測(cè)通過(guò)在本地裝載與被檢測(cè)信號(hào)頻譜特征一樣的濾波器，有用信 號(hào)進(jìn)入時(shí)就會(huì)使輸出信噪比達(dá)到最大，那么如果濾波器的輸出信噪比超出一定閾值，即可 以認(rèn)為存在有用信號(hào)，這種方法能夠獲得較高的處理增益，但只能識(shí)別指定類型的信號(hào)，不 能很好地避開(kāi)復(fù)雜干擾頻段；循環(huán)平穩(wěn)特征檢測(cè)，通過(guò)提取調(diào)制信號(hào)特征來(lái)判斷是否存在 有用信號(hào)，若非零循環(huán)頻率處呈現(xiàn)頻譜相關(guān)性，則存在有用信號(hào)，若僅在零循環(huán)頻率處呈現(xiàn) 頻譜相關(guān)性，則不存在有用信號(hào)，該方法的能夠區(qū)分噪聲能量和調(diào)制信號(hào)能量，但算法復(fù)雜 度較高，不易實(shí)現(xiàn)；能量檢測(cè)是在一定頻帶范圍內(nèi)作能量累積，如果檢測(cè)到的能量高于門 限，則說(shuō)明存在有用信號(hào)，如果低于門限，則說(shuō)明僅有噪聲，能量檢測(cè)基于一個(gè)簡(jiǎn)單的事實(shí)， 即信號(hào)加噪聲的能量一定大于噪聲單獨(dú)存在時(shí)的能量，故能夠檢測(cè)大部分的信號(hào)存在，但 在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)需要精確測(cè)量環(huán)境噪聲等參數(shù)。
[0003] 速率自適應(yīng)技術(shù)主要用于無(wú)線局域網(wǎng)、移動(dòng)通信等方面，主要包括閉環(huán)類方法和 開(kāi)環(huán)類方法，閉環(huán)類方法通過(guò)直接測(cè)量信道信息，如信噪比、接收信號(hào)強(qiáng)度、誤碼率等決定 發(fā)送速率，速率越低抗噪聲的能力越強(qiáng)，此類方法具有普遍適用性和高可靠性；開(kāi)環(huán)類方法 通過(guò)計(jì)算在一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)送數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)信息獲得參數(shù)，如誤幀率、接收的詢問(wèn)幀個(gè)數(shù)以 及吞吐量等，用于判斷無(wú)線信道的狀態(tài)以決定發(fā)送速率，此類方法實(shí)時(shí)性較差，需判斷較多 參數(shù)，僅適用于帶協(xié)議的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，申請(qǐng)?zhí)枮?01310025681. 2的專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種數(shù)傳發(fā)射機(jī)，給出 了一種數(shù)傳發(fā)射機(jī)架構(gòu)，其頻段和速率都可以調(diào)整，但不能夠進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，其應(yīng)用不具 備自適應(yīng)功能。
[0005] 申請(qǐng)?zhí)枮?00680035788. 3的專利文獻(xiàn)公開(kāi)了頻段自適應(yīng)的無(wú)線通信，給出了一 種頻段自適應(yīng)通信方法，雖然能夠根據(jù)頻譜分析獲得可用頻段，并決策調(diào)制方式，但其頻譜 分析策略較為復(fù)雜，而且需要雙向通信監(jiān)測(cè)，不適用于單向數(shù)據(jù)傳輸，其應(yīng)用范圍限于雙向 通信。
[0006] 非專利文獻(xiàn)《用于變參信道的變速率傳輸技術(shù)》，發(fā)表于2013年第39卷第6期《無(wú) 線電通信技術(shù)》，能夠針對(duì)信道進(jìn)行變速率，但針對(duì)的是極低速率的散射通信，不適用于高 速數(shù)據(jù)傳輸中，其應(yīng)用范圍限于低速通信。
[0007] 非專利文獻(xiàn)《星地鏈路高速數(shù)傳系統(tǒng)快時(shí)變信道估計(jì)方法》，發(fā)表于2013年11月 《遙測(cè)遙控》，提供了一種用于0FDM數(shù)傳系統(tǒng)的信道分析方法，但較為復(fù)雜，其應(yīng)用范圍限于 0FDM通信。
[0008] 數(shù)傳發(fā)射機(jī)要求高可靠、低功耗，系統(tǒng)不宜復(fù)雜，以往的頻率速率自適應(yīng)技術(shù)往往 存在檢測(cè)正確率和系統(tǒng)復(fù)雜度之間的矛盾，難以直接應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)傳發(fā)射機(jī)及其信號(hào)輻射方法，能夠在復(fù)雜信道環(huán)境 下通過(guò)分析頻譜空隙，實(shí)現(xiàn)發(fā)射頻率和速率的自適應(yīng)更改，有效降低通信雙方的被干擾幾 率。
[0010] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種數(shù)傳發(fā)射機(jī)，其特點(diǎn)是， 包含：
[0011] 頻譜空隙分析模塊，用于對(duì)寬帶天線采集到的待分析信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理得到射頻采 集信號(hào)，對(duì)射頻采集信號(hào)進(jìn)行以能量檢測(cè)為準(zhǔn)則的頻譜空隙分析，獲得預(yù)設(shè)頻帶范圍內(nèi)的 頻譜空隙檢測(cè)結(jié)果；
[0012] 發(fā)射載頻決策模塊，與所述頻譜空隙分析模塊連接，用于根據(jù)預(yù)設(shè)頻帶范圍內(nèi)的 頻譜空隙檢測(cè)結(jié)果獲得發(fā)射載頻；
[0013] 調(diào)制速率決策模塊，與所述頻譜空隙分析模塊連接，用于根據(jù)預(yù)設(shè)頻帶范圍內(nèi)的 頻譜空隙檢測(cè)結(jié)果獲得調(diào)制速率；
[0014] 信號(hào)發(fā)射模塊，分別與所述發(fā)射載頻決策模塊及調(diào)制速率決策模塊連接，所述的 信號(hào)發(fā)射模塊包含發(fā)射本振，與所述發(fā)射載頻決策模塊連接，用于根據(jù)發(fā)射載頻獲得發(fā)射 本振的頻率控制字；數(shù)傳調(diào)制器，與所述調(diào)制速率決策模塊連接，用于根據(jù)調(diào)制速率將基帶 數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制上，生成中頻信號(hào)；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，與所述數(shù)傳調(diào)制器連接，用于將中頻信號(hào)由 數(shù)字信號(hào)形式轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)形式；上變頻器，分別與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器及發(fā)射本振連接，用 于將模擬信號(hào)形式的中頻信號(hào)上變頻到發(fā)射載頻。
[0015] 所述的信號(hào)發(fā)射模塊還包含功率放大器，與所述上變頻器連接，用于將上變頻后 的發(fā)射載頻進(jìn)行功率放大，形成功率放大信號(hào)后輻射出去。
[0016] 所述的頻譜空隙分析模塊包含寬帶放大器，用于對(duì)對(duì)寬帶天線采集到的待分析信 號(hào)進(jìn)行放大，形成待分析放大信號(hào)；可調(diào)本振，用于輸出預(yù)設(shè)本振頻率；下變頻器，分別與 所述寬帶放大器及可調(diào)本振連接，用于將分析放大信號(hào)與預(yù)設(shè)本振頻率進(jìn)行混頻，形成待 分析混頻信號(hào)；濾波器，與所述下變頻器連接，用于對(duì)待分析混頻信號(hào)進(jìn)行低通濾波，形成 射頻采集信號(hào)；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，與所述濾波器連接，用于將射頻采集信號(hào)由模擬信號(hào)形式轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號(hào)形式；信號(hào)分析處理模塊，分別與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器、發(fā)射載頻決策模塊及調(diào)制速 率決策模塊連接，用于對(duì)數(shù)字信號(hào)形式的射頻采集信號(hào)進(jìn)行分析處理，得到預(yù)設(shè)頻帶范圍 內(nèi)的頻譜空隙檢測(cè)結(jié)果。
[0017] 所述的頻譜空隙分析模塊與信號(hào)發(fā)射模塊不同時(shí)工作。
[0018] -種數(shù)傳發(fā)射機(jī)的信號(hào)輻射方法，其特點(diǎn)是，包含以下步驟：
[0019] S1、將寬帶天線接收采集到的待分析信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，得到射頻采集信號(hào)，對(duì)射頻 采集信號(hào)進(jìn)行以能量檢測(cè)為準(zhǔn)則的頻譜空隙分析，得到預(yù)設(shè)頻帶范圍內(nèi)的頻譜空隙檢測(cè)結(jié) 果；
[0020] S2、根據(jù)預(yù)設(shè)頻帶范圍內(nèi)的頻譜空隙檢測(cè)結(jié)果計(jì)算發(fā)射載頻、調(diào)制速率及發(fā)射本 振；
[0021] S3、將發(fā)射載頻轉(zhuǎn)換為發(fā)射本振的頻率控制字；
[0022] S4、將基帶數(shù)據(jù)以調(diào)制速率進(jìn)行調(diào)制后獲得中頻信號(hào)；
[0023] S5、將中頻信號(hào)上變頻到發(fā)射載頻上，再經(jīng)濾波及放大后將信號(hào)輻射出去。
[0024] 所述的步驟S1中對(duì)待分析信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理的步驟包含：
[0025] 將待分析信號(hào)進(jìn)行放大處理；
[0026] 將經(jīng)放大處理后的待分析信號(hào)與本振進(jìn)行混頻；
[0027] 將混頻后的待分析信號(hào)進(jìn)行低通濾波，得到射頻采集信號(hào)。
[0028] 所述的步驟S1中頻譜空隙分析的步驟包含：
[0029] A、將射頻采集信號(hào)作平方運(yùn)算，采用積分器對(duì)時(shí)間內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行積分，得到時(shí)域 能量計(jì)算結(jié)果輸出信號(hào)；
[0030] B、將時(shí)域能量計(jì)算結(jié)果與時(shí)域能量門限值進(jìn)行比較，判斷時(shí)域能量計(jì)算結(jié)果是否 大于時(shí)域能量門限值預(yù)設(shè)倍數(shù)；
[0031] 若是，則執(zhí)彳丁步驟C，
[0032] 若否，則輸出該頻段內(nèi)無(wú)信號(hào)的結(jié)果；
[0033] C、將射頻采集信號(hào)執(zhí)行快速傅里葉變換后進(jìn)行頻域檢測(cè)；得到頻域能量計(jì)算結(jié) 果；
[0034] D、對(duì)射頻采集信號(hào)的頻域能量進(jìn)行積分得到頻域能量計(jì)算結(jié)果；
[0035] E、將頻域能量計(jì)算結(jié)果與頻域能量門限值進(jìn)行比較，判斷頻域能量計(jì)算結(jié)果是否 大于頻域能量門限值預(yù)設(shè)倍數(shù)；
[0036] 若是，則輸出該頻段內(nèi)有信號(hào)的結(jié)果；
[0037] 若否，則輸出該頻段內(nèi)無(wú)信號(hào)的結(jié)果；
[0038] F、改變可調(diào)本振的頻率及低通濾波的帶寬，重復(fù)步驟A~E，得到預(yù)設(shè)頻帶范圍內(nèi) 的頻譜空隙檢測(cè)結(jié)果。
[0039] 所述的步驟S2中，發(fā)射本振的計(jì)算步驟包含：
[0040] 將預(yù)設(shè)頻帶范圍內(nèi)的頻譜空隙檢測(cè)結(jié)果以頻率檢測(cè)帶寬為最小單位存入寄存器 中，并以頻率檢測(cè)帶寬為單位設(shè)定速率積分帶寬；
[0041 ] 將速率積分窗以頻率為軸進(jìn)行滑動(dòng)積分；
[0042] 判斷速率積分窗內(nèi)的所有頻點(diǎn)是否全部未被占用；
[0043] 若否，則輸出速率與頻率不可用的結(jié)果；
[0044] 若是，則輸出速率與頻率可用的結(jié)果后將所有可用的速率