[发明专利]一种具有认知功能的接收机系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种具有认知功能的接收机系统和方法。

背景技术

现代通信中，频谱资源的匮乏和频谱管理效率的低下成为制约无线通信技术发展的瓶颈。而认知无线电技术是解决当前问题的一种有效手段。同时，地面数字电视(DVB-T)作为人们休闲娱乐的一个重要部分，在时间，频率和空间上存在很多的空闲频谱。借助认知无线电技术，认知用户可以在非授权的数字电视空闲频谱内进行数据通信。

地面数字电视空闲频谱的利用，首先需要通过频谱感知确定地面数字电视的空闲频谱，然后将感知到的空闲频谱分配给认知用户使用。认知无线电网络中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。因此，提出一种简单的具有认知功能的接收机系统成为研究的一个新方向。在此基础上，已被广泛采用的能量检测算法，虽然能实现地面数字广播频段的频谱感知。但是为了确保频谱感知的可靠性，感知过程需要使用静默期。在静默期内认知用户必须中断自身传输，从而导致数据传输的不连续，影响通信效率。再者，如何构建频谱池，动态的智能的提供空闲备用信道供认知用户使用，也是此接收系统需要解决的问题。也即，当主用户重新占用授权频段时，认知用户应实时的进行信道之间的连续切换。

此外，针对地面数字电视的宽频段范围。在实现宽频段覆盖的同时，减少镜像干扰和谐波干扰，也是接收方法和系统需要考虑的一个重点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有认知功能的接收机系统和方法，其能有效感知地面数字电视频段的空闲频谱，并通过认知相应的分配空闲频段进行认知用户的数据接收，其具备频谱感知与数据接收并行，多个可用信道备用，高性能的特点。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种具有认知功能的接收机系统，主要由射频前端模块、模数转化模块和数字电路模块构成。射频前端模块的输出端与模数转化模块的输入端相连，模数转化模块的输出端连接数字电路模块。上述射频前端包括射频预选滤波器、低噪声放大器、第一本地振荡器、第一混频器、带通滤波器、放大器，第二本地振荡器、第二混频器、中频滤波器和自动增益控制器。外部输入的DVB-T信号或认知用户信号送入射频预选滤波器的输入端。射频预选滤波器的输出端经由低噪声放大器与第一混频器模块的一输入端相连，第一混频器的输出端经带通滤波器输入到放大器的输入端，放大器的输出端连接第二混频器的一输入端，第二混频器的输出端经中频滤波器与自动增益控制器的输入端相连。第一本地振荡器连接第一混频器的另一输入端；第二本地振荡器连接第二混频器的另一输入端。自动增益控制器的输出端连接模数转化模块的输入端。上述数字电路模块包括第一数字可调滤波器、特征检测电路、频谱存储器，开关电路、第二数字可调滤波器、数字下变频器、解调器，时钟电路和控制单元。模数转化模块的输出端分为两路，一路经第一数字可调滤波器连接特征检测电路的输入端，特征检测电路的输出端连接频谱存储器，频谱存储器的输出端连接控制单元的输入端，由此形成DVB-T信号的感知链路；另一路经开关电路连接第二数字可调滤波器的输入端，第二数字可调滤波器的输出端经数字下变频器连接解调器的输入端，解调器向外部输出认知用户信号；由此形成认知用户信号的解调链路。时钟电路与控制单元相连接，控制单元的输出端连接开关电路、第二数字可调滤波器、数字下变频器、第一数字可调滤波器、特征检测电路、射频预选滤波器、第一本地振荡器和外部的认知用户。控制单元主要是在时钟电路控制下，协调认知用户、数字电路模块和射频前端模块的工作。

上述接收系统中，所述射频预选滤波器主要由第一去耦电容电路、第一陷波滤波电路、第一阻抗匹配电路、三阶谐振滤波电路、耦合电感电路、第二阻抗匹配电路、第二陷波滤波电路和第二去耦电容电路组成。第一去耦电容电路的输入端接收外部输入的射频信号，第一去耦电容电路的的输出端经第一陷波滤波电路输入第一阻抗匹配电路的输入端；第一阻抗匹配电路的正输出端经三阶谐振滤波电路与第二阻抗匹配电路的正输入端相连，第一阻抗匹配电路的负输出端与耦合电感电路与第二阻抗匹配电路的负输入端相连并接地；第二阻抗匹配电路经第二陷波滤波电路连接第二去耦电容电路的输入端，第二去耦电容电路的输出端与低噪声放大器相连。

上述接收系统中，所述第一数字可调滤波器和第二数字可调滤波器均采用系数可变的有限脉冲响应数字滤波器。