CN104683049B - 一种基于能量检测的超短波信道状态感知装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于能量检测的超短波信道状态感知装置，包括对接收信号进行A/D转换、数字滤波、傅里叶变换和信道参数估计，并采用能量检测方法获得固定间隔信道状态参数的数字处理板，所述数字电路板分别与射频接收前端、用于进行装置操作和信道状态显示的触摸屏模块相连；还包括给所述数字处理板、射频接收前端、触摸屏模块供电的电源电路。本发明具有计算速度快、操作简便、状态显示直观的优点，能够提供信道级的状态感知结果，方便超短波通信用户的频谱感知和信道优选。

Description

一种基于能量检测的超短波信道状态感知装置
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，特别涉及一种基于能量检测的超短波信道状态感知装置。
背景技术
超短波通信是利用频率在30MHz~300MHz之间的无线电波传输信息的通信方式，主要依靠地波传播和空间视距传播，具有通信频段宽、通信容量大，因而被广泛应用于电视、调频广播、雷达探测、移动通信、军事通信等领域。随着无线通信业务的增长，超短波用频设备不断增加，从而使得无线频谱资源变得越来越稀缺。在超短波无线通信系统中，经常会遇到预定信道被占用或者存在严重干扰的情况，导致按照预定信道无法正常通信。因此，对无线电台在工作频段范围内进行频谱扫描，感知信道频谱状态，获得适宜的通信频道对于无线通信系统的正常工作具有重要意义。
当前主要的频谱感知方法有匹配滤波法、能量检测法和循环频谱检测法。匹配滤波法需要知道被检测信号的先验信息，缺乏灵活性；循环谱检测法利用信号的谱相关特征进行检测，低信噪比情况下有较好的检测性能，但计算复杂度较大；能量检测法是一种传统的检测方法，最大的优点是无需知道信号的先验知识，而且实现简单，同时针对能量检测方法对噪声适应能力有限的问题，可以引入合作检测措施加以解决。一直以来，频谱监测设备都是以频率级扫描检测频谱状态，而且设备构造复杂，操作使用不便，在实际应用中缺少一种操作简单、能够提供信道级状态感知结果的监测设备。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题在于提供一种操作简便、使用灵活的超短波信道状态感知装置，适用于超短波通信系统的信道状态监视与信道优选。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种基于能量检测的超短波信道状态感知装置，包括对接收信号进行A/D转换、数字滤波、傅里叶变换和信道参数估计，并采用能量检测方法获得固定间隔信道状态参数的数字处理板，所述数字电路板分别与射频接收前端、用于进行装置操作和信道状态显示的触摸屏模块相连；还包括给所述数字处理板、射频接收前端、触摸屏模块供电的电源电路。
所述射频接收前端包括依次连接的超短波接收天线、保护电路、前置放大器、滤波电路和增益控制电路。
所述数字处理板包括依次连接的A/D转换器、FPGA模块和DSP+ARM模块。
所述FPGA模块采用Virtex-5系列高性能FPGA。
所述DSP+ARM模块选用OMAP-L138芯片。
所述触摸屏模块采用TIDEP0015模块，通过WVGA接口与数字处理板相连。
所述电源电路提供直流供电。
本发明具有计算速度快、操作简便、状态显示直观的优点，能够提供信道级的状态感知结果，方便超短波通信用户的频谱感知和信道优选。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明的超短波信道状态感知界面示意图。
图3为本发明的超短波信道状态感知结果界面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
参见图1，本发明提供一种基于能量检测的超短波信道状态感知装置，包括对接收信号进行A/D转换、数字滤波、傅里叶变换和信道参数估计，并采用能量检测方法获得固定间隔信道状态参数的数字处理板，数字电路板分别与射频接收前端、用于进行装置操作和信道状态显示的触摸屏模块相连；还包括给所述数字处理板、射频接收前端、触摸屏模块供电的电源电路。
其中，各功能模块具体如下：
射频接收前端，包括依次连接的超短波接收天线、保护电路、前置放大器、滤波电路和增益控制电路，完成超短波射频信号的限幅、放大、滤波和增益控制，将信号送至数字处理板的A/D转换模块。
数字处理板，包括依次连接A/D转换器、FPGA模块和DSP+ARM模块，实现对接收信号的AD转换、数字滤波、傅里叶变换和信道参数估计，采用能量检测方法获得固定间隔信道的状态参数；其中FPGA模块选用Xilinx公司的Virtex-5系列高性能FPGA，最大可达66万个逻辑单元，DSP+ARM模块选用TI公司的OMAP-L138芯片，内部集成了ARM9处理器和C674x DSP，最高工作频率为456MHz。
电源为整个装置提供直流供电，输入220V(±10V) 50Hz，输出供电12V（11V~13V）4A，蓄电池供电不少于1.5小时。
触摸屏模块包括触摸屏和驱动电路，用于进行装置的操作和信道状态显示，触摸屏选用TIDEP0015模块，为7英寸电容式触摸显示屏，通过WVGA接口与数字处理板相连。
本发明的超短波检测频段范围为30MHz~88MHz，信道间隔为25kHz，共有信道数2320个，信道扫描带宽100MHz，频率分辨率1kHz；幅度测量范围为-110dBm~0dBm，幅度准确度为±1dB；衰减器调节范围0~21dB，步进3dB。
参见图2所示的信道状态感知界面示意图，在触摸屏显示的信道能量状态和操作界面上，通过操作可以改变显示频率范围、信道范围、信道空闲判决阈值，改变左侧信道监视界面的显示内容。
参见图3所示的信道状态感知结果界面示意图，在触摸屏左侧界面显示空闲信道或已占用信道，在右侧操作界面设置筛选空闲信道的频率范围和信道范围。
本发明具有计算速度快、操作简便、状态显示直观的优点，适用于超短波通信系统的信道状态监视与信道优选。通过多个装置的合作检测，可以获得适宜的通信信道，为超短波通信系统的互联互通提供重要的信息支持。

Claims (6)

1.一种基于能量检测的超短波信道状态感知装置，其特征在于：包括对接收信号进行A/D转换、数字滤波、傅里叶变换和信道参数估计，并采用能量检测方法获得固定间隔信道状态参数的数字处理板，所述数字电路板分别与射频接收前端、用于进行装置操作和信道状态显示的触摸屏模块相连；还包括给所述数字处理板、射频接收前端、触摸屏模块供电的电源电路；
触摸屏模块包括触摸屏和驱动电路，用于进行装置的操作和信道状态显示，在触摸屏显示的信道能量状态和操作界面上，通过操作可以改变显示频率范围、信道范围、信道空闲判决阈值；
所述射频接收前端包括依次连接的超短波接收天线、保护电路、前置放大器、滤波电路和增益控制电路。
2.根据权利要求1所述的基于能量检测的超短波信道状态感知装置，其特征在于：所述数字处理板包括依次连接的A/D转换器、FPGA模块和DSP+ARM模块。
3.根据权利要求2所述的基于能量检测的超短波信道状态感知装置，其特征在于：所述FPGA模块采用Virtex-5系列高性能FPGA。
4.根据权利要求2所述的基于能量检测的超短波信道状态感知装置，其特征在于：所述DSP+ARM模块选用OMAP-L138芯片。
5.根据权利要求1所述的基于能量检测的超短波信道状态感知装置，其特征在于：所述触摸屏模块采用TIDEP0015模块，通过WVGA接口与数字处理板相连。
6.根据权利要求1所述的基于能量检测的超短波信道状态感知装置，其特征在于：所述电源电路提供直流供电。
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