CN202261303U - 基于认知无线电的抗干扰装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于认知无线电的抗干扰装置，它涉及通信领域无线通信的抗干扰装置。它由调制模块、射频模块、干扰信号产生器、认知干扰检测模块、信道模拟器和频谱切换模块等部件组成。它利用认知无线电灵敏的射频前端采集电磁信息，进而识别出所处环境的频谱干扰状况，实现对频谱的实时探测来达到对干扰的识别，以及时进行频谱切换达到抗干扰的目的。认知无线电抗干扰技术提供了一种智能化、主动式的系统级解决方案。

Description

基于认知无线电的抗干扰装置

技术领域

本实用新型涉及通信领域中基于认知无线电的抗干扰装置，特别适用于抗干扰装置在宽带无线通信中的应用。

背景技术

传统的宽带无线通信的抗干扰装置是在信号处理方式上采取的抗干扰技术，主要包括扩频、跳频、信道编码、窄带干扰抑制、自适应调制、自适应码率、帧掩盖技术等。由于宽带无线通信传输量大、速率要求高，以上抗干扰技术能力，使得系统设计的复杂度高、频谱利用率低等不足。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处，将认知无线电技术引入到宽带无线通信系统的设计中来，给宽带无线通信面临的干扰问题提供一种全新的解决思路，同时，还可潜在地提高频谱的利用率，提高数据传输速率和宽带无线通信系统的整体性能。

本实用新型的目的是这样实现的：

基于认知无线电的抗干扰装置，包括调制模块1、射频模块2、干扰信号产生器3、信道模拟器4、频谱切换模块5，其特征在于：还包括认知干扰检测模块6；所述的调制模块1输入端口1为输入的信息比特流，信息比特流经调制模块1调制后变为适合于发送的信号，通过调制模块1的输出端口2输出到射频模块2；信号在射频模块2中上变频到射频，射频数据通过射频模块2的输出端口2经过信道模拟器4的输入端口1输入到信道模拟器4；干扰信号发生器3产生的干扰信号经信道模拟器4输入端口3输入到信道模拟器4中，在信道模拟器4中，干扰信号叠加在射频信号上并通过信道模拟器4的输出端口2发送出去，同时，信道模拟器4的输出端口2输出的信号经过认知干扰检测模块6的输入端口2送入认知干扰检测模块6；认知干扰检测模块6对信号进行检测，并将检测结果通过输出端口1输出到频谱切换模块5的输入端口1；频谱切换模块5对干扰检测模块6检测到的结果进行分析并进行频谱切换，并将最终结果通过输出端口2输出到射频模块2的输入端口3，射频模块2根据频谱切换模块5的频谱信息进行上变频，使得射频模块及时变换频率以躲避干扰。

其中，认知干扰检测模块6由滤波器7、A/D转换模块8、FFT模块9、积分器10、门限设置模块11和比较器12构成；所述的干扰检测模块6中的滤波器7输入端口1与信道模拟器4的输出端口2相连，由信道模拟器发送出的信号被送入滤波器7中，经过滤波器滤除带外干扰，经过滤波器7输出端口2分别与A/D转换模块8的输入端1和门限设置模块11的输入端1相连；数据信号经A/D转换模块8后由模拟信号变为数字信号，并由其输出端2输出到FFT模块9的输入端1，数字信号经FFT变换到频域，而后由FFT模块9的输出端2输入到积分器10的输入端1；门限设置模块11经其输出端2将门限值输入到能量比较器12的输入端2中；积分器10的输入端口2与比较器12的输入端口1相连，比较器12将积分器10输出结果与门限值进行比较，以确定干扰情况的存在与否，并将输出的比较结果输入频谱切换模块5的输入端口1。

本实用新型相比背景技术具有如下优点：

1.本实用新型首先利用认知无线电技术进行干扰检测，在频域找到可能存在的干扰，并通过通信协议和算法将通信双方的信号参数调整到最佳状态，提高了系统的灵活性。

2.本实用新型采用能量检测算法进行干扰检测。在无法得知信号的先验信息的情况下，对于已知噪声功率的高斯白噪声信道，能量检测算法是最优检测算法。

3.本实用新型抗干扰装置采用FFT变换使信号在频域进行能量检测。频谱检测的处理增益与FFT点数以及平均观察时间成比例。可通过增大FFT点数提高频谱精度，有益于窄带信号检测。

4.本实用新型抗干扰装置采用频谱切换技术，实时探测信道干扰情况，以及时改变频谱，提高系统传输质量。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电原理方框图。

图2是本实用新型认知干扰检测模块6的电原理图。

具体实施方式

参照图1至图2，本实用新型由调制模块1、射频模块2、干扰信号产生器3、信道模拟器4、频谱切换模块5和认知干扰检测模块6组成。图1是本实用新型的电原理方框图，实施例按图1连接线路。其中调制模块1的作用是对发送的信息比特流进行调制，以适合于在信道中传输，将调制后的信号发送到射频模块2；射频模块2对调制后的信号进行上变频变换，使信号变到射频，然后送入信道发送出去；干扰信号发生器3的作用是实时地产生不同的干扰信号，叠加于发送信息上，一同经信道发送；认知干扰检测模块6的作用是通过认知无线电技术依据能量检测算法对无线信道中的信号进行检测，然后将检测结果传送给频谱切换模块5；频谱切换模块5的作用是根据干扰检测结果进行频谱切换，若所用频段不存在干扰，则不用进行频谱切换，若存在干扰则进行频谱切换达到避免干扰的目的。

所述的认知干扰检测模块6由滤波器7、A/D转换模块8、FFT模块9、积分器10、门限设置模块11以及比较器12构成。将叠加了干扰的信号经滤波器滤除带外干扰，然后进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号，再通过FFT模块将时域信号变到频域，频谱检测的处理增益与FFT点数成比例，增大FFT点数可以提高频谱精度，有益于窄带信号检测。积分器10将频域信号进行积分，积分后数据与门限值通过比较器进行比较，比较结果将显示此频段上是否存在干扰。实施例A/D转换模块8、FFT模块9、积分器10、门限设置模块11以及比较器12均采用一块美国Altera公司生产Stratix系列FPGA芯片制作。

本实用新型简要工作原理如下：

调制模块1对发送信息比特流进行调制，以使得适合在信道中传输；射频模块2使得调制后的发送信息经上变频后到射频进行发送；干扰信号发生器实时地产生不同的干扰信号，叠加于发送信息上，一同经信道发送；认知干扰检测模块6通过认知无线电技术依据能量检测算法对无线信道中的信号进行检测，然后将检测结果传送给频谱切换模块5；频谱切换模块根据干扰检测结果进行频谱切换，若所用频段不存在干扰，则不用进行频谱切换，若存在干扰则进行频谱切换达到避免干扰的目的。

认知干扰检测模块6由滤波器7、A/D转换模块8、FFT模块9、积分器10、门限设置模块11以及比较器12构成。将叠加了干扰的信号经滤波器滤除带外干扰，然后进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号，再通过FFT模块将时域信号变到频域，频谱检测的处理增益与FFT点数成比例，增大FFT点数可以提高频谱精度，有益于窄带信号检测。积分器10将频域信号进行积分，积分后数据与门限值通过比较器进行比较，比较结果将显示此频段上是否存在干扰。

Claims (2)

1.基于认知无线电的抗干扰装置，包括调制模块(1)、射频模块(2)、干扰信号产生器(3)、信道模拟器(4)和频谱切换模块(5)，其特征在于：还包括认知干扰检测模块(6)；所述的调制模块(1)输入端口1外接的信息比特流，信息比特流经调制模块(1)调制后变为适合于发送的信号，通过调制模块(1)的输出端口2输出到射频模块(2)；信号在射频模块(2)中上变频到射频，射频数据通过射频模块(2)的输出端口2经过信道模拟器(4)的输入端口1输入到信道模拟器(4)；干扰信号发生器(3)产生的干扰信号经信道模拟器(4)输入端口3输入到信道模拟器(4)中，在信道模拟器(4)中，干扰信号叠加在射频信号上并通过信道模拟器(4)的输出端口2发送出去，同时，信道模拟器(4)的输出端口2输出的信号经过认知干扰检测模块(6)的输入端口2送入认知干扰检测模块(6)；认知干扰检测模块(6)对信号进行检测，并将检测结果通过输出端口输出到频谱切换模块(5)的输入端口1；频谱切换模块(5)对干扰检测模块(6)检测到的结果进行分析并进行频谱切换，并将最终结果通过输出端口2输出到射频模块(2)的输入端口3，射频模块(2)根据频谱切换模块(5)的频谱信息进行上变频，使得射频模块及时变换频率以躲避干扰。

2.根据权利要求1所述的基于认知无线电的抗干扰装置，其特征在于：所述的认知干扰检测模块(6)由滤波器(7)、A/D转换模块(8)、FFT模块(9)、积分器(10)、门限设置模块(11)和比较器(12)构成；所述的滤波器(7)输入端口1与信道模拟器(4)的输出端口2相连，由信道模拟器发送出的信号被送入滤波器(7)中，经过滤波器滤除带外干扰，经过滤波器(7)输出端口2分别与A/D转换模块(8)的输入端1和门限设置模块(11)的输入端1相连；数据信号经A/D转换模块(8)后由模拟信号变为数字信号，并由其输出端2输出到FFT模块(9)的输入端1，数字信号经FFT变换到频域，而后由FFT模块(9)的输出端2输入到积分器(10)的输入端1；门限设置模块(11)经其输出端2将门限值输入到能量比较器(12)的输入端2中；积分器(10)的输入端口2与比较器(12)的输入端口1相连，比较器(12)将积分器(10)输出结果与门限值进行比较，以确定干扰情况的存在与否，并将输出的比较结果输入频谱切换模块(5)的输入端口1。

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