一种具有频谱感知能力的自适应时频域接收机制造技术

为克服现有技术中的不足，本发明专利技术提出了一种在随机电磁频谱噪声环境下，对突发高能量大带宽电磁信号进行时域和频域能够同步接收的时频域接收机，可以有效对空间中电磁突发信号进行时域和频域同步捕获，联合使用全局频谱能量信息和当前频谱能量信息来计算综合频谱能量门限值，可提高对突发频谱信号检测的精确性。为了避免随机频谱中的突发频谱被忽略删除，当且仅当时域接收机处于能量门限值以上的状态时才触发频域接收信号同步捕获的机制。状态时才触发频域接收信号同步捕获的机制。状态时才触发频域接收信号同步捕获的机制。

【技术实现步骤摘要】
一种具有频谱感知能力的自适应时频域接收机


[0001]本专利技术属于无线电
，具体涉及一种具有频谱感知能力的自适应时频域接收机。

技术介绍

[0002]在复杂电磁频谱环境下，如何有效进行各频段各类频谱信号的实时检测与分析一直是信号检测研究的难点。如图1所示。实线表示一直存在频谱信号，短虚线表示周期性频谱信号，长虚线表示非周期突发频谱信号。在复杂频谱环境下，频谱空间由于存在上述众多各频段各种频谱信号，为有效捕获信号，一般采用窄带无线接收机技术来完成对选取的频谱信号进行捕获得到时域下的数字信号，经过傅立叶变换可以完成频谱域特征的信号分析。
[0003]通常在无线接收机中，接收机一般采用模拟超外差接收机或直接采样数字接收机来进行设计，完成时域信号捕获和频域信号恢复。如图2所示，为采用直接采样数字接收机时域和频域实现原理，包括3个部分：
[0004]射频前端——天线接收来自空间的信号，RF_filter滤波器与镜像滤波器用来抑制镜频和干扰频率，同时信号经过放大和增益调节控制(AGC)模块；
[0005]直接数字采样接收机——射频信号经过抗混迭滤波器，进入ADC进行模数转换,得到空间频谱信号的数字化信号；
[0006]数字中频处理——数字化信号经过数字下变频器DDC完成信号时域捕获与滤波，随后经过傅立叶变化，恢复出空间频谱信号。
[0007]其特点：针对空间中的射频频谱信号，经过模拟信号滤波，随后采用模数变换器 (ADC)得到数字域时域信号。在频率捕获过程中，采用自动功率控制(AGC)实现信号的功率变化对动态范围的要求。同时进一步分析信号的频域特性，在数字信号中做傅立叶变换(FFT)得到频域信号的特征。
[0008]但是，现有技术仍然存在如下重大缺陷：
[0009]1.无法实现对高动态突发频谱信号的捕获。如果在频谱环境中存在低能量的信号与高能量信号并存的情况，由于接收机中的功率增益控制(AGC)不能满足这两种增益控制状态，则无法有效接收到实时频谱信号。
[0010]2.对不同的频谱环境缺乏有效识别能力。单纯的选择性接收机只能识别频谱中一段信号，不能对宽频段频谱环境进行综合识别。由于对突发频谱的识别均是根据过去的频谱历史信息来进行预测的，因此建立历史频谱环境能量是进行突发频谱信号检测的有效手段。

技术实现思路

[0011]为克服现有技术中的不足，本专利技术提出了一种在随机电磁频谱噪声环境下，对突发高能量大带宽电磁信号进行时域和频域能够同步接收的时频域接收机，可以有效对空间
中电磁突发信号进行时域和频域同步捕获，联合使用全局频谱能量信息和当前频谱能量信息来计算综合频谱能量门限，可提高对突发频谱信号检测的精确性。为了避免随机频谱中的突发频谱被忽略删除，当且仅当时域接收机处于能量门限以上的状态时才触发频域接收信号同步捕获的机制。
[0012]本专利技术提出的具有频谱感知能力的自适应时频域接收机，包括模拟低通滤波器、线性放大器、功分器、可调LOG放大器、可调线性放大器、滤波器、模数转换器ADC、匹配滤波器、多相滤波器、时域信号检测器、频域信号检测器和频谱检测器；
[0013]模拟低通滤波器连接线性放大器一端，线性放大器另一端连接功分器，功分器输出两路信号，其中一路发送至可调LOG放大器，可调LOG放大器输出端连接第一滤波器一端，第一滤波器另一端连接第一模数转换器ADC一端，模数转换器ADC另一端连接匹配滤波器一端，匹配滤波器另一端连接时域信号检测器，最终时域信号检测器与频谱检测器连接；另一路信号发送至可调线性放大器，可调线性放大器输出端连接第二滤波器一端，第二滤波器另一端连接第二模数转换器ADC一端，第二模数转换器ADC另一端连接多相滤波器一端，多相滤波器另一端连接频域信号检测器，最终频域信号检测器与频谱检测器连接；频谱检测器通过信号线分别连接可调LOG放大器和可调线性放大器。
[0014]时频域接收机接收来自天线的射频频谱信号，经过模拟低通滤波器和线性放大器后，输出至功分器，功分器将信号分为两路，一路经过可调LOG放大器，将信号压缩后经过滤波器，输出至模数转换器ADC得到数字域信号，再经过匹配滤波器后，信号通过时域信号检测器输出至频谱检测器，另一路经过可调线性放大器，将信号放大后经过滤波器，输出至模数转换器ADC得到数字域信号，再经过多相滤波器后，信号通过频域信号检测器输出至频谱检测器，频谱检测器信号能量分别通过信号线连接至可调LOG放大器和可调线性放大器，对可调LOG放大器和可调线性放大器进行控制。
[0015]接收时频域信号包括以下步骤：
[0016]1)时频域接收机启动，完成对线性放大器、LOG放大器、模数转换器ADC、匹配滤波器、多相滤波器和频谱检测器的初始化；
[0017]2)初始化完毕后开始执行全局频谱环境感知：频谱信号经过线性放大器、滤波器、模数转换器ADC、多相滤波器和频域信号检测器，将信号传递到频谱检测器，进行频谱信号扫描，并通过调整线性放大器增益值，逐一进行全局频谱能量的计算，扫描N次后，进行频谱能量均值计算，将计算结果赋值LOG放大器作为门限电平值，完毕后进入等待状态；
[0018]3)全局频谱环境感知完成后开始执行当前非周期性突发频谱信号捕获：从天线接收信号到后，通过功分器将信号分成两路，分别传送至频域信号检测器和时域信号检测器，进行突发信号的捕获和检测，当时域信号检测器收到大于门限电平值的信号，此时频域信号检测器也接收到当前非周期性频谱突发信号；如果时域信号检测器没有收到大于门限电平值的信号，则继续循环接收全局频谱能量。
[0019]本专利技术的有益效果在于
[0020]1)提升了随机噪声频谱环境下突发宽频谱信号的检测有效性，增强了信号捕获的鲁棒性；2)降低了接收系统对突发频谱信号识别精确度的依赖性，即采用感知环境频谱能量和采用自适应突发频谱能量识别不同策略，通过本专利技术能够及时调整环境频谱能量过度识别的方法，有效地将运行时环境频谱能量门限限制在一定范围内，以保证接收机仍然具
有较高的性能；3)本专利技术的通用性强，实现代价低，具有广泛的适用性。
附图说明
[0021]图1为空间各类频谱信号示意图。
[0022]图2为直接采样数字接收机示意图。
[0023]图3为本专利技术的创新原理图。
[0024]图4为流程图。
具体实施方式
[0025]为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
[0026]如图3所示，来自天线的射频频谱信号，经过模拟低通滤波器和线性放大器，随后经过功分器
①
后，将信号分为两路，一路经过可调LOG放大器
③
(主要作用：对空间周期信号能量进行门限压缩)，信号压缩后经过滤波器，输出至模数变换器ADC得到数字域信号，再经过匹配滤波器
④本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有频谱感知能力的自适应时频域接收机，其特征在于：包括模拟低通滤波器、线性放大器、功分器、可调LOG放大器、可调线性放大器、滤波器、模数转换器ADC、匹配滤波器、多相滤波器、时域信号检测器、频域信号检测器和频谱检测器；模拟低通滤波器连接线性放大器一端，线性放大器另一端连接功分器，功分器输出两路信号，其中一路发送至可调LOG放大器，可调LOG放大器输出端连接第一滤波器一端，第一滤波器另一端连接第一模数转换器ADC一端，模数转换器ADC另一端连接匹配滤波器一端，匹配滤波器另一端连接时域信号检测器，最终时域信号检测器与频谱检测器连接；另一路信号发送至可调线性放大器，可调线性放大器输出端连接第二滤波器一端，第二滤波器另一端连接第二模数转换器ADC一端，第二模数转换器ADC另一端连接多相滤波器一端，多相滤波器另一端连接频域信号检测器，最终频域信号检测器与频谱检测器连接；频谱检测器通过信号线分别连接可调LOG放大器和可调线性放大器。2.根据权利要求1所述的一种具有频谱感知能力的自适应时频域接收机，其特征在于：接收来自天线的射频频谱信号，经过模拟低通滤波器和线性放大器后，输出至功分器，功分器将信号分为两路，一路经过可调LOG放大器，将信号压缩后经过滤波器，输出至模数转换器ADC得到数字域信号，再经过匹配滤波器后，信号通过时域信号检测器输出至频谱检测器...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴湛，李文，梁波，
申请(专利权)人：北京中科睿谱科技有限公司，
类型：发明
国别省市：