本发明涉及无线网络、下一代通信、认知无线电技术、自组网技术，尤其涉及一种基于分布式无线融合网络系统。
背景技术：
：随着无线通信技术的飞速发展，频谱资源特别是2.5GHz以下的频谱资源变得越来越紧张。由于无线局域网技术、无线个域网技术的出现，越来越多的人通过这些技术以无线的方式接入互联网和电信网。而这些技术大多使用非授权的频段工作，进而使得这些频段趋于饱和；但是另外一些授权频段（比如广播电视业务频段）需要电信网络给予一定的保护，以避免对其形成干扰。这样就导致了这些专用频段使用效率非常低，而恰恰这些授权的频段还占了频谱资源的一大部分，无形中造成了频谱资源的巨大浪费。如图5所示，美国伯克利大学无线电研究中心（BWRC）获得的0～6GHz频段内的频谱利用情况，一些频带大部分时间内并没有用户使用，另外一些频带也只是在部分时间内才被占用，剩余的一部分频带却被很多不同的用户来竞争使用。事实上，频谱资源的紧张并不是找不到用作通信的频段，而是因为频谱资源分配不合理造成的。提高频谱利用率，在各个地区内充分利用有限的频谱资源越来越成为通信专家们关注的焦点。为了解决频谱资源“匮乏”的问题，其基本思路就是尽可能的提高频谱资源的利用率。为此，瑞典皇家技术学院JosephMitola博士提出了认知无线电的概念。认知无线电一个基本的认知周期要经历如下基本过程：感知频谱环境、信道识别、功率控制和频谱管理。其中首要任务是感知频谱环境，即空隙频段的检测和选择。从这个意义上说，认知无线电提出的初衷就是为了提高频谱利用率，使具有认知功能的无线通信设备具有发现“频谱空穴”并利用其进行通信的能力。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是：如何提高频谱资源的利用率。本发明的目的是提出了一种基于分布式无线融合网络系统，用户终端在入网接入前，可以首先感知无线频谱信道的使用状态，然后根据感知结果，选择适当的空闲频段，传输用户负载数据。此目的是通过如下方式实现的：一种基于分布式无线融合网络系统，其特征在于：包括由若干个组装系统终端节点，每个系统的终端节点由宽频带无线频谱认知探测单元，认知自组网协议单元，网络融合接口单元等组成，每个单元通过自组网的方式传输信息。进一步地，所述宽频带无线频谱认知探测单元包括宽带射频接收器。进一步地，所述宽带射频接收器采用能量探测法、循环稳定法、多窗谱估计算法中的一种。进一步地，所述宽频带无线频谱认知探测单元包括FPGA数字化实时处理模块。进一步地，所述FPGA数字化实时处理模块包括处理器、储存器、计数时钟、高速数模转换模块、和当前空闲频谱清理模块；所述储存器、计数时钟、高速数模转换模块、和当前空闲频谱清理模块均和处理器相连。进一步地，所述宽频带无线频谱认知探测单元获得信道的有效速率传输区域的计算公式为：。本发明的有益效果是：1）能够与移动蜂窝网络的用户终端联合使用，增加无线频谱使用效率。2）与各种数据采集终端联合使用，构成各种无线监控网络，提高入网速度。3）与无线传感网联合，无线传感网提供入网频谱资源。4）与未来的4G网络用户终端联合使用。5）单独使用，作为3G或4G网络的用户终端。附图说明图1是常规模式下的认知自组网的组网结构图；图2扩展模式认知自组网图；图3是宽频带无线频谱认知探测单元的硬件实现图；图4是宽频带无线频谱认知引擎实际环境测试图；图56GHz以内的频谱资源使用情况图。具体实施方式如图1至图4所示，系统运行模式包括:（1）常规运行模式；（2）扩展运行模式。如图1所示，为常规运行模式，在该模式下，若干个系统用户终端采用探测频谱及协调接入的自主认知分布式入网方式。首先，通过探测可用的无线频谱资源,得到当前可用的频段。然后，每个用户终端利用可使用的频段加载数据，可以完各自的数据信息的互传，形成区域内的无线自组网络。在这种运行模式下，网络的覆盖范围决定于:(1)每个用户终端的最大有效发射距离(在设计时考虑)；(2)每个用户终端的接收灵敏度(在设计时考虑)；(3)通过探测获得的可使用的无线频谱资源量.频带宽度是决定网络运行状态的关键因素,当可使用的频带较宽时,在较低的传输功率下,能够实现较大的有效网络覆盖区域,同时对其它网络系统产生的干扰较小,使网络能够长时间持续运行。当可使用的频带较小时，有效网络覆盖区域减小，在这种状态下，通过与其它网络融合，将网内数据传送到更远的目标地点，保证较大的有效覆盖区域。如图2所示，为扩展运行模式，在这种模式下，如果系统用户终端仅仅由一个用户节点终端构成，那么该终端用户能够作为其它外部网络中的一个节点(子系统)，接入外网(本地移动蜂窝网以及卫星网)，完成数据的加载传输。如果系统由若干个系统用户终端构成，那么系统运行模式是：第一步：采用探测频谱及协调接入的自主认知分布式组网方式，通过探测可用的无线频谱资源，得到当前可用的频段；然后，每个用户终端利用可使用的频段加载数据，互通各自的数据信息，形成区域内的无线认知自组网络。在这种运行模式下，网络的覆盖范围决定于：(1)每个用户终端的最大有效发射距离(在设计时考虑)；(2)每个用户终端的接收灵敏度(在设计时考虑)；(3)通过探测获得的可使用的无线频谱资源量。频带宽度是决定网络运行状态的关键因素，当可使用的频带较宽时，在较低的传输功率下，能够实现较大的有效网络覆盖区域。第二步:将认知无线自组网内的业务数据通过网络融合接口接入外网(多网融合方式)，扩大传输区域，将业务数据的有效传输到目的节点。图3是宽频带无线频谱认知探测单元的硬件实现图，通过认知探测,获得信道的有效速率传输区域,可以由以下计算得到:其中:X1,X2是信道输入；Y1,Y2是信道输出；Z1~N(0,N1),Z2~(0,N2)是高斯信道分布。h12和h12是具有干扰信号的信道传输函数。图4是宽频带无线频谱认知引擎单元的部分频段的实际环境测试图。当前第1页1 2 3