自适应通信接收上位机和下位机的制作方法

本发明涉及无线电通信领域，特别涉及一种自适应通信接收上位机和一种自适应通信接收下位机。
背景技术：
：无线频谱环境极为复杂，即使用户已有授权信道，也会存在着被其他用户部分占用或被邻近信道频谱泄露干扰等情况。随着认知无线电技术的发展，基于认知的自适应通信技术被广泛研究。在自适应通信中，发射机在传输数据前，会感知授权信道情况，并针对不同的信道环境和用户需求，根据智能决策算法选择合适的调制模式、传输符号率和传输信道位置，以实现通信性能的最优化。发射机智能选择发射模式，要求接收机能够在未被告知相关参数的情况下自动感知发射机信号参数，以实现对发射信号的自适应接收。这对接收机的自适应参数估计与解调接收能力提出了极高的要求。但是目前，尚未发现具有类似功能的自适应接收机，或能实现类似功能的技术方案。技术实现要素：有鉴于此，本发明提供了一种自适应通信接收上位机和下位机。本发明的技术方案如下：一种自适应通信接收下位机，下位机感知无线电频谱信号，分析无线电频谱信号中的有用信道信息，输出有用信道信息；下位机接收上位机从有用信道信息中识别出的第一通信参数，将第一通信参数配置为目标无线电信号的通信参数后，接收和解调目标无线电信号，输出目标无线电信号的解调数据。一种自适应通信接收上位机，接收由下位机从感知的无线电频谱信号中分析得到的有用信道信息，识别出有用信道信息中的第一通信参数后，输出第一通信参数。基于本发明所提供的自适应通信接收上位机和下位机，其中下位机识别无线电频谱信号中的有用信道信息，上位机识别有用信道信息中的第一通信配置参数，并据此设置下位机的通信参数，从而自适应地接收通过无线电发送的数据。本发明的自适应通信接收机采用上位机+下位机的结构，充分发挥下位机的高速处理优势和上位机的实现复杂算法灵活优势，解决了自适应通信接收机的信号参数估计问题，可实现对无线电发射参数的自适应感知、识别，进而实现对发射参数随时调整的无线电数据的接收，具有较强的通用性。附图说明图1为本发明自适应通信接收上位机和下位机的第一实施例示意图；图2为本发明自适应通信接收上位机和下位机的第二实施例示意图。具体实施方式为使本发明的技术方案更加清楚、明白，以下参照附图并举实施例，对本发明所述方案作进一步地详细说明。本发明包括一种自适应通信接收下位机(简称下位机)和一种自适应通信接收上位机(简称上位机)。下位机，感知无线电频谱信号，分析无线电频谱信号中的有用信道信息，输出有用信道信息；上位机，接收有用信道信息，识别出有用信道信息中的第一通信参数后，输出第一通信参数。下位机，接收第一通信参数，将所述第一通信参数配置为目标无线电信号的通信参数后，接收和解调目标无线电信号，输出目标无线电信号的解调数据。基于本发明所提供的自适应通信接收上位机和下位机，其中下位机识别无线电频谱信号中的有用信道信息，上位机识别有用信道信息中的第一通信配置参数，并据此设置下位机的通信参数，从而自适应地接收通过无线电发送的数据。本发明的自适应通信接收机采用上位机+下位机的结构，充分发挥下位机的高速处理优势和上位机的实现复杂算法灵活优势，解决了自适应通信接收机的信号参数估计问题，可实现对无线电发射参数的自适应感知、识别，进而实现对发射参数随时调整的无线电数据的接收，具有较强的通用性。在固定带宽内，上位机的p个信道以非协作方式自适应接收目标无线电信号，p个信道可支持m种信号调制模式和n种符号速率，p、n、m为正整数。如图1所示，下位机，包括感知模块、信号粗估计模块和目标信号接收模块；其中，感知模块，感知无线电频谱信号，将无线电频谱信号发送给信号粗估计模块；信号粗估计模块，对接收的无线电频谱信号进行信道粗估计，获得无线电频谱信号中的有用信道信息，有用信道信息至少包含信道位置参数，输出有用信道信息；目标信号接收模块，接收来自上位机的第一通信参数，并触发将所述第一通信参数配置为目标无线电信号的通信参数；通信参数配置结束之后，下位机接收和解调目标无线电信号，输出目标无线电信号的解调数据。如图1所示，上位机，包括第一通信参数识别单元；第一通信参数识别单元接收来自下位机的有用信道信息，并识别有用信道信息中的第一通信参数，第一通信参数识别结束后，输出第一通信参数。上位机还可以包括参数输入模块，输入模块提供输入界面，以获得用户在输入界面中输入的第二通信参数。判断第二通信参数是否包括所有的第一通信参数？若是，则参数输入模块将第二通信参数发送至第一通信参数识别单元。第一通信参数识别单元接收到的第二通信参数后，将第二通信参数赋值给第一通信参数，输出第一通信参数。若否，则参数输入模块输出第二通信参数至下位机。基于参数输入模块，用户可在输入界面输入预先已经知道目标无线电信号的通信参数，如果是输入的参数包括所有的第一通信参数，则可已免去无线电频谱信号的感知过程和第一通信参数的识别过程，直接对目标信号进行接收，接收过程的耗时最短，效率最高。下位机的感知模块接收第二通信参数，依据第二通信参数感知无线电频谱信号，在预先知道部分参数的前提下，也可以节省第一通信参数的识别时间，提高工作效率。下位机的目标信号接收模块工作时，感知模块实时感知无线电频谱信号，比如以每秒10次的频率工作，并将无线电频谱信号发送给信号粗估计模块。下位机信号粗估计模块，对接收的无线电频谱信号进行信道粗估计，获得无线电频谱信号中的有用信道信息，有用信道信息至少包含信道位置参数，输出有用信道信息。上位机的第一通信参数识别单元，接收有用信道信息，识别并输出有用信道信息中的第一通信参数。下位机的目标信号接收模块实时接收到第一通信参数。本发明的自适应通信接收机，能实时感知目标无线电信号的发射参数变化，及时调整目标无线电信号的通信参数，尽可能减少因发射参数变化引起的数据损失。第一通信参数包括信道位置、符号率和调制模式，也可以包括其他参数。以确保无线电通信性能的最优化，作为第一通信参数的选用目标。信号调制模式，可以包括：二相相移键控(bpsk，binaryphaseshiftkeying)、四相相移键控(qpsk，quadraturephaseshiftkeying)、八进制相移键控(8psk，8phaseshiftkeying)、十六进制正交幅度调制(16qam，16quadratureamplitudemodulation)等。上位机和下位机之间可通过pciexpress总线以pci-e接口进行通信，传输速率最大为8gb/s，满足上位机和下位机之间的实时数据传输要求。具体地，如图2所示，上位机的第一通信参数识别单元包括：第一处理模块，接收有用信道信息，将有用信道信息用于识别调制模式信息，识别结束后，将调制模式信息和信道位置信息发送至第三处理模块。第一处理模块，可采用高阶累积量和瞬时特征方法识别调制模式，该方法识别参数效率高，用时短，适合用于本发明的上位机。第二处理模块，接收有用信道信息，将有用信道信息用于识别符号率信息，识别结束后，将符号率信息和信道位置信息发送至第三处理模块。第二处理模块，可采用基于功率谱累加粗估计和改进的循环谱精估计的方法估计符号率，该方法识别参数效率高，用时短，适合用于本发明的上位机。第三处理模块，接收调制模式信息、符号率信息和信道位置信息，将3个参数信息组合以生成第一通信参数，输出第一通信参数。第一通信参数，可以以固定数据结构传输。第三处理模块，还接收的解调数据，将解调数据发送至第四处理模块进行校验；如果接收到第四处理模块发送的继续接收信号，则继续接收解调数据并将解调数据标记为校验解调数据，输出校验解调数据。第四处理模块，用于对第三处理模块发送的解调数据进行校验，如果解调数据是目标无线电信号，向第三处理模块发送继续接收信号，如果解调数据不是目标无线电信号，则触发第一通信参数重新识别信号。下位机的感知模块接收到第一通信参数重新识别信号，触发感知无线电频谱信号。校验具体包括：如果是针对已知用户信息接收，则通过收发双方约定的信息校验码进行识别校验；如果处于侦测接收模式，则通过调用判别算法进行识别校验；盲侦测接收时的识别校验算法可采用现有技术或其他识别校验算法。判别算法：无线电通信发射机发送信息时，在数据帧头加入伪随机码作为信息校验码，上位机收到解调数据时，对帧头进行相关性计算，以确定是否为正确接收信道。该算法在上位机程序中以动态链接库形式体现，方便升级替换。上位机还可以包括：第五处理模块，接收校验解调数据和有用信道信息，将校验解调数据实时显示在上位机的窗口界面上，并动态显示有用信道信息。如果解调数据为视频或音频数据，则同步播放，并存储于用户指定的路径下。下位机中的信道粗估计模块，具体实现方法为：(1)计算无线电频谱信号x的能量谱w；(2)对能量谱进行搜索，搜寻能量大于阈值wthr，得到一系列可能的有用信道信息{chi}；(3)输出所有可能有用信道信息，有用信道信息至少包含信道位置信息。无线电通信发射机在发射信号前，会感知信道情况，如果信道被部分占用，则会选择未被占用部分信道进行信号传输，根据可用信道的宽窄，选择不同的符号率。此外，还可以根据用户需求调整调制模式，如果用户要求大的吞吐率，可选择高阶调制模式(16qam)，如果用户要求低误码率，则可选择低阶调制模式(bpsk)。如果无线电通信发射机的发射信道任意连续变换，则接收机实现准确接收的难度会大幅增加。为了降低无线电通信发射机和接收机之间的通信难度，下位机可以按照与无线电通信发射机所约定的无线电工作区段和无线电工作区段内的信道模式，感知无线电频谱信号。接收机工作时，只需分析工作区段内的无线电信道通信状态，可大幅降低通信参数的识别时间，提高工作效率。比如，可以将无线电工作区段设定成中频为1.5ghz，信道带宽为400mhz，该区段进一步可支持3种带宽模式。各带宽模式下可自适应接收信道如表1所示，大带宽信道模式下p＝3，中带宽信道模式下p＝7，小带宽信道模式下p＝7。表1大带宽信道模式中带宽信道模式低带宽信道模式自适应接收信道p377大带宽信道模式下信道感知位置，可如表2所示。大带宽信道模式支持的最大数据率可为1gbps，最低数据率可为62.5mbps，数据率步进可为62.5mbps。数据率＝符号率×调制阶数，如bpsk的数据率＝符号率×1，qpsk的数据率＝符号率×2，8psk的数据率＝符号率×3，16qam的数据率＝符号率×4。表2信道位置中心频率f0(mhz)上边带fh(mhz)下边带fl(mhz)115001675132521525170013503147516501300中带宽信道模式下信道感知位置，可如表3所示。中带宽信道模式支持最大数据率可为125mbps，最低数据率可为7.8125mbps，数据率步进可为7.8125mbps。表3信道位置中心频率f0(mhz)上边带fh(mhz)下边带fl(mhz)113751396.8751353.12521468.751490.6251446.87531437.51459.3751415.625415001521.8751478.12551531.251553.1251509.37561562.51584.3751540.625716251646.8751603.125低带宽信道模式下信道感知位置，可如表4所示。小带宽信道模式支持支持最大数据率可为15.625mbps，最低数据率可为3.09625mbps，数据率步进可为3.09625mbps。表4信道位置中心频率f0(mhz)上边带fh(mhz)下边带fl(mhz)113751377.7343751372.26621468.751471.4843751466.01631437.51440.2343751434.766415001502.7343751497.26651531.251533.9843751528.51661562.51565.2343751559.766716251627.7343751622.266需要说明的是，本发明对中频、最大信道带宽、p的具体取值均只为了举例说明，以更好地理解本发明的精神，实际应用时，可依据习惯或通信环境做相应的约定。上位机与下位机之间，以固定的数据格式传输第一通信参数。另一方面，上位机可以采用寄存器通道，传输第一通信参数，实时更新第一通信参数；寄存器地址分配及参数对应关系可设置如表5所示。表5结合上位机第一通信参数识别单元的工作模块，说明表5的使用方式，上位机的第三处理模块接收到第一模块发送的调制模式信息和信道位置信息，以及第三处理模块接收到第二模块发送的符号率信息和信道位置信息，实时更新如表5所示寄存器中相应位置的数据，并将“信道判别信号”设置为“信道未校验”。下位机的目标信号接收模块，实时读取表5中的寄存器数据，当“信道判别信号”识别为“信道未校验”时，依据表5中的调制模式参数、信道位置参数和符号率参数具体数值设置下位机的无线电通信参数，对目标无线电信号进行接收和解调，得到解调数据，将解调数据发送至第三处理模块进行校验，如果是正确信道，则将“信道判别信号”设置为“正确信道”，或触发继续接收信号；如果是错误信道，则将“信道判别信号”设置为“错误信道”，或触发第一通信参数重新识别信号。下位机实时刷新读取表5中的寄存器数据，若检测到“信道判别信号”为“正确信道”，或接收到继续接收信号，则保持无线电通信参数设置，继续接收目标无线电信号数据，直到通信配置参数发生变化。若检测到“信道判别信号”为“错误信道”，则停止接收目标无线电信号数据。下位机感知模块同时也是实时刷新读取表5中的寄存器数据，当“信道判别信号”为“错误信道”时，或接收第一通信参数重新识别信号，重新启动感知无线电频谱信号。在数据接收过程中，当上位机识别到第一通信参数发生变化，更新寄存器中的调制模式参数值、信道位置参数值和符号率参数值，将“信道判别信号”更改为“信道未校验”。下位机至上位机之间，传输有用信道信息和解调数据，可采用dma通道，数据帧格式可参考表6、表7进行设置。数据帧长固定为4kbit，其中帧头24bit，数据类型8bit，有效数据长度标志16bit，帧结束标志32bit。表6帧头24bit数据类型8bit数据长度标志16bit有效数据帧结束标志位32bit表7以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。当前第1页12