一种数传发射机及其信号辐射方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域中的数字调制发射技术领域，具体涉及一种数传发射机及其 信号福射方法。
【背景技术】
[0002] 分析频谱空隙方面，主要的方法包括匹配滤波器检测、循环平稳特征检测、能量检 测等，其中匹配滤波器检测通过在本地装载与被检测信号频谱特征一样的滤波器，有用信 号进入时就会使输出信噪比达到最大，那么如果滤波器的输出信噪比超出一定阈值，即可 以认为存在有用信号，这种方法能够获得较高的处理增益，但只能识别指定类型的信号，不 能很好地避开复杂干扰频段；循环平稳特征检测，通过提取调制信号特征来判断是否存在 有用信号，若非零循环频率处呈现频谱相关性，则存在有用信号，若仅在零循环频率处呈现 频谱相关性，则不存在有用信号，该方法的能够区分噪声能量和调制信号能量，但算法复杂 度较高，不易实现；能量检测是在一定频带范围内作能量累积，如果检测到的能量高于门 限，则说明存在有用信号，如果低于门限，则说明仅有噪声，能量检测基于一个简单的事实， 即信号加噪声的能量一定大于噪声单独存在时的能量，故能够检测大部分的信号存在，但 在具体实现时需要精确测量环境噪声等参数。
[0003] 速率自适应技术主要用于无线局域网、移动通信等方面，主要包括闭环类方法和 开环类方法，闭环类方法通过直接测量信道信息，如信噪比、接收信号强度、误码率等决定 发送速率，速率越低抗噪声的能力越强，此类方法具有普遍适用性和高可靠性；开环类方法 通过计算在一段时间内的发送数据的统计信息获得参数，如误帧率、接收的询问帧个数以 及吞吐量等，用于判断无线信道的状态以决定发送速率，此类方法实时性较差，需判断较多 参数，仅适用于带协议的无线网络设备。
[0004] 现有技术中，申请号为201310025681. 2的专利文献公开了一种数传发射机，给出 了一种数传发射机架构，其频段和速率都可以调整，但不能够进行自适应调整，其应用不具 备自适应功能。
[0005] 申请号为200680035788. 3的专利文献公开了频段自适应的无线通信，给出了一 种频段自适应通信方法，虽然能够根据频谱分析获得可用频段，并决策调制方式，但其频谱 分析策略较为复杂，而且需要双向通信监测，不适用于单向数据传输，其应用范围限于双向 通信。
[0006] 非专利文献《用于变参信道的变速率传输技术》，发表于2013年第39卷第6期《无 线电通信技术》，能够针对信道进行变速率，但针对的是极低速率的散射通信，不适用于高 速数据传输中，其应用范围限于低速通信。
[0007] 非专利文献《星地链路高速数传系统快时变信道估计方法》，发表于2013年11月 《遥测遥控》，提供了一种用于0FDM数传系统的信道分析方法，但较为复杂，其应用范围限于 0FDM通信。
[0008] 数传发射机要求高可靠、低功耗，系统不宜复杂，以往的频率速率自适应技术往往 存在检测正确率和系统复杂度之间的矛盾，难以直接应用。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提供一种数传发射机及其信号辐射方法，能够在复杂信道环境 下通过分析频谱空隙，实现发射频率和速率的自适应更改，有效降低通信双方的被干扰几 率。
[0010] 为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种数传发射机，其特点是， 包含：
[0011] 频谱空隙分析模块，用于对宽带天线采集到的待分析信号进行预处理得到射频采 集信号，对射频采集信号进行以能量检测为准则的频谱空隙分析，获得预设频带范围内的 频谱空隙检测结果；
[0012] 发射载频决策模块，与所述频谱空隙分析模块连接，用于根据预设频带范围内的 频谱空隙检测结果获得发射载频；
[0013] 调制速率决策模块，与所述频谱空隙分析模块连接，用于根据预设频带范围内的 频谱空隙检测结果获得调制速率；
[0014] 信号发射模块，分别与所述发射载频决策模块及调制速率决策模块连接，所述的 信号发射模块包含发射本振，与所述发射载频决策模块连接，用于根据发射载频获得发射 本振的频率控制字；数传调制器，与所述调制速率决策模块连接，用于根据调制速率将基带 数据进行调制上，生成中频信号；数模转换器，与所述数传调制器连接，用于将中频信号由 数字信号形式转换为模拟信号形式；上变频器，分别与所述数模转换器及发射本振连接，用 于将模拟信号形式的中频信号上变频到发射载频。
[0015] 所述的信号发射模块还包含功率放大器，与所述上变频器连接，用于将上变频后 的发射载频进行功率放大，形成功率放大信号后辐射出去。
[0016] 所述的频谱空隙分析模块包含宽带放大器，用于对对宽带天线采集到的待分析信 号进行放大，形成待分析放大信号；可调本振，用于输出预设本振频率；下变频器，分别与 所述宽带放大器及可调本振连接，用于将分析放大信号与预设本振频率进行混频，形成待 分析混频信号；滤波器，与所述下变频器连接，用于对待分析混频信号进行低通滤波，形成 射频采集信号；模数转换器，与所述滤波器连接，用于将射频采集信号由模拟信号形式转换 为数字信号形式；信号分析处理模块，分别与所述模数转换器、发射载频决策模块及调制速 率决策模块连接，用于对数字信号形式的射频采集信号进行分析处理，得到预设频带范围 内的频谱空隙检测结果。
[0017] 所述的频谱空隙分析模块与信号发射模块不同时工作。
[0018] -种数传发射机的信号辐射方法，其特点是，包含以下步骤：
[0019] S1、将宽带天线接收采集到的待分析信号进行预处理，得到射频采集信号，对射频 采集信号进行以能量检测为准则的频谱空隙分析，得到预设频带范围内的频谱空隙检测结 果；
[0020] S2、根据预设频带范围内的频谱空隙检测结果计算发射载频、调制速率及发射本 振；
[0021] S3、将发射载频转换为发射本振的频率控制字；
[0022] S4、将基带数据以调制速率进行调制后获得中频信号；
[0023] S5、将中频信号上变频到发射载频上，再经滤波及放大后将信号辐射出去。
[0024] 所述的步骤S1中对待分析信号进行预处理的步骤包含：
[0025] 将待分析信号进行放大处理；
[0026] 将经放大处理后的待分析信号与本振进行混频；
[0027] 将混频后的待分析信号进行低通滤波，得到射频采集信号。
[0028] 所述的步骤S1中频谱空隙分析的步骤包含：
[0029] A、将射频采集信号作平方运算，采用积分器对时间内的信号进行积分，得到时域 能量计算结果输出信号；
[0030] B、将时域能量计算结果与时域能量门限值进行比较，判断时域能量计算结果是否 大于时域能量门限值预设倍数；
[0031] 若是，则执彳丁步骤C，
[0032] 若否，则输出该频段内无信号的结果；
[0033] C、将射频采集信号执行快速傅里叶变换后进行频域检测；得到频域能量计算结 果；
[0034] D、对射频采集信号的频域能量进行积分得到频域能量计算结果；
[0035] E、将频域能量计算结果与频域能量门限值进行比较，判断频域能量计算结果是否 大于频域能量门限值预设倍数；
[0036] 若是，则输出该频段内有信号的结果；
[0037] 若否，则输出该频段内无信号的结果；
[0038] F、改变可调本振的频率及低通滤波的带宽，重复步骤A~E，得到预设频带范围内 的频谱空隙检测结果。
[0039] 所述的步骤S2中，发射本振的计算步骤包含：
[0040] 将预设频带范围内的频谱空隙检测结果以频率检测带宽为最小单位存入寄存器 中，并以频率检测带宽为单位设定速率积分带宽；
[0041 ] 将速率积分窗以频率为轴进行滑动积分；
[0042] 判断速率积分窗内的所有频点是否全部未被占用；
[0043] 若否，则输出速率与频率不可用的结果；
[0044] 若是，则输出速率与频率可用的结果后将所有可用的速率