一種白頻譜物聯網通信系統及其通信方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于數字電視和無線通信技術領域。具體涉及一種白頻譜物聯網通信系統及其通信方法。
【背景技術】
[0002]現有的無線物聯網通信系統，近距離的幾米十幾米范疇的，主要是用到的ZIGBEE，WIFI技術，稍遠一點的只能是移動運營商的技術。的確，從目前的情況來看，移動運營商可以信心滿滿。他們的2G、3G網絡是目前物聯網的主要承載網。但接入這種網絡，設備費用高，還要收取昂貴的通信費用，在物聯網大量接入終端面前，接入數量有限。
[0003]時下，由于技術的高速發展，中國廣播電視正全面由模擬向數字轉化，這樣將釋放出大量UHF頻段(470?784MHz)資源。UHF頻段信號比起2G\3G網絡信號更具有穿透性，傳輸距離更遠，干凈干擾少，利于遠距離(幾百米到幾公里)的通信。利用這個特點和相關的技術，一個新型的可以支持數十億設備以不同的時間間隔發送相對較少數據的網絡系統一一一種白頻譜物聯網通信系統，應然而生。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了克服上述不足提供一種白頻譜物聯網通信系統及其通信方法。
[0005]—種白頻譜物聯網通信系統，包括以下部分:白頻譜數據庫100，用于向基站I提供當地的無線接入頻點和頻段；白頻譜頻段選取模塊200，用于通過掃描白頻譜數據庫選取一個頻段終端2通信;上下信道子載波自適應模塊300，用于將一個白頻譜頻段分解為多個子載波，終端2在要進行通信的時候，選擇一個子載波來發送信息;UNB通信模塊400，用于實現終端2與基站I之間的通信。
[0006]所述的白頻譜物聯網通信系統的通信方法為:
[0007]001，終端2在需要發送信息的時候，并將終端2的無線節點和基站I無線節點通過白頻譜物聯網通信系統進行組網；
[0008]002，判斷上述組網是否成功，如果是則轉下一步，如果否則返回上一步繼續組網的步驟；
[0009]003，基站I通過掃描白頻譜數據庫100獲取基站I的信號覆蓋范圍內的頻點和頻段信息；
[0010]004，通過白頻譜頻段選取模塊200在基站I的信號覆蓋范圍內的頻點和頻段中選取一個白頻譜頻段；
[0011 ] 005，通過上下信道子載波自適應模塊300將步驟004中選取的一個白頻譜頻段分解為多個子載波，終端2在要進行通信的時候，上下信道子載波自適應模塊300自動選擇要進行數據發送的子載波，終端2發送信息后，在同一個子載波上等待基站I通過UNB通信模塊400發送到終端2的信息；
[0012]006，終端2在進行信息發送之前，先選擇一個子載波，檢測是否有其它終端2在進行信息發送，如果有，就選擇下一個子載波，如果沒有，就使用這個子載波進行信息發送。
[0013]所述終端2在2-10個不同的子載波上傳輸相同的信息。
[0014]所述每個子載波帶寬的范圍為5Hz到500Hz。
[0015]所述步驟003中的頻點和頻段信息是下述各項中的至少一項:
[0016]可用頻段；
[0017]長期授權頻段；
[0018]短期授權頻段；
[0019]所述步驟004具體為:
[0020]白頻譜頻段選取模塊200預存各個終端2的用戶信息；
[0021]然后，將白頻譜頻段選取模塊200將基站I信號覆蓋范圍內的頻段按照可用優先級，進彳丁由尚到低的順序排列；
[0022]最后，將所需通信終端2的用戶信息與頻段的可用范圍進行比對，選擇該終端所用的頻段。
[0023]所述各個終端2的用戶信息是下述各項中的至少一項:
[0024]終端2所需的覆蓋時間；
[0025]終端2所需的覆蓋信號強度；
[0026]終端2的業務類型；
[0027]所述步驟005具體為:
[0028]上下信道子載波自適應模塊300根據終端2的用戶信息計算所需子載波的權值范圍，然后判斷要選擇的進行數據發送的子載波的權值是否在所需范圍內，如果是則選擇這個子載波進行數據發送，如果子載波的權值是不在所需范圍內，則進行下一個子載波判斷，直到選到范圍內的子載波為止。
[0029]本發明的優點有:利用了掃描檢測、跳頻、超窄帶(UltraNarrow Band，UNB)技術，利用電視白頻譜比較干凈的頻段，提供具有數公里以上的信號覆蓋范圍，可以解決數公里以上的物聯網通信需求，從而降低終端硬體設備和網路的成本，且通信終端功耗低，滿足無電源環境用紐扣電池供電的環境。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發明通信系統的結構示意圖。
[0031]圖2為工作示意圖。
【具體實施方式】
[0032]以下結合具體實施例對本發明作進一步的說明:
[0033]一種白頻譜物聯網通信系統，包括以下部分:1SM授權中心100，用于授權ISM頻段；ISM頻段選取模塊200，用于選取一個ISM頻段;上下信道子載波自適應選擇模塊300，用于將一個ISM頻段分解為多個子載波，終端在要進行通信的時候，選擇一個子載波來發送信息；UNB通信模塊400，用于實現終端與基站之間的通信。
[0034]所述的白頻譜物聯網通信系統的通信方法為:
[0035]001，終端2在需要發送信息的時候，并將終端2的無線節點和基站I無線節點通過白頻譜物聯網通信系統進行組網；
[0036]002，判斷上述組網是否成功，如果是則轉下一步，如果否則返回上一步繼續組網的步驟；
[0037]003，基站I通過掃描白頻譜數據庫100獲取基站I的信號覆蓋范圍內的頻點和頻段信息；
[0038]004，通過白頻譜頻段選取模塊200在基站I的信號覆蓋范圍內的頻點和頻段中選取一個白頻譜頻段；
[0039]005，通過上下信道子載波自適應模塊300將步驟004中選取的一個白頻譜頻段分解為多個子載波，終端2在要進行通信的時候，上下信道子載波自適應模塊300自動選擇要進行數據發送的子載波，終端2發送信息后，在同一個子載波上等待基站I通過UNB通信模塊400發送到終端2的信息；
[0040]006，終端2在進行信息發送之前，先選擇一個子載波，檢測是否有其它終端2在進行信息發送，如果有，就選擇下一個子載波，如果沒有，就使用這個子載波進行信息發送。
[0041]所述終端2在2-10個不同的子載波上傳輸相同的信息。
[0042 ] 所述每個子載波帶寬的范圍為5Hz到500Hz。
[0043]所述步驟003中的頻點和頻段信息是下述各項中的至少一項:
[0044]可用頻段；
[0045]長期授權頻段；
[0046]短期授權頻段；
[0047]所述步驟004具體為:
[0048]白頻譜頻段選取模塊200預存各個終端2的用戶信息；
[0049]然后，將白頻譜頻段選取模塊200將基站I信號覆蓋范圍內的頻段按照可用優先級，進彳丁由尚到低的順序排列；
[0050]最后，將所需通信終端2的用戶信息與頻段的可用范圍進行比對，選擇該終端所用的頻段。
[0051]所述各個終端2的用戶信息是下述各項中的至少一項:
[0052]終端2所需的覆蓋時間；
[0053]終端2所需的覆蓋信號強度；
[0054]終端2的業務類型；
[0055]所述步驟005具體為:
[0056]上下信道子載波自適應模塊300根據終端2的用戶信息計算所需子載波的權值范圍，然后判斷要選擇的進行數據發送的子載波的權值是否在所需范圍內，如果是則選擇這個子載波進行數據發送，如果子載波的權值是不在所需范圍內，則進行下一個子載波判斷，直到選到范圍內的子載波為止。
[0057]本系統使用的頻譜為電視白頻譜頻段，最大的特點是采用跳頻技術，通過跳頻來避免干擾電視的傳輸，其終端可以在所有的地方接入，終端的接入通過掃描當地的無線接入頻點來完成接入和認證，其基站通過接入當地白頻譜數據庫和通過掃描當地的無線接入頻點來選擇最干凈、抗干擾性最強的頻段同其它終端通信，使用TAS-HMA訪問方式的系統包括基站和終端兩部分。其中，至少有一個基站，可以有許多的終端。在通信上，采用共享頻譜的方式，理論上可以容納一百萬個終端。
[0058]而且，本發明采用超窄帶技術，特別適合大范圍覆蓋、低速、低成本和低功耗。
[0059]其中，基站和終端之間不需要進行時間或頻率上的同步，終端在需要發送信息的時候，自己自動選擇要進行數據發送的子載波，而不是由基站或者網絡來指定，降低了系統的復雜性。終端發送信息后，可以在同一個子載波上等待基站的發送到終端的信息，等待的時間是固定的。與一般的FDMA/TDMA/CDMA訪問方式不一樣，終端只有在需要發送信息的時候，才連接到基站。而且，這種連接是實時的，沒有延遲。為了保證通信的信息必須傳達，終端將在不同的子載波上傳輸多次，一般是在2-10個不同的子載波上傳輸相同的信息。這樣，也可以避免不同終端在信息上發的時候的碰撞。將一段頻譜分割為多個子載波，每個子載波帶寬非常小，從而形成超窄帶。超窄帶的帶寬在5Hz到IKHz。典型的在5Hz到500Hz。每個子載波可以是一個終端使用，也可以是多個終端同時使用并且不會產生碰撞。與一般的FDMA不一樣是一種終端自動選擇FDMA(TAS_FDMA，Terminal Auto Select1n FDMA)技術，子載波的分配不是由基站或網絡來進行的，而是終端自己來選擇的。終端在需要發