送信息的時候，自己來選擇一個子載波來進行信息的發送。終端也只有在需要發送信息的時候才連接到基站或網絡。終端在要進行信息發送的時候，在載波選擇上，為了降低可能的碰撞，在選擇一個子載波后，可以檢測是否有其它終端在進行信息發送，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。
[0060]而且本發明采用SDR技術，就可以快速實現無線電通信。終端自動選擇H)MA(TAS-FDMA,Terminal Auto Select1n FDMA)實現方式一是，每個終端使用一個特定的子載波進行通信。終端自動選擇FDMA(TAS_FDMA，Terminal Auto Select1n FDMA)實現方式二是，每個終端使用一個特定序列來確定發送信息的時候的采用哪個子載波進行信息的發送。終端自動選擇FDMA(TAS-FDMA,Terminal Auto Select1n FDMA)實現方式三是，每個終端根據一個隨機或偽隨機的產生器，來決定終端在發送信息的時候才用哪個子載波進行信息發送。終端自動選擇FDMA(TAS_FDMA，Terminal Auto Select1n FDMA)實現方式四是，如果終端發送信息的時候實際使用的頻譜比子載波占有的頻譜要小得多，那么，可以在一個子載波中，多個終端可以同時共享一個子載波進行信息的發送。終端自動選擇Π)ΜΑ(TAS-FDMA，Terminal Auto Select1n FDMA)實現方式還是可以與其它的終端自動選擇FDMA(TAS-FDMA,Terminal Auto Select1n FDMA)實現方式結合在一起的。
[0061]為了能動態地使用閑置的電視廣播頻段，基地臺與客戶端設備都必須有能力偵測是否有主要用戶的存在。基地臺和客戶端設備都必須配有全球定位系統(GlobalPosit1ning System,GPS)，客戶端設備在鏈接到基地臺前必須先告知自身的地理位置。因此基站和終端都有雙天線，一個是GPS的天線，一個是白頻譜無線通信的天線。接著，基地臺透過存取頻段可利用性數據庫(Channel Availability Database)，根據基地臺與客戶端設備目前的地理位置取得可用頻段列表(Available Channel List)以判斷在目前的蜂巢中有哪些頻段可以使用(可能閑置的頻段)，以及有哪些頻段是絕對不能使用(主要用戶正在使用的頻段)，白頻譜數據庫的訪問。基地臺會掃描可能閑置的頻段，并確定哪些頻段是真正閑置。最后，基地臺會從閑置頻段中選擇一個頻段作為運作頻段(OperatingChannel)，并選擇一個頻段作為備用頻段(Backup Channel)。運作頻段是基地臺主要提供服務的頻段，備用頻段是當有主要用戶出現時所有該蜂巢中的次級用戶要轉換到的頻段。終端掃描到此頻段，找出空白的子頻段，開始同基站進行通信，完成數據傳輸。
[0062]當一個終端需要發送信息的時候，就自動選擇一個子載波進行發送，這里稱之為終端自動選擇FDMA(TAS-FDMA,Terminal Auto Select1n Π)ΜΑ)，如附圖1和2。在終端自動選擇FDMA(TAS_FDMA，Terminal Auto Select1n FDMA)中，子載波的選擇有許多的方式，這些方式的目標就是要保證許多的終端要發送信息的時候，只有最低的碰撞的可能性。訪問方式一:給每個終端分配一個唯一的子載波。這樣，一個蜂窩下，可以有2000個終端。因為，在現實中，M2M終端在發送信息的時候，往往是30分鐘到一周或更長的時間只是發送一次信息，因此，大部分時間，大部分的子載波是空閑的。這種方案不是一種好的方案。訪問方式二:給各個終端分配一個子載波選擇的序列，各個終端按照這個序列來選取要進行發送的子載波。比如說，給定一個序列，I，3，8，12，200，............，1149，中斷就按照這個序列來選擇要進行發送的子載波，到最后一個子載波，比如1149，下一個要進行發送的子載波就是1.這樣周而復始。這種方式的特點是，多個終端在時間上可以共享一個子載波，因為，在現實中，M2M終端在發送信息的時候，往往是30分鐘到一周或更長的時間只是發送一次信息，因此，這種方式是完全可行的。而且，在每個蜂窩下的終端數量可以很多，比如每個終端30分鐘發送一次信息，發送一次信息需要2秒鐘，那么，如果有2000個子載波，在最好的情況下，每個蜂窩下，每個子載波可以容納900個終端，整個蜂窩就可以容納1800000個終端。而且不需要進行同步等額外的開銷。訪問方式三:各個終端按照一個隨機數產生器來產生一個要進行發送的子載波。這個子載波是隨機產生的，為了保證最低的碰撞，要保證隨機數的產生能夠避免可能的碰撞。這種方式的特點是，多個終端在時間上可以共享一個子載波，因為，在現實中，M2M終端在發送信息的時候，往往是30分鐘到一周或更長的時間只是發送一次信息，因此，這種方式是完全可行的。而且，在每個蜂窩下的終端數量可以很多，比如每個終端30分鐘發送一次信息，發送一次信息需要2秒鐘，那么，如果有2000個子載波，在最好的情況下，每個蜂窩下，每個子載波可以容納900個終端，整個蜂窩就可以容納1800000個終端。而且不需要進行同步等額外的開銷。當然，還可以有許多其它的方式，但是，主要的目的就是最大程度降低終端發送的時候選擇子載波時，產生碰撞的可能性。
[0063]本發明利用了掃描檢測、跳頻、超窄帶(Ultra Narrow 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。
【主權項】
1.一種白頻譜物聯網通信系統，其特征在于包括以下部分: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。2.根據權利要求1所述的白頻譜物聯網通信系統，其通信方法為: 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； 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； 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?目息; 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； 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； 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。3.根據權利要求2所述一種白頻譜物聯網通信方法，其特征在于所述終端(2)在2-10個不同的子載波上傳輸相同的信息。4.根據權利要求2或3所述一種白頻譜物聯網通信方法，其特征在于所述每個子載波帶寬的范圍為5Hz到500Hz。5.根據權利要求2所述一種白頻譜物聯網通信方法，其特征在于所述步驟003中的頻點和頻段信息是下述各項中的至少一項: 可用頻段； 長期授權頻段； 短期授權頻段。6.根據權利要求2所述一種白頻譜物聯網通信方法，其特征在于所述步驟004具體為: 白頻譜頻段選取模塊(200)預存各個終端(2)的用戶信息； 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； 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。7.根據權利要求6所述一種白頻譜物聯網通信方法，其特征在于所述各個終端(2)的用戶信息是下述各項中的至少一項: 終端(2)所需的覆蓋時間； 終端(2)所需的覆蓋信號強度； 終端(2)的業務類型。8.根據權利要求2或7所述一種白頻譜物聯網通信方法，其特征在于所述步驟005具體為: 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。
【專利摘要】本發明公開了一種白頻譜物聯網通信系統及其通信方法，包括以白頻譜數據庫；白頻譜頻段選取模塊；上下信道子載波自適應模塊；UNB通信模塊。本發明的優點有：利用了掃描檢測、跳頻、超窄帶(Ultra？Narrow？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。
【IPC分類】H04W84/18, H04W72/04, H04B1/715
【公開號】CN105657845
【申請號】
【發明人】余儀琳
【申請人】余儀琳
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年2月24日