一种白频谱物联网通信系统及其通信方法
【技术领域】
[0001]本发明属于数字电视和无线通信技术领域。具体涉及一种白频谱物联网通信系统及其通信方法。
【背景技术】
[0002]现有的无线物联网通信系统，近距离的几米十几米范畴的，主要是用到的ZIGBEE，WIFI技术，稍远一点的只能是移动运营商的技术。的确，从目前的情况来看，移动运营商可以信心满满。他们的2G、3G网络是目前物联网的主要承载网。但接入这种网络，设备费用高，还要收取昂贵的通信费用，在物联网大量接入终端面前，接入数量有限。
[0003]时下，由于技术的高速发展，中国广播电视正全面由模拟向数字转化，这样将释放出大量UHF频段(470?784MHz)资源。UHF频段信号比起2G\3G网络信号更具有穿透性，传输距离更远，干净干扰少，利于远距离(几百米到几公里)的通信。利用这个特点和相关的技术，一个新型的可以支持数十亿设备以不同的时间间隔发送相对较少数据的网络系统一一一种白频谱物联网通信系统，应然而生。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服上述不足提供一种白频谱物联网通信系统及其通信方法。
[0005]—种白频谱物联网通信系统，包括以下部分:白频谱数据库100，用于向基站I提供当地的无线接入频点和频段；白频谱频段选取模块200，用于通过扫描白频谱数据库选取一个频段终端2通信;上下信道子载波自适应模块300，用于将一个白频谱频段分解为多个子载波，终端2在要进行通信的时候，选择一个子载波来发送信息;UNB通信模块400，用于实现终端2与基站I之间的通信。
[0006]所述的白频谱物联网通信系统的通信方法为:
[0007]001，终端2在需要发送信息的时候，并将终端2的无线节点和基站I无线节点通过白频谱物联网通信系统进行组网；
[0008]002，判断上述组网是否成功，如果是则转下一步，如果否则返回上一步继续组网的步骤；
[0009]003，基站I通过扫描白频谱数据库100获取基站I的信号覆盖范围内的频点和频段信息；
[0010]004，通过白频谱频段选取模块200在基站I的信号覆盖范围内的频点和频段中选取一个白频谱频段；
[0011 ] 005，通过上下信道子载波自适应模块300将步骤004中选取的一个白频谱频段分解为多个子载波，终端2在要进行通信的时候，上下信道子载波自适应模块300自动选择要进行数据发送的子载波，终端2发送信息后，在同一个子载波上等待基站I通过UNB通信模块400发送到终端2的信息；
[0012]006，终端2在进行信息发送之前，先选择一个子载波，检测是否有其它终端2在进行信息发送，如果有，就选择下一个子载波，如果没有，就使用这个子载波进行信息发送。
[0013]所述终端2在2-10个不同的子载波上传输相同的信息。
[0014]所述每个子载波带宽的范围为5Hz到500Hz。
[0015]所述步骤003中的频点和频段信息是下述各项中的至少一项:
[0016]可用频段；
[0017]长期授权频段；
[0018]短期授权频段；
[0019]所述步骤004具体为:
[0020]白频谱频段选取模块200预存各个终端2的用户信息；
[0021]然后，将白频谱频段选取模块200将基站I信号覆盖范围内的频段按照可用优先级，进彳丁由尚到低的顺序排列；
[0022]最后，将所需通信终端2的用户信息与频段的可用范围进行比对，选择该终端所用的频段。
[0023]所述各个终端2的用户信息是下述各项中的至少一项:
[0024]终端2所需的覆盖时间；
[0025]终端2所需的覆盖信号强度；
[0026]终端2的业务类型；
[0027]所述步骤005具体为:
[0028]上下信道子载波自适应模块300根据终端2的用户信息计算所需子载波的权值范围，然后判断要选择的进行数据发送的子载波的权值是否在所需范围内，如果是则选择这个子载波进行数据发送，如果子载波的权值是不在所需范围内，则进行下一个子载波判断，直到选到范围内的子载波为止。
[0029]本发明的优点有:利用了扫描检测、跳频、超窄带(UltraNarrow Band，UNB)技术，利用电视白频谱比较干净的频段，提供具有数公里以上的信号覆盖范围，可以解决数公里以上的物联网通信需求，从而降低终端硬体设备和网路的成本，且通信终端功耗低，满足无电源环境用纽扣电池供电的环境。
【附图说明】
[0030]图1为本发明通信系统的结构示意图。
[0031]图2为工作示意图。
【具体实施方式】
[0032]以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明:
[0033]一种白频谱物联网通信系统，包括以下部分:1SM授权中心100，用于授权ISM频段；ISM频段选取模块200，用于选取一个ISM频段;上下信道子载波自适应选择模块300，用于将一个ISM频段分解为多个子载波，终端在要进行通信的时候，选择一个子载波来发送信息；UNB通信模块400，用于实现终端与基站之间的通信。
[0034]所述的白频谱物联网通信系统的通信方法为:
[0035]001，终端2在需要发送信息的时候，并将终端2的无线节点和基站I无线节点通过白频谱物联网通信系统进行组网；
[0036]002，判断上述组网是否成功，如果是则转下一步，如果否则返回上一步继续组网的步骤；
[0037]003，基站I通过扫描白频谱数据库100获取基站I的信号覆盖范围内的频点和频段信息；
[0038]004，通过白频谱频段选取模块200在基站I的信号覆盖范围内的频点和频段中选取一个白频谱频段；
[0039]005，通过上下信道子载波自适应模块300将步骤004中选取的一个白频谱频段分解为多个子载波，终端2在要进行通信的时候，上下信道子载波自适应模块300自动选择要进行数据发送的子载波，终端2发送信息后，在同一个子载波上等待基站I通过UNB通信模块400发送到终端2的信息；
[0040]006，终端2在进行信息发送之前，先选择一个子载波，检测是否有其它终端2在进行信息发送，如果有，就选择下一个子载波，如果没有，就使用这个子载波进行信息发送。
[0041]所述终端2在2-10个不同的子载波上传输相同的信息。
[0042 ] 所述每个子载波带宽的范围为5Hz到500Hz。
[0043]所述步骤003中的频点和频段信息是下述各项中的至少一项:
[0044]可用频段；
[0045]长期授权频段；
[0046]短期授权频段；
[0047]所述步骤004具体为:
[0048]白频谱频段选取模块200预存各个终端2的用户信息；
[0049]然后，将白频谱频段选取模块200将基站I信号覆盖范围内的频段按照可用优先级，进彳丁由尚到低的顺序排列；
[0050]最后，将所需通信终端2的用户信息与频段的可用范围进行比对，选择该终端所用的频段。
[0051]所述各个终端2的用户信息是下述各项中的至少一项:
[0052]终端2所需的覆盖时间；
[0053]终端2所需的覆盖信号强度；
[0054]终端2的业务类型；
[0055]所述步骤005具体为:
[0056]上下信道子载波自适应模块300根据终端2的用户信息计算所需子载波的权值范围，然后判断要选择的进行数据发送的子载波的权值是否在所需范围内，如果是则选择这个子载波进行数据发送，如果子载波的权值是不在所需范围内，则进行下一个子载波判断，直到选到范围内的子载波为止。
[0057]本系统使用的频谱为电视白频谱频段，最大的特点是采用跳频技术，通过跳频来避免干扰电视的传输，其终端可以在所有的地方接入，终端的接入通过扫描当地的无线接入频点来完成接入和认证，其基站通过接入当地白频谱数据库和通过扫描当地的无线接入频点来选择最干净、抗干扰性最强的频段同其它终端通信，使用TAS-HMA访问方式的系统包括基站和终端两部分。其中，至少有一个基站，可以有许多的终端。在通信上，采用共享频谱的方式，理论上可以容纳一百万个终端。
[0058]而且，本发明采用超窄带技术，特别适合大范围覆盖、低速、低成本和低功耗。
[0059]其中，基站和终端之间不需要进行时间或频率上的同步，终端在需要发送信息的时候，自己自动选择要进行数据发送的子载波，而不是由基站或者网络来指定，降低了系统的复杂性。终端发送信息后，可以在同一个子载波上等待基站的发送到终端的信息，等待的时间是固定的。与一般的FDMA/TDMA/CDMA访问方式不一样，终端只有在需要发送信息的时候，才连接到基站。而且，这种连接是实时的，没有延迟。为了保证通信的信息必须传达，终端将在不同的子载波上传输多次，一般是在2-10个不同的子载波上传输相同的信息。这样，也可以避免不同终端在信息上发的时候的碰撞。将一段频谱分割为多个子载波，每个子载波带宽非常小，从而形成超窄带。超窄带的带宽在5Hz到IKHz。典型的在5Hz到500Hz。每个子载波可以是一个终端使用，也可以是多个终端同时使用并且不会产生碰撞。与一般的FDMA不一样是一种终端自动选择FDMA(TAS_FDMA，Terminal Auto Select1n FDMA)技术，子载波的分配不是由基站或网络来进行的，而是终端自己来选择的。终端在需要发