送信息的时候，自己来选择一个子载波来进行信息的发送。终端也只有在需要发送信息的时候才连接到基站或网络。终端在要进行信息发送的时候，在载波选择上，为了降低可能的碰撞，在选择一个子载波后，可以检测是否有其它终端在进行信息发送，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。
[0060]而且本发明采用SDR技术，就可以快速实现无线电通信。终端自动选择H)MA(TAS-FDMA,Terminal Auto Select1n FDMA)实现方式一是，每个终端使用一个特定的子载波进行通信。终端自动选择FDMA(TAS_FDMA，Terminal Auto Select1n FDMA)实现方式二是，每个终端使用一个特定序列来确定发送信息的时候的采用哪个子载波进行信息的发送。终端自动选择FDMA(TAS-FDMA,Terminal Auto Select1n FDMA)实现方式三是，每个终端根据一个随机或伪随机的产生器，来决定终端在发送信息的时候才用哪个子载波进行信息发送。终端自动选择FDMA(TAS_FDMA，Terminal Auto Select1n FDMA)实现方式四是，如果终端发送信息的时候实际使用的频谱比子载波占有的频谱要小得多，那么，可以在一个子载波中，多个终端可以同时共享一个子载波进行信息的发送。终端自动选择Π)ΜΑ(TAS-FDMA，Terminal Auto Select1n FDMA)实现方式还是可以与其它的终端自动选择FDMA(TAS-FDMA,Terminal Auto Select1n FDMA)实现方式结合在一起的。
[0061]为了能动态地使用闲置的电视广播频段，基地台与客户端设备都必须有能力侦测是否有主要用户的存在。基地台和客户端设备都必须配有全球定位系统(GlobalPosit1ning System,GPS)，客户端设备在链接到基地台前必须先告知自身的地理位置。因此基站和终端都有双天线，一个是GPS的天线，一个是白频谱无线通信的天线。接着，基地台透过存取频段可利用性数据库(Channel Availability Database)，根据基地台与客户端设备目前的地理位置取得可用频段列表(Available Channel List)以判断在目前的蜂巢中有哪些频段可以使用(可能闲置的频段)，以及有哪些频段是绝对不能使用(主要用户正在使用的频段)，白频谱数据库的访问。基地台会扫描可能闲置的频段，并确定哪些频段是真正闲置。最后，基地台会从闲置频段中选择一个频段作为运作频段(OperatingChannel)，并选择一个频段作为备用频段(Backup Channel)。运作频段是基地台主要提供服务的频段，备用频段是当有主要用户出现时所有该蜂巢中的次级用户要转换到的频段。终端扫描到此频段，找出空白的子频段，开始同基站进行通信，完成数据传输。
[0062]当一个终端需要发送信息的时候，就自动选择一个子载波进行发送，这里称之为终端自动选择FDMA(TAS-FDMA,Terminal Auto Select1n Π)ΜΑ)，如附图1和2。在终端自动选择FDMA(TAS_FDMA，Terminal Auto Select1n FDMA)中，子载波的选择有许多的方式，这些方式的目标就是要保证许多的终端要发送信息的时候，只有最低的碰撞的可能性。访问方式一:给每个终端分配一个唯一的子载波。这样，一个蜂窝下，可以有2000个终端。因为，在现实中，M2M终端在发送信息的时候，往往是30分钟到一周或更长的时间只是发送一次信息，因此，大部分时间，大部分的子载波是空闲的。这种方案不是一种好的方案。访问方式二:给各个终端分配一个子载波选择的序列，各个终端按照这个序列来选取要进行发送的子载波。比如说，给定一个序列，I，3，8，12，200，............，1149，中断就按照这个序列来选择要进行发送的子载波，到最后一个子载波，比如1149，下一个要进行发送的子载波就是1.这样周而复始。这种方式的特点是，多个终端在时间上可以共享一个子载波，因为，在现实中，M2M终端在发送信息的时候，往往是30分钟到一周或更长的时间只是发送一次信息，因此，这种方式是完全可行的。而且，在每个蜂窝下的终端数量可以很多，比如每个终端30分钟发送一次信息，发送一次信息需要2秒钟，那么，如果有2000个子载波，在最好的情况下，每个蜂窝下，每个子载波可以容纳900个终端，整个蜂窝就可以容纳1800000个终端。而且不需要进行同步等额外的开销。访问方式三:各个终端按照一个随机数产生器来产生一个要进行发送的子载波。这个子载波是随机产生的，为了保证最低的碰撞，要保证随机数的产生能够避免可能的碰撞。这种方式的特点是，多个终端在时间上可以共享一个子载波，因为，在现实中，M2M终端在发送信息的时候，往往是30分钟到一周或更长的时间只是发送一次信息，因此，这种方式是完全可行的。而且，在每个蜂窝下的终端数量可以很多，比如每个终端30分钟发送一次信息，发送一次信息需要2秒钟，那么，如果有2000个子载波，在最好的情况下，每个蜂窝下，每个子载波可以容纳900个终端，整个蜂窝就可以容纳1800000个终端。而且不需要进行同步等额外的开销。当然，还可以有许多其它的方式，但是，主要的目的就是最大程度降低终端发送的时候选择子载波时，产生碰撞的可能性。
[0063]本发明利用了扫描检测、跳频、超窄带(Ultra Narrow 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。
【主权项】
1.一种白频谱物联网通信系统，其特征在于包括以下部分: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。2.根据权利要求1所述的白频谱物联网通信系统，其通信方法为: 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； 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； 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?目息; 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； 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； 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。3.根据权利要求2所述一种白频谱物联网通信方法，其特征在于所述终端(2)在2-10个不同的子载波上传输相同的信息。4.根据权利要求2或3所述一种白频谱物联网通信方法，其特征在于所述每个子载波带宽的范围为5Hz到500Hz。5.根据权利要求2所述一种白频谱物联网通信方法，其特征在于所述步骤003中的频点和频段信息是下述各项中的至少一项: 可用频段； 长期授权频段； 短期授权频段。6.根据权利要求2所述一种白频谱物联网通信方法，其特征在于所述步骤004具体为: 白频谱频段选取模块(200)预存各个终端(2)的用户信息； 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； 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。7.根据权利要求6所述一种白频谱物联网通信方法，其特征在于所述各个终端(2)的用户信息是下述各项中的至少一项: 终端(2)所需的覆盖时间； 终端(2)所需的覆盖信号强度； 终端(2)的业务类型。8.根据权利要求2或7所述一种白频谱物联网通信方法，其特征在于所述步骤005具体为: 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。
【专利摘要】本发明公开了一种白频谱物联网通信系统及其通信方法，包括以白频谱数据库；白频谱频段选取模块；上下信道子载波自适应模块；UNB通信模块。本发明的优点有：利用了扫描检测、跳频、超窄带(Ultra？Narrow？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。
【IPC分类】H04W84/18, H04W72/04, H04B1/715
【公开号】CN105657845
【申请号】
【发明人】余仪琳
【申请人】余仪琳
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年2月24日