基于USRP的认知无线电频谱高效利用技术的研究和实现

发布时间：2017-08-16 10:07

  本文关键词：基于USRP的认知无线电频谱高效利用技术的研究和实现

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【摘要】：随着无线通信技术的快速发展,有限的无线电频谱资源也显得越来越珍贵。当前的静态频谱分配方式使得频谱资源的利用率较低,已满足不了无线通信业务的增长要求。在这种背景下,认知无线电技术应运而生。认知无线电技术可以使得认知用户对授权用户的空闲频谱进行“二次利用”,是一种能有效解决无线频谱资源匮乏的方法。认知无线电技术的研究内容主要包括了频谱感知、频谱分配和频谱共享等。频谱感知技术作为其中最重要、最关键的技术,是实现一切技术的基础和前提。本文就是以认知无线电频谱感知为主要研究内容,结合理论与实践,实现频谱资源的高效利用。本文在传统能量检测的基础上,提出了一种新的自适应双门限分布式协作能量检测算法,此算法的创新点在于:可以使认知用户依据接收到的主用户信号的信噪比动态地设立检测门限,并且针对集中式的协作能量检测算法过度依赖中心节点的问题,提出了基于一致滤波器的完全分布式的协作能量检测方式。最后通过仿真分析了此算法的性能,验证了该算法的有效性。本文的工作主要是针对实际的无线通信信道,应用MATLAB和USRP(通用软件无线电外设)组成的软件无线电系统作为新的建模、仿真和测试平台。在平台上进行了QPSK调制信号在真实信道中传输的实验,使用自适应双门限分布式协作能量检测算法检测了其频谱的占用情况,在此基础上还做了可用频谱带宽估计的分析,并设计了其演示系统的GUI界面。分析和实验结果表明,此工作能够很好的完成无线系统通信,实现数据收发和频谱感知的功能。
【关键词】：认知无线电 频谱感知 能量检测 自适应双门限 分布式协作 MATLAB USRP 可用频谱带宽估计
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN925
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 论文结构13-14
• 第2章 认知无线电技术基础14-26
• 2.1 软件无线电平台发展背景14
• 2.2 认知无线电基本概念14-16
• 2.3 认知无线电基本术语16-17
• 2.3.1 频段分类16-17
• 2.3.2 用户分类17
• 2.3.3 网络分类17
• 2.4 认知无线电关键技术17-25
• 2.4.1 频谱感知技术18-21
• 2.4.2 频谱分配技术21-23
• 2.4.3 频谱共享技术23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 基于MATLAB和USRP的认知无线电平台构建26-38
• 3.1 USRP及其软件无线电平台介绍26-31
• 3.1.1 USRP介绍26-30
• 3.1.2 软件无线电平台的构建30-31
• 3.2 实验平台的设计思想31-33
• 3.3 实验平台的实现33-37
• 3.3.1 实验平台的环境和搭建过程33-34
• 3.3.2 实验平台的通信验证34-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 自适应双门限分布式协作能量检测算法38-49
• 4.1 能量检测基本理论38-41
• 4.1.1 检测原理39-40
• 4.1.2 能量检测FFT方法及实现40-41
• 4.2 自适应双门限分布式协作能量检测算法41-46
• 4.2.1 问题描述41-42
• 4.2.2 数学模型和网络模型42-45
• 4.2.3 算法的实现45-46
• 4.3 仿真和性能分析46-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第5章 基于MATLAB和USRP的频谱感知实现49-56
• 5.1 频谱感知的实现49-51
• 5.2 可用频谱带宽估计及其GUI演示系统51-54
• 5.2.1 可用频谱带宽估计的意义51
• 5.2.2 可用频谱带宽估计的实现51-52
• 5.2.3 可用频谱带宽估计演示系统GUI界面52-54
• 5.3 平台性能测试及验证结果54-55
• 5.4 本章小结55-56
• 总结与展望56-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 张学军;鲁友;田峰;孙知信;成谢锋;;基于信任度的双门限协作频谱感知算法[J];物理学报;2014年07期

2 刘会衡;陈伟;刘克中;;一种基于能量检测的双门限协作频谱感知技术[J];武汉理工大学学报;2011年04期

3 焦传海;王可人;冯辉;;认知无线电中基于自相关矩阵的协作盲感知[J];电路与系统学报;2011年01期

4 席志红;王晓光;;基于干扰温度模型的认知无线电动态功率分配算法[J];应用科技;2010年06期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 宋安;无线自组织网络性能分析模型与可用带宽估计研究[D];国防科学技术大学;2011年

2 赵海涛;多跳无线网络中可用带宽的估计和预测[D];国防科学技术大学;2009年

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2 黄凌;基于GNU Radio和USRP的认知无线电平台研究[D];华南理工大学;2010年

3 高凌飞;基于AODV路由协议的可用带宽估计算法的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

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本文编号：682665