认知无线电系统中的频谱感知技术研究与实现

发布时间：2017-10-15 19:29

  本文关键词：认知无线电系统中的频谱感知技术研究与实现

  更多相关文章： 能量检测 频谱感知 认知无线电 FPGA

【摘要】：随着无线通信技术的快速发展,日益增长的频谱需求和有限的频谱资源之间的矛盾日益突出,已成为制约无线通信发展的主要瓶颈之一。认知无线电作为一种智能的无线通信技术,能够在不影响授权用户通信的情况下利用已分配的频谱,可以使当前频谱效率低下的状况得到明显改善。频谱感知技术作为认知无线电系统的基础和前提,是研究认知无线电技术首要解决的问题。本文对认知无线电中的频谱感知技术和其相关的硬件实现方法进行了相关研究。首先介绍了认知无线电技术和频谱感知技术以及相关的国内外研究现状;接着详细介绍了现有的频谱感知技术,并对这些频谱感知方法进行了对比分析,总结了各检测方法的优缺点,根据项目需要选择了能量检测算法来完成后续研究;然后在Matlab平台下对能量检测法进行了不同参数下的性能分析并针对基于能量检测法的频谱感知系统进行了建模仿真;在此基础上提出基于能量检测的频谱感知系统的硬件实现框图,重点介绍了数字基带信号部分的FPGA实现和验证过程;最后根据设置不同的参数,对整个检测系统进行了性能仿真和分析,分析结果与理论推导一致,本系统可以正确检测频段的占用情况。本文研究采用Verilog HDL硬件描述语言作为编程语言,利用Xilinx的FPGA开发平台ISE13.3工具和Mentor Graphics公司的Modelsim仿真软件,基于Xilinx公司的virtex-6系列芯片XC6VLX240T-1FFG1156展开。本次研究工作对于认知无线电频谱感知研究进行了有益的探索,对进一步的研究有积极的意义。
【关键词】：能量检测 频谱感知 认知无线电 FPGA
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景9-11
• 1.2 课题研究现状11-13
• 1.2.1 认知无线电研究现状11-12
• 1.2.2 频谱感知技术研究现状12-13
• 1.3 项目背景及研究内容13-14
• 1.4 论文结构安排14-15
• 2 认知无线电中的频谱感知技术15-32
• 2.1 频谱感知概述15-16
• 2.2 频谱感知技术分类16-29
• 2.2.1 主用户发射机检测17-21
• 2.2.2 主用户接收机检测21-23
• 2.2.3 协作频谱检测23-29
• 2.3 频谱感知技术优缺点分析29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 3 基于能量检测的频谱感知算法32-43
• 3.1 能量检测原理32-36
• 3.1.1 时域能量检测32-34
• 3.1.2 频域能量检测34-36
• 3.2 能量检测模型36-37
• 3.2.1 单门限能量检测36
• 3.2.2 自适应单门限能量检测36
• 3.2.3 双门限能量检测36-37
• 3.3 能量检测性能分析37-42
• 3.3.1 信噪比对检测性能的影响38-39
• 3.3.2 采样点数对检测性能的影响39-40
• 3.3.3 判决门限对检测性能的影响40-41
• 3.3.4 噪声不确定度对检测性能的影响41-42
• 3.4 衰落信道下的能量检测42
• 3.5 本章小结42-43
• 4 频谱感知系统的FPGA设计43-58
• 4.1 频谱感知系统的结构及FPGA设计方法43-46
• 4.1.1 基于能量检测频谱感知系统结构43-44
• 4.1.2 FPGA芯片选型44-45
• 4.1.3 FPGA设计方法与设计流程45-46
• 4.2 频谱感知基带方案及参数设计46-47
• 4.3 信号源的设计47
• 4.4 基于IP核的FFT模块设计47-53
• 4.4.1 FFT硬件实现原理48-50
• 4.4.2 FFT IP核三种结构50
• 4.4.3 FFT模块的验证50-53
• 4.5 能量运算模块设计53-57
• 4.6 本章小结57-58
• 5 系统性能仿真分析58-70
• 5.1 系统整体框架58-59
• 5.2 系统功能验证59-62
• 5.2.1 信号源仿真59-61
• 5.2.2 FFT建模仿真61
• 5.2.3 能量计算与判决仿真61-62
• 5.3 能量检测硬件系统性能分析62-66
• 5.3.1 改变信号源62-64
• 5.3.2 改变信噪比64-65
• 5.3.3 改变判决门限65-66
• 5.3.4 性能分析66
• 5.4 下板实测结果66-69
• 5.5 本章小结69-70
• 结论70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果77

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘婷婷;王建新;束锋;;合作频谱感知吞吐量和感知时间关系的研究[J];现代雷达;2009年05期

2 常帅;孔凡军;陈娟;郑学强;;协同频谱感知中的认知用户数优化[J];军事通信技术;2010年03期

3 汪一鸣;周刘蕾;;基于追踪定位的认知频谱感知解决方案[J];通信学报;2010年11期

4 岳文静;郑宝玉;孟庆民;崔景伍;解培中;;衰落信道下提高协作频谱感知能力的方法[J];中国科学:信息科学;2011年02期

5 韩勇;陈强;王建新;;合作频谱感知安全技术研究[J];通信技术;2011年06期

6 韩勇;王放;陈强;王建新;;一种信任度模糊分配的合作频谱感知算法[J];信号处理;2011年06期

7 蒋金波;王可人;陈小波;金虎;;频谱切换中基于频谱感知的链路保持概率[J];探测与控制学报;2011年06期

8 刘颖;杨震;;协作频谱感知系统中的结盟技术研究[J];南京邮电大学学报(自然科学版);2012年05期

9 秦臻;薛峰;梁继民;;最大系统效用合作频谱感知优化算法[J];信号处理;2013年02期

10 江晓林;顾学迈;何晨;;基于压缩感知的联合协作频谱感知算法[J];上海交通大学学报;2013年07期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 岳文静;郑宝玉;;一种基于信道可靠性的协作频谱感知算法[A];2009年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2009年

2 张培;孟庆民;朱卫平;;一种可以减少感知时间的频谱感知方法[A];2010年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2010年

3 郝博雅;周辉;孙斌;;基于权值的合作频谱感知算法[A];第六届全国信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2012年

4 吴昊;赵杭生;;基于三阶累积量的频谱感知技术研究[A];2009年全国无线电应用与管理学术会议论文集[C];2009年

5 张冰玉;郑宝玉;岳文静;;一种基于串行网络的协作频谱感知方案[A];2010年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2010年

6 冯子木;漆春梅;王军;李乐民;;协同频谱感知算法综述[A];2008年中国西部青年通信学术会议论文集[C];2008年

7 王翊;胡艳军;唐希雯;;一种改进的基于多阈值的协作频谱感知方法[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年

8 郑仕链;何斌;杨伟程;;认知无线电宽带频谱感知试验研究[A];浙江省信号处理学会2011学术年会论文集[C];2011年

9 李佳俊;黄清;孔勇;;基于小波变换的认知无线电宽带频谱感知方法[A];中国电子学会第十六届信息论学术年会论文集[C];2009年

10 杨家胜;刘光斌;程俊仁;;基于压缩采样技术的认知无线电宽带频谱感知方法[A];中国通信学会第六届学术年会论文集（上）[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 肖淑艳;认知无线电中频谱感知及资源优化分配的研究[D];中国矿业大学;2015年

2 卿浩博;面向无线通信系统的频谱感知理论与技术研究[D];北京邮电大学;2015年

3 杨雪洲;认知中继网络频谱感知与资源分配研究[D];电子科技大学;2014年

4 齐佩汉;稳健精细抗差异性频谱感知技术研究[D];西安电子科技大学;2014年

5 卢剑奇;认知无线电频谱感知关键技术研究[D];电子科技大学;2015年

6 刘洋;基于跨层优化的频谱感知关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2014年

7 史振国;认知OFDM系统中频谱感知与基于感知的干扰对齐方法研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

8 江晓林;认知无线电网络中频谱感知算法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

9 m云海;BWT系统中基于认知的频谱聚合技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

10 秦臻;基于认知无线网络的频谱感知与信道切换技术研究[D];西安电子科技大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王艳君;认知无线网络中基于多节点的协作频谱感知技术的研究[D];昆明理工大学;2015年

2 谷凯;基于GNU Radio的动态频谱感知及数据传输[D];海南大学;2015年

3 孟晨;基于稀疏组套索的宽频带频谱感知研究[D];燕山大学;2015年

4 魏亮;认知车载网中频谱感知算法仿真研究[D];西南交通大学;2015年

5 周瑞;基于信任度的认知无线电联合频谱感知研究[D];湖南工业大学;2015年

6 钱陆;基于数据并发传输的频谱感知系统的研究[D];北京邮电大学;2014年

7 罗曼;认知无线电协作频谱感知技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

8 李然;基于随机矩阵理论的频谱感知算法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

9 张蔚;基于动态压缩采样的宽带频谱感知技术[D];哈尔滨工业大学;2015年

10 宋双;基于序贯检测的认知无线电协作频谱感知算法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

，

本文编号：1038195