认知无线电—频谱感知平台搭建以及感知算法研究

发布时间：2017-10-28 13:23

  本文关键词：认知无线电—频谱感知平台搭建以及感知算法研究

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【摘要】：本论文来源于国家无线电监测中心的“863计划”国家重点项目“5G无线网络认知与虚拟化关键技术研究与验证”。随着近年来通信业务量呈爆炸式增长,频谱资源的需求量也急剧增长。国内外现行的频谱管理分配方法对于频谱资源造成了不同程度的浪费。因此,在频谱资源有限的情况下,提高频谱利用率成为亟待解决的问题。认知无线电技术可以与周围电磁环境交互信息,及时发现授权用户所占频段中的空闲频段,能够实现频谱资源的重复利用。这也成为如今提高频谱利用率,解决频谱资源紧缺问题的重要方法。本文所做工作是国家重点项目前期工作的核心,为无线网络认知与虚拟化关键技术研究与验证提供基础平台。为此所搭建的“认知无线电一频谱感知”平台可以演示认知无线电的整体过程,并且能够进行频谱感知算法优劣性的检验。本文首先对于认知无线电技术进行了详细的介绍,包括基本特征、关键技术以及国内外研究现状,得出认知无线电技术是提高频谱资源利用率的一种切实可行的方法。然后指出频谱感知算法的选择是本平台系统的重点。通过对于匹配滤波器检测算法、特征检测算法以及能量检测算法的比较,确定将能量检测算法作为本系统的核心算法。“认知无线电—频谱感知”平台的搭建是本文的核心工作。在平台搭建的章节,首先给出了系统总体架构设计图,介绍了总体架构中包括的软硬件系统,并阐述了系统中所用到的设备或软件的基本信息及使用方法。然后介绍了基于C#语言的平台系统软件各模块的设计,其中的重点是仪器控制模块、频谱显示模块以及感知算法实现模块。在仪器控制模块中,采用LAN端口作为仪器与上位机连接端口,将C#语言与VSA89600的API接口连通,实现平台系统对于硬件设备的控制；在频谱显示模块中,采用基于C#GDI+以及双缓冲技术以及多线程、后台程序技术实现频谱图连续流畅的显示,成功解决了动画显示的卡顿、闪屏等问题；在感知算法的实现模块中,采用“门限法”和“空洞起止点判定法”成功实现频谱感知算法,得到“频谱空洞”数据,完成“认知无线电—频谱感知”平台的搭建。
【关键词】：认知无线电 频谱感知算法 平台 能量检测 C#
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-16
• 1.1 选题背景及意义11-12
• 1.2 国内外频谱使用及分配现状12-14
• 1.3 论文研究主要内容14-15
• 1.4 论文研究意义及章节安排15-16
• 1.4.1 论文研究意义15
• 1.4.2 论文章节安排15-16
• 2 认知无线电概述16-21
• 2.1 认知无线电的概念16
• 2.2 认知无线电的基本特征16-17
• 2.3 认知无线电的关键技术17-19
• 2.4 国内外认知无线电技术研究情况19
• 2.5 本章小结19-21
• 3 频谱感知技术及算法比较21-31
• 3.1 频谱感知技术的基本原理21-23
• 3.2 单用户感知频谱感知技术23-28
• 3.2.1 匹配滤波器检测23-24
• 3.2.2 特征检测24-26
• 3.2.3 能量检测26-27
• 3.2.4 三种频谱感知算法优劣性比较27-28
• 3.3 合作检测频谱感知技术28-29
• 3.4 本文算法选择29
• 3.5 本章小结29-31
• 4 “认知无线电—频谱感知”平台搭建31-55
• 4.1 系统总体架构31-32
• 4.2 平台系统的软硬件系统组成32-35
• 4.2.1 软件系统介绍32-34
• 4.2.2 硬件系统介绍34-35
• 4.3 “认知无线电—频谱感知”平台系统软件开发35-53
• 4.3.1 仪器控制模块36-39
• 4.3.2 数据读取模块39-40
• 4.3.3 频谱及瀑布图显示模块40-47
• 4.3.4 频谱感知算法实现模块47-50
• 4.3.5 LTE信号发射系统搭建模块50-53
• 4.4 本章小结53-55
• 5 平台功能演示55-62
• 5.1 平台系统主界面55-56
• 5.2 实时频谱的参数设置与显示56-58
• 5.3 “频谱空洞”检测58
• 5.4 LTE信号设置与显示58-60
• 5.5 使用信号源在5.8GHz的演示60-62
• 6 总结与展望62-63
• 参考文献63-66
• 学位论文数据集66

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本文编号：1108428