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自适应通信发射机决策系统的研究与实现

发布时间:2018-05-31 12:49

  本文选题:智能决策 + 频谱分配算法 ; 参考:《西南科技大学》2017年硕士论文


【摘要】:卫星、无人机等在通信过程中对传输数据率要求越来越高,同时需要避免因受到干扰而无法正常传输。为解决以上问题,在自适应通信系统的基础上,结合认知无线电的方法,设计了基于自适应发射机的决策系统,提供优化发射方案。决策系统分为两部分,一是在PC上实现的上位机软件,二是PC与发射机FPGA板卡间的高速数据传输接口。上位机软件在PC平台上实现,集成高速接口的驱动,提供可视化界面便于用户参与发射决策,决策依据为当前无线电环境和用户需求,决策功能依靠智能决策算法实现。采用的决策算法包括基于改进量子遗传的频谱分配算法和基于NSGA-II多目标优化的频谱决策算法。通过在Matlab中不同条件下的仿真测试,证明改进初始化策略和旋转角选取策略的频谱分配算法可获得相对更优的网络效益,频谱决策算法能动态优化相关参数。PC和发射机FPGA板卡通过PCIE高速总线接口连接,决策依据和结果均由PCIE高速传输,实现二者间的数据交互和处理的实时性要求。高速传输使用FPGA板卡的PCIE总线DMA控制实现,最高读写速度可达5.87GB/s。决策系统可根据干扰、频谱环境和用户需求,动态选择调制方式和发射频带,实现最小化误码率、最小化信号功率和最大化数据传输速率三个通信目标的最优权衡,为从事认知无线电环境中的智能决策引擎设计提供了研究思路。
[Abstract]:Satellites and UAVs require higher data rate in the process of communication, and need to avoid interference to prevent normal transmission. In order to solve the above problems, a decision system based on adaptive transmitter is designed based on adaptive communication system and cognitive radio. The decision system is divided into two parts, one is the PC software, the other is the high-speed data transmission interface between PC and transmitter FPGA card. The upper computer software is realized on PC platform, which integrates the driver of high-speed interface and provides visual interface to facilitate the user to participate in the launch decision. The decision is based on the current radio environment and user's demand, and the decision function is realized by the intelligent decision algorithm. The decision algorithms adopted include the spectrum allocation algorithm based on improved quantum genetic algorithm and the spectrum decision algorithm based on NSGA-II multi-objective optimization. Through the simulation test in different conditions in Matlab, it is proved that the spectrum allocation algorithm with improved initialization strategy and rotation angle selection strategy can obtain relatively better network benefits. The spectrum decision algorithm can dynamically optimize the correlation parameters. PC and transmitter FPGA card are connected by PCIE high-speed bus interface. The decision basis and result are transmitted by PCIE at high speed. The real-time requirement of data interaction and processing between them can be realized. The high speed transmission is controlled by PCIE bus DMA of FPGA card. The highest speed of reading and writing can reach 5.87 GB / s. The decision system can dynamically select modulation mode and transmit frequency band according to interference, spectrum environment and user requirements, and realize the optimal tradeoff among three communication objectives: minimizing bit error rate, minimizing signal power and maximizing data transmission rate. The research ideas are provided for the design of intelligent decision engine in cognitive radio environment.
【学位授予单位】:西南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN830

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本文编号:1959735

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