基于频谱感知的舱内无线传感网络技术研究

发布时间：2020-10-30 10:39

　　 随着现代空间无线通信技术的不断发展,建立具有抗干扰能力的舱内无线传感器网络起着越来越重要的作用。传统的舱内无线传感网络未考虑频谱干扰问题,影响舱内仪器设备的正常运行。课题研究并设计一套具有频谱感知功能的舱内无线传感器网络系统。论文首先分析了现代舱内无线通信的主流抗干扰技术,设计了基于软件无线电和频率自适应的联合抗干扰技术方案,并给出了频谱采集终端,信息处理平台和无线通信网络三部分组成的整体方案。在此基础上设计并实现了基于MT7620a Core模块的无线网络子节点,并为网络子节点扩展无线网卡模块,移植OpenWrt操作系统。系统完成了基于GNURadio平台的FFT频谱感知,实现了频谱感知模块与网络模块的数据通信,实现了基于频谱感知的信道切换功能。研究了基于Markov链和FFT的联合概率可预测频谱决策算法,通过FFT历史信息积累得到频谱决策使信道切换次数降低了43.8%。同时,论文完成了舱内无线局域网的搭建,用户能够通过web页面对各个网络子节点以及整个网络进行实时监测与管理。最后论文给出了系统软硬件的整体调试,测试结果表明系统能够实现频谱感知功能,并能够基于频谱决策算法完成信道的切换,从而避免干扰。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TP212.9;TN929.5
【部分图文】：

因此，亟待有能够应用于舱内特殊环境的无线通信技术来满足未来舱内设备间的通信需求。然而，如图1-1所示，密闭舱内金属设备较多且分布十分密集，电磁环境复杂，导致无线信号的传输环境十分恶劣。这种复杂的空间环境不仅会产生严重的密集多径效应，还会导致显著的无线信道阴影效应和频率选择性衰落效应[3-5]。另一方面，随着无线频谱资源的日益匮乏，无线信号在传输过程中不仅会受到舱内主用户设备信号传输的影响，也会对主用户设备产生干扰，大大影响了信号的传输质量[6]。因此，建立具有一定抗干扰能力的舱内无线传感网络具有十分重要的意义。图1-1 潜艇舱内及客机舱内在无线传感器通信系统中，常用的抗干扰技术主要有：扩频技术、高频率自适应抗干扰技术、实时选频技术和高速跳频技术。新兴的抗干扰技术包括：超宽带和超窄带技术、多入多出技术、智能天线技术和软件无线电技术[7-9]。单纯的采用某一种抗干扰技术已经不能满足实际要求，现在不仅对某一通信节点要求具备多种通信方式和多种抗干扰能力

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文IPv6 协议通过实际硬件进行了检查和测试。继而对 FM效地处理拓扑中的冗余，接入点之间可以实现最小延。工业大学为了减少部署在机舱中的飞机上的移动通信成的干扰，通过安装多个接入点（AP）的方式来减少 所示。研究人员提出了用有限差分时域（FDTD）方法确播，采用多个 AP 作为具有分集增益的 MCA 的有效接有一个 AP 的传统方案相比，多个 AP 方式可以形成统和单输入多输出（SIMO）传输。实现了多样化增益容量的同时，总发射功率降低，这更适合于减少对板于机舱的隧道式形状，舱室 AP 间的相关性较高，FDT量和间隔。

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文北京理工大学信息与通信学院对基于多带正交频分复用超宽带（Multi-BandOrthogonal Frequency Division Multiplexing Ultra-Wideband，MB-OFDM-UWB）的密闭金属舱无线通信关键技术进行了研究。MB-OFDM-UWB 采用时频交织技术将用户需要传输的数据在相继的时间区间内在特定的子频带上进行传输，通过合适的方式来调制每个子频带内的信息，且频谱带宽可以通过不同比特速率来调整。由于不同子载波的频谱重叠效应，因此 MB-OFDM-UWB 系统的频谱利用率相比于传统系统要高的多[17,18]。此外，研究表明 MB-OFDM-UWB 系统在频谱利用方面也有着很强的灵活性和自适应性，其可根据与其他无线设备间的相互干扰情况，来自主选择降低甚至取消 1 个或多个子频带的发射功率以此提高通信系统性能。系统的发射端和接收端结构如图 1-3 和 1-4 所示。
【参考文献】

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1 徐湛;程亚冰;任世杰;;密闭金属舱内无线通信系统设计与实现[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2016年05期

2 刘华吾;胡海兵;邢岩;;有限字长对滑动窗DFT稳定性的影响研究[J];电工技术学报;2016年11期

3 熊力;;民航客机客舱内无线通信设备天线辐射干扰危害研究[J];电子制作;2016年11期

4 王刚;吴健健;;基于Gnuradio与Hackrf的无线通信收发系统实现[J];电脑知识与技术;2016年05期

5 孙孟;陈正寿;崔振东;陆伟明;沈志华;;基于FFT的信号分解方法及其工程应用[J];浙江海洋学院学报(自然科学版);2015年04期

6 王旭东;吴楠;旷亚和;卢圣睿;;船舱可见光无线通信技术的应用[J];中国航海;2014年04期

7 吴庆;王彤;屠晓杰;刘晓敏;;机舱内部超宽带无线信道参数仿真[J];计算机仿真;2014年12期

8 余兵才;姚明;邓晓华;丁军;;基于GNU Radio和USRP新型软件频谱分析仪[J];现代雷达;2014年09期

9 征惠玲;;国外无线通信抗干扰技术研究进展[J];电讯技术;2014年04期

10 赵海臣;李良荣;李丛飞;;FFT与IFFT频域信号处理研究[J];贵州大学学报(自然科学版);2014年02期

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1 马万治;无线通信抗干扰技术性能研究[D];电子科技大学;2012年

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1 张晓;基于GNURadio平台的无线电监测信号分析研究[D];中北大学;2016年

2 刘孝雷;基于OpenWrt的智能路由系统研究与实现[D];大连理工大学;2016年

3 鲁海瑞;基于OpenWrt与Android的智能家居系统研究与实现[D];山东大学;2016年

4 刘彦刚;一种基于FPGA的软件无线电平台设计与实现[D];电子科技大学;2016年

5 方宁;基于MB-OFDM-UWB的密闭金属舱无线通信接收机关键技术研究[D];北京理工大学;2015年

6 沈雅娟;基于可见光无线通信的WiFi接入系统设计与实现[D];东南大学;2015年

7 李曙聪;基于OPENWRT开源路由器的智能网关系统设计与实现[D];西安电子科技大学;2014年

8 危思思;基于OpenWrt开源平台的移动智能装备[D];浙江大学;2014年

9 曹俊杰;基于GNURadio和USRP的认知无线电频谱感知技术研究[D];西安电子科技大学;2014年

10 熊锋;飞机舱内无线电覆盖关键技术研究[D];南昌航空大学;2013年

本文编号：2862360