变换域通信系统多址接入技术研究

发布时间：2020-10-30 12:51

　　 随着无线通信技术的不断发展和无线通信所支持的业务量的不断增加,电磁频谱资源日益紧缺。认知无线电(Cognitive Radio,CR)技术通过对不断变化的电磁环境进行动态感知和监测,并根据电磁感知结果改变系统参数,对授权频谱中未占用频段的进行动态接入,从而实现智能、可靠、高效率通信,并能有效提高频谱利用率。CR技术一经提出便引起学术界和产业界的广泛关注。变换域通信系统(Transform Domain Communication System,TDCS)作为CR收发机的候选技术之一,可以根据频谱感知和判决结果在变换域(如频域、小波域或其他抽象域)设计信号波形,及时发现空闲频谱进行信息传输,具有主动抗干扰性能,并具有低截获概率和低检测概率的特性。本文主要对TDCS的多址接入技术进行研究。首先介绍单用户TDCS的系统模型以及TDCS多址接入实现的原理,并对其多址接入性能进行仿真。仿真结果表明,在子载波个数为1024、采用串行干扰消除解调的TDCS在加性高斯白噪声信道下大约可容纳6用户。针对传统TDCS多址接入算法用户容量有限的问题,本文对一种非正交多址技术——交织多址(Interleave Division Multiple Access,IDMA)进行了研究。随后将交织多址方案应用于TDCS的多址接入,提出了基于BPSK和CCSK调制的TDCS-IDMA系统,并分别在单径实信道和准静态多径信道下对其迭代检测算法进行了详细的数学推导。仿真结果显示,将IDMA作为TDCS的多址方案,在保证TDCS抗干扰性能的同时,在子载波个数为1024、扩频长度为16的情况下能容纳16以上个用户,可有效提升TDCS的用户容量。接下来,本文对基于频谱软判决的TDCS多址接入技术进行研究。传统TDCS采用频谱硬判决的方式,一般选择噪声功率最大值的30%~40%作为判决门限,这种方式在干扰信号占较宽频带时性能较差。本文通过选取一个高门限和一个低门限作为判决门限,将传统硬判决方式改为软判决,可有效提高系统性能和隐蔽通信的能力。在此基础上,对多用户TDCS的峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)问题进行研究,数学推导了TDCS PAPR的数学模型和其PAPR较高的原因。同时提出在频谱限制下具有良好相关性的频域序列的设计方案,并进行仿真验证。仿真结果表明,使用该序列生成TDCS的基础调制波形,可有效降低软判决TDCS的PAPR。最后,本文对多用户TDCS系统进行了原型验证和性能测试。利用通用软件无线电外设搭建了多用户TDCS系统硬件测试台,并详细介绍了链路设计和软、硬件实现方案,并在存在干扰的情况下对系统功能进行演示。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN925
【部分图文】：

NI 通用软件无线电平台介绍.1 LabVIEW 软件介绍NI 公司开发的实验室虚拟仪器集成环境（ Laboratory Virtual Instrumgineering Workbench，LabVIEW）是一款基于图形化编程的软件开发平台。LabVIEW 使用的编程语言是 G 语言，这是一种图形化的编程语言。G 语计算机语言例如 VB、VC 等高级语言相比主要有两点区别。首先，G 语是框图的形式，进行 G 编程需要对框图进行操作，将程序框图上的图标起后，程序框图会被直接编译为可被计算机处理器执行的机器码。G 语言统语言相同的编程概念和所有标准构造，如：循环、数据类型、变量、递对象编程等。第二点区别在于 G 代码执行时遵照的规则是数据流，而大文本的编程语言如 C 语言和 C++执行时采用更传统的过程化方式，也就的命令序列。数据流的执行模式是由数据驱动的，是程序内节点之间的数而非文本的数据行。这种差别使得程序组件间的数据路径成为开发者关注G 代码可以为开发者提供更直观的体验，从而更易于开发人员迅速理解。

每个设备的最大双向点对点带宽 830MB/s每个设备的最大特有 DMA 端点 16图5-9 本实验采用的 PXIe-1085 机箱比特数据LabVIEWPXIERIO1-TXRIO1-TXTX1TX2TX7TX8RIO5-RXhh比特数据LabVIEWPXIE图5-10 数据流产生到恢复的主要步骤图 5-10 是数据流从产生到恢复的主要步骤。发送数据流被分为同相分量采样点和正交分量采样点，然后被送入 USRPRIO 的 RF 内进行滤波和上采样。然后利

图5-12 CCSK 调制模块（4）信号捕获与同步在接收端，接收信号和本地训练序列进行同步，然后在相关结果中寻找超过一定门限的峰值。门限值一般和接收信号功率有关，一般设置为最高相关峰值的 80%TDCS 同步主要分为两个部分，首先是进行阈值检测，通常室内环境的噪声功率为-120dBm。通过阈值检测，只需要阈值的设定比噪声较大即可，在阈值检测后，系统将利用本地同步序列依次与采样信号滑动相关，其相关的可由 FFT 实现，以降低实现复杂度，如图 5-13 所示。
【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 王立雅;周亮;;CCSK编码扩频技术及其应用[J];信息安全与通信保密;2009年11期

2 何智青,任辉;变换域通信系统动态仿真平台设计与系统研究[J];系统仿真学报;2004年04期

相关博士学位论文 前3条

1 彭涛;基于交分复用的无线传输关键技术研究[D];电子科技大学;2013年

2 孙海欣;基于动态谱接入的变换域通信系统及其关键技术研究[D];吉林大学;2012年

3 冯卓明;OFDM信号的峰均比线性优化技术研究[D];华中科技大学;2012年

相关硕士学位论文 前3条

1 王炯超;差分变换域通信系统技术研究及实现[D];电子科技大学;2011年

2 史军;变换域通信系统研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

3 徐俊峰;变换域通信与扩频通信抗干扰性能比较[D];南京理工大学;2007年

本文编号：2862498