智能多模网络通信中的快速频谱认知技术研究
发布时间：2021-10-26 05:47
在大型活动安保、抢险救灾等应急通信场景下,需要在有限时间内快速搭建无线多媒体指挥与监控平台,并建立一个高效、稳定、覆盖指定地区的数据传输网络。但是由于现场情况复杂,给统一管理带来了很大的困难。采用支持多种工作模式的无线网络通信系统可以在短时间内对现场完成布控,现场指挥人员可以实时通过网络了解现场任何区域信息。结合当前人工智能和机器学习的快速发展,研制多模式、多速率、可自组网的智能多模网络通信系统具有重大理论和实用价值。本文将智能多模网络通信系统分为:物理层、链路层、网络层、应用层。其中物理层以数字信号处理器为基础,在各种硬件驱动的基础上实现宽带无线电频谱的监测和无线通信算法库的参数配置。本文重点研究该系统物理层中的快速频谱认知技术,从快速频谱认知的基础和频谱认知的关键技术两方面进行论证,具体内容为:智能多模网络通信系统硬件平台设计和宽带频谱感知算法设计。依据智能多模网络通信系统的技术指标和功能需求,本文对比分析了智能多模网络通信系统硬件实现技术,最后选择FPGA和AD9361射频芯片作为硬件实现平台,围绕Xilinx 7系列FPGA XC7VX690T设计了硬件电路板,并设计了AD93...
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
应急通信场景图
西南科技大学硕士学位论文28（2）射频工作频段范围：70MHz~6.0GHz；（3）支持TDD和FDD模式；（4）可调谐通道带宽范围：200KHz~56MHz；（5）支持手动或自动RX增益控制；（6）集成小数N分频频率合成器；（7）LO步长可达2.4Hz；（8）支持CMOS/LVDS数字接口；（9）支持标准FMC接口。3.2.2.2FPGA器件选型本文对数字信号处理器FPGA的选取，需要满足：（1）集成多组高速串行收发器，用来实现高速数据传输；（2）集成丰富的IO资源，可以与FMC、USB等接口连接；（3）集成丰富的寄存器、DSP、RAM资源；（4）支持高速存储器接口，如DDR3。针对上述要求，调研了Xilinx和Altera公司的FPGA系列产品，考虑到Xilinx公司的开发工具和技术基础比较成熟，同时对Xilinx的FPGA开发有一定的知识积累，所以在此次设计中选择Xilinx公司的7系列FPGA芯片。Xilinx7系列FPGA包含Spantan、Artix、Kintex和Virtex四个类型[47]，其中Spantan产品主要用于低成本设计，信号处理能力比较弱，Virtex产品性能最强，能够完成复杂的信号处理算法。在本文设计中，优先考虑芯片性能和功耗，再结合价格和设计复杂度等因素，最终选定Virtex7系列XC7VX690T-2FFG1927芯片作为本文的FPGA实现方案，Xilinx7系列FPGA资源对比如图3-7所示：图3-7Xilinx7系列FPGA资源对比Figure3-7ComparisonofXilinx7SeriesFPGAResources
西南科技大学硕士学位论文30USBModuleXilinxJTAGHeaderPCIEJTAGFPGAFMCHPCTDITDOVoltageTranslatorTDIVoltageTDOTranslator1.8V3.3VTDITDONC图3-8JTAG链路结构Figure3-8JTAGLinkStructure图3-9JTAG配置电路原理图Figure3-9JTAGConfigurationCircuitSchematic3.3.1.2MasterBPI模式BPI（BytePeripheralInterface）是Flash器件的一种并行接口，Flash的工作时钟由主机FPGA提供，Flash提供x8和x16的总线位宽。使用MasterBPI配置模式可以提高FPGA加载配置文件的速度，从而缩短系统的开机时间，提高整个系统的响应速度。MasterBPIx16的电路原理图如图3-10所示，本文选择是容量为128MB的Flash芯片，地址总线位宽为26bit，数据总线位宽为16bit，FPGA可通过使能、复位、等控制信号完成BPIFlash的初始化配置。
本文编号：3458955
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
应急通信场景图
西南科技大学硕士学位论文28（2）射频工作频段范围：70MHz~6.0GHz；（3）支持TDD和FDD模式；（4）可调谐通道带宽范围：200KHz~56MHz；（5）支持手动或自动RX增益控制；（6）集成小数N分频频率合成器；（7）LO步长可达2.4Hz；（8）支持CMOS/LVDS数字接口；（9）支持标准FMC接口。3.2.2.2FPGA器件选型本文对数字信号处理器FPGA的选取，需要满足：（1）集成多组高速串行收发器，用来实现高速数据传输；（2）集成丰富的IO资源，可以与FMC、USB等接口连接；（3）集成丰富的寄存器、DSP、RAM资源；（4）支持高速存储器接口，如DDR3。针对上述要求，调研了Xilinx和Altera公司的FPGA系列产品，考虑到Xilinx公司的开发工具和技术基础比较成熟，同时对Xilinx的FPGA开发有一定的知识积累，所以在此次设计中选择Xilinx公司的7系列FPGA芯片。Xilinx7系列FPGA包含Spantan、Artix、Kintex和Virtex四个类型[47]，其中Spantan产品主要用于低成本设计，信号处理能力比较弱，Virtex产品性能最强，能够完成复杂的信号处理算法。在本文设计中，优先考虑芯片性能和功耗，再结合价格和设计复杂度等因素，最终选定Virtex7系列XC7VX690T-2FFG1927芯片作为本文的FPGA实现方案，Xilinx7系列FPGA资源对比如图3-7所示：图3-7Xilinx7系列FPGA资源对比Figure3-7ComparisonofXilinx7SeriesFPGAResources
西南科技大学硕士学位论文30USBModuleXilinxJTAGHeaderPCIEJTAGFPGAFMCHPCTDITDOVoltageTranslatorTDIVoltageTDOTranslator1.8V3.3VTDITDONC图3-8JTAG链路结构Figure3-8JTAGLinkStructure图3-9JTAG配置电路原理图Figure3-9JTAGConfigurationCircuitSchematic3.3.1.2MasterBPI模式BPI（BytePeripheralInterface）是Flash器件的一种并行接口，Flash的工作时钟由主机FPGA提供，Flash提供x8和x16的总线位宽。使用MasterBPI配置模式可以提高FPGA加载配置文件的速度，从而缩短系统的开机时间，提高整个系统的响应速度。MasterBPIx16的电路原理图如图3-10所示，本文选择是容量为128MB的Flash芯片，地址总线位宽为26bit，数据总线位宽为16bit，FPGA可通过使能、复位、等控制信号完成BPIFlash的初始化配置。
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