本文關鍵詞：基于GNU Radio的動態(tài)頻譜感知及數(shù)據(jù)傳輸

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【摘要】：目前我們處于一個信息爆炸的時代,人們隨時隨地獲取信息,對通信服務的需求日益增加,越來越多的通信終端需要被接入到無線網(wǎng)絡,這使得頻譜資源變得越來越珍貴。傳統(tǒng)的劃分和許可頻譜的方法造成許多頻譜利用不足,有一些授權頻段大部分時間未被利用,有頻譜空洞情況存在。怎么提高頻譜利用效率,如何利用頻譜空洞解決頻譜資源緊缺成為了當前十分重要的研究問題。認知無線電理論,描述了一種能夠智能化感知、學習和適應周圍信道環(huán)境的技術,它能夠利用空閑的授權頻段。本文利用通用的軟件無線電外設(Universal Software Radio Peripheral, USIP)來作為射頻前端,使用開源的軟件無線電項目(GNU Radio)來對收發(fā)端中的通信數(shù)據(jù)進行處理,測試認知無線電平臺可行性。 本文首先對GNU Radio和USRP組建系統(tǒng)的傳輸原理進行了分析,研究各個通信模塊的工作原理及不同模塊之間連接方式,對數(shù)據(jù)流在物理層(PHY)和媒體訪問控制子層(MAC)的處理有清晰的了解。我們在實驗室建立無遮擋的實際發(fā)射場景,根據(jù)實驗需要改進GNU Radio中默認幀結構設計,參照802.11幀結構對GNU Radio中MAC層幀封裝進行修改,使其能夠完成點對點傳輸。 本文根據(jù)實際的系統(tǒng)場景,分析已有的頻譜感知策略,選擇基于頻域的能量檢測作為本實驗采用的算法。選用GNU Radio中信號模塊完成加窗FFT變換,將FFT采樣值進行處理得到檢測頻段能量值,通過使用單個窄帶能量檢測頻段步進的方式實現(xiàn)寬帶頻譜感知。 本論文根據(jù)OFDM原理以及GNU Radio基本傳輸流程完成OFDM傳輸在平臺上的實現(xiàn),并確定影響OFDM實際發(fā)送帶寬的傳輸參數(shù)。我們根據(jù)頻譜判決結果,選擇合適的傳輸參數(shù)作為幀體進行MAC層幀封裝。認知用戶主節(jié)點將信令幀發(fā)送到從節(jié)點,完成傳輸參數(shù)的端到端重配置。重配置過后我們觀察發(fā)送端OFDM頻譜圖,對其進行分析講解,最終完成自適應OFDM傳輸實現(xiàn)。本文最后采用BPSK和QPSK兩種不同的調制方式測試實驗平臺傳輸?shù)男阅?列出性能分析結果。
【關鍵詞】：能量檢測 自適應OFDM傳輸 GNU Radio USRP
【學位授予單位】：海南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN919.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 課題背景8-9
• 1.2 研究現(xiàn)狀及成果9-11
• 1.3 研究主要內容11
• 1.4 論文結構安排11-12
• 1.5 本章小結12-13
• 2 軟件無線電和認知無線電概述13-22
• 2.1 軟件無線電概述13-14
• 2.1.1 理論背景13-14
• 2.1.2 軟件無線電平臺特點14
• 2.2 認知無線電概述14-16
• 2.3 GNU Radio和USPR介紹16-21
• 2.3.1 GNU Radio概述16-17
• 2.3.2 USRP介紹17-21
• 2.4 本章小結21-22
• 3 基于GNU Radio的認知系統(tǒng)設計22-32
• 3.1 系統(tǒng)場景22-23
• 3.2 系統(tǒng)信令時序23-24
• 3.3 GNU Radio-USRP認知系統(tǒng)傳輸框架24-27
• 3.3.1 GNU Radio-USRP認知系統(tǒng)MAC層介紹24-25
• 3.3.2 GNU Radio-USRP認知系統(tǒng)物理層傳輸介紹25-27
• 3.4 GNU Radio-USRP認知系統(tǒng)MAC層改進設計27-31
• 3.4.1 802.11協(xié)議簡介27-29
• 3.4.2 改進GNU Radio MAC層幀設計29-30
• 3.4.3 幀結構代碼實現(xiàn)30-31
• 3.5 本章小結31-32
• 4 基于GNU Radio的動態(tài)頻譜感知實現(xiàn)32-41
• 4.1 頻譜感知原理概述32-34
• 4.1.1 匹配濾波器檢測33
• 4.1.2 能量檢測33-34
• 4.1.3 循環(huán)平穩(wěn)特征檢測34
• 4.2 基于USRP的能量檢測FFT方法34-36
• 4.2.1 FFT算法簡介34-35
• 4.2.2 FFT算法流圖35-36
• 4.3 基于USRP的能量檢測FFT實現(xiàn)36-40
• 4.3.1 能量檢測大范圍掃頻流程36-37
• 4.3.2 能量檢測實驗結果37-40
• 4.4 本章小結40-41
• 5 基于GNU Radio的自適應OFDM數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)41-52
• 5.1 OFDM技術概述41-42
• 5.2 利用GNU Radio和USRP實現(xiàn)OFDM系統(tǒng)42-46
• 5.2.1 GNU Radio OFDM實例42-45
• 5.2.2 利用USRP收發(fā)OFDM信號原理45-46
• 5.3 自適應OFDM數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)46-51
• 5.3.1 信令幀傳輸實現(xiàn)47-49
• 5.3.2 自適應OFDM數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)49-51
• 5.4 本章總結51-52
• 6 總結與展望52-54
• 6.1 全文總結52
• 6.2 下一步展望52-54
• 參考文獻54-58
• 碩士期間發(fā)表的論文58-60
• 致謝60

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王慧賢;呂廷杰;謝飛波;王琦;;無線電頻譜價值影響因素分析[J];北京郵電大學學報(社會科學版);2012年05期

2 李紅娟;胡圣波;;基于USRP+GNU Radio的RFID平臺的研究[J];貴州師范大學學報(自然科學版);2013年05期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 尹斯星;認知無線電中基于海量頻譜監(jiān)測數(shù)據(jù)挖掘的動態(tài)頻譜接入策略研究[D];北京郵電大學;2010年

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本文編號：1130952