無(wú)線電頻譜資源被業(yè)界公認(rèn)為是稀缺的生產(chǎn)要素、寶貴的信息資產(chǎn)和無(wú)形的戰(zhàn)略資源。近幾年,能進(jìn)行無(wú)線電信號(hào)收發(fā)的設(shè)備數(shù)量呈爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),各類(lèi)機(jī)構(gòu)對(duì)無(wú)線信號(hào)頻域測(cè)量和監(jiān)測(cè)分析有著極為龐大的需求。采用軟件無(wú)線電技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線頻譜檢測(cè)、分析和管理,是一種靈活簡(jiǎn)便、性價(jià)比較高的解決方案,也是未來(lái)實(shí)現(xiàn)定制化無(wú)線信號(hào)頻譜監(jiān)測(cè)分析的發(fā)展方向。但是現(xiàn)有方案大多在PC上進(jìn)行FFT運(yùn)算,在采樣率、分析帶寬和處理速度上有一定局限性。本文回顧了近年來(lái)頻譜分析和軟件無(wú)線電的研究發(fā)展現(xiàn)狀,重點(diǎn)對(duì)快速傅里葉變換理論、能量檢測(cè)方法、軟件無(wú)線電體系架構(gòu)進(jìn)行了闡述,系統(tǒng)分析了不同時(shí)期頻譜分析儀的工作原理和設(shè)計(jì)方法,探究了器件技術(shù)發(fā)展和設(shè)計(jì)方案的關(guān)系,形成了基于快速傅里葉變換的能量檢測(cè)方法和中頻數(shù)字化方案的技術(shù)路徑。通過(guò)對(duì)軟件無(wú)線電射頻前端和軟件開(kāi)發(fā)框架的各模塊、各要素的研究,完成了基于頻譜分析的信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)軟硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)方案,構(gòu)建了開(kāi)發(fā)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于RFNoC頻譜分析的信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng),利用USRP板載FPGA進(jìn)行FFT運(yùn)算,以提高系統(tǒng)性能。最后對(duì)該系統(tǒng)的主要功能進(jìn)行了測(cè)試驗(yàn)證。 

【文章來(lái)源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

復(fù)雜信號(hào)的不同表征方法

利用示波器、頻譜分析儀、矢量分析儀等專(zhuān)業(yè)測(cè)量?jī)x器，可以從信號(hào)中分別提取出其在時(shí)域、頻域、調(diào)制域的信息。如圖 1.1 所示。圖1.1 利用專(zhuān)業(yè)儀器進(jìn)行信號(hào)分析的三種方法通常，我們都是習(xí)慣于用時(shí)間作為參照系，記錄某時(shí)刻發(fā)生的事件。這種做法當(dāng)然也適用于觀察記錄電信號(hào)。在時(shí)域中，可使用示波器觀察電信號(hào)波形，橫軸是時(shí)間，縱軸是幅度，可以了解到電信號(hào)的幅度瞬時(shí)值隨時(shí)間的變化情況，這種方法被稱為時(shí)域分析法。對(duì)穩(wěn)定單一頻率的無(wú)線電信號(hào)而言，其時(shí)域波形十分簡(jiǎn)單，就是一個(gè)規(guī)律的正弦波。除了時(shí)域分析法外，較為常用的方法還有頻域分析法。傅里葉理論明確指出了一個(gè)信號(hào)在時(shí)域和頻域的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在頻域中，可使用頻譜分析儀觀察信號(hào)頻譜，橫軸是頻率，縱軸是信號(hào)功率。圖 1.2 表征了一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的信號(hào)

距離、檢測(cè)帶寬等）有限，協(xié)作式頻譜檢測(cè)方法應(yīng)運(yùn)而生，如分布式協(xié)作頻譜檢測(cè)、集中式協(xié)作頻譜檢測(cè)和中繼式協(xié)作頻譜檢測(cè)等。頻譜檢測(cè)方法分類(lèi)如圖 1.3 所示。圖1.3 頻譜檢測(cè)方法分類(lèi)能量檢測(cè)法不需要被檢測(cè)信號(hào)的先驗(yàn)信息，算法復(fù)雜度低，易于硬件實(shí)現(xiàn)。特征檢測(cè)法（循環(huán)平穩(wěn)）能夠把噪聲和信號(hào)進(jìn)行有效區(qū)分，但該方法計(jì)算復(fù)雜度過(guò)高。匹配濾波檢測(cè)法能夠在最短時(shí)間內(nèi)獲得較好的處理結(jié)果，但這種方法的缺點(diǎn)有：一是在進(jìn)行檢測(cè)前需要獲得被檢測(cè)信號(hào)的先驗(yàn)信息，如果先驗(yàn)信息不夠，將導(dǎo)致算法性能大幅降低；二是此方法實(shí)現(xiàn)難度較高。本振泄露檢測(cè)法的缺點(diǎn)在于檢測(cè)范圍小，檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，硬件實(shí)現(xiàn)難度高，實(shí)時(shí)性不高。干擾溫度檢測(cè)法需要獲取被檢測(cè)信號(hào)的相關(guān)先驗(yàn)信息，且計(jì)算復(fù)雜度較高。基于項(xiàng)目需要，本文僅研究基于單節(jié)點(diǎn)的頻譜檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)對(duì)上述頻譜檢測(cè)方法的對(duì)比

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種新型的能量檢測(cè)方法及性能分析[J]. 曹開(kāi)田,杭燚靈.  計(jì)算機(jī)科學(xué). 2018(S1)
[2]中科院4GHz帶寬實(shí)時(shí)數(shù)字FFT頻譜儀系統(tǒng)通過(guò)驗(yàn)收[J].   分析儀器. 2017(06)
[3]基于GNU Radio和USRP的未知信號(hào)檢測(cè)技術(shù)研究[J]. 李國(guó)建,郝恒.  通信技術(shù). 2017(11)
[4]新一代通用軟件無(wú)線電平臺(tái)USRPX310的系統(tǒng)架構(gòu)與應(yīng)用[J]. 陳松林,陳宜,宋歡歡,謝非佚,文紅.  通信技術(shù). 2017(09)
[5]小樣本能量檢測(cè)中的雙門(mén)限協(xié)作頻譜感知[J]. 陳曉思,杭燚靈.  計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展. 2017(03)
[6]基于差分能量檢測(cè)的雙門(mén)限協(xié)作頻譜感知算法[J]. 張學(xué)軍,嚴(yán)金童,田峰,孫知信.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2014(06)
[7]NOVEL HIGH-SPEED FPGA-BASED FFT PROCESSOR[J]. 王旭東,徐偉,黨小宇.  Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics. 2013(01)
[8]一種用于頻譜感知的增強(qiáng)型能量檢測(cè)算法[J]. 宋培臣,范永安.  通信管理與技術(shù). 2012(03)
[9]賽靈思發(fā)布Kintex-7系列FPGA,可編程邏輯器件全面進(jìn)入28nm時(shí)代[J]. 李明駿.  集成電路應(yīng)用. 2011(06)
[10]從軟件無(wú)線電到認(rèn)知無(wú)線電,走向終極無(wú)線電——無(wú)線通信發(fā)展展望[J]. 楊小牛.  中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào). 2008(01)

碩士論文
[1]基于GNU Radio和USRP的認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 周文韜.湖南大學(xué) 2017
[2]認(rèn)知無(wú)線電中基于能量檢測(cè)的頻譜感知技術(shù)研究[D]. 張博.燕山大學(xué) 2016
[3]認(rèn)知無(wú)線電中基于能量檢測(cè)的頻譜感知技術(shù)研究[D]. 胡畔.北京郵電大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3313636