60000字论文范文认知无线电算法及接口FPGA的设计与实现
论文类型：论文范文
论文字数：60000字
论点：频谱,感知,算法
论文概述：
本论文对现有频谱资源利用率低的情况做了一些简单的介绍，然后提出了认知无线电的概念，将认知的概念应用到我们的系统中来，利用软件无线电的方法去实现认知无线电中重要的频谱感知的
论文正文：
第一章简介
1.1认知无线电简介
随着无线通信技术的发展，出现了各种无线服务和应用。如果每个应用和服务暂时使用固定带宽，频谱资源将变得越来越稀缺。为了缓解频谱资源的短缺，相关研究机构和人员不断改进各种编码和调制方法来提高频谱效率，例如使用正交频分复用技术来提高频谱利用率。然而，通过这种方法提高光谱效率的效果非常有限，不能满足人们对带宽需求的增加。根据美国共享光谱公司(sharedSPectrum Company)进行的调查，2004年1月至2005年8月，美国30-3000米-m-day Z波段的频谱平均利用率仅为5.2%，其中分配给射电天文学的频段利用率仅为1%。即使在利用率最高的纽约，利用率也只有13。，%[3]。从以上统计可以看出，授权用户不能访问拥塞频带或其他空空闲频带，这导致频谱资源使用不足，结果将导致频谱使用效率降低。因此，当前的问题不是频谱短缺，而是我们应该找到一种新技术，在满足授权用户需求的前提下，能够充分利用各个时间段和区域的空空闲频带，从而缓解日益增长的频谱资源需求与频谱短缺之间的矛盾，提高频谱[6]的利用效率。通过提出认知无线电的概念和现有频带分配的实际问题，我们知道认知无线电技术是解决频谱复用和提高利用率的理想方法。
1.2本文的主题背景和我的工作研究背景
1.2.1
从上述认知无线电概念来看，我们必须实现机会主义的动态频谱接入，即未经授权的用户(也称为二级用户或认知用户)可以通过检测感知的无线环境来接入分配给授权用户(或一级用户)的空空闲频带，但很少使用甚至暂时不用。一旦主要用户重新接入频带，次要用户就可以快速腾出[2]频道。该技术要解决的问题是如何快速准确地获得授权频谱的使用。目前，主要有三种解决方案:建立数据库文件、传输信标信号和频谱感知。其中，频谱感知方案以其建设成本低、与现有主要系统兼容性强等突出优势得到了大多数研究者的认可。另外两个由于政治、经济和其他因素而难以实现，对它们的研究相对较少，[2]。因此，当前频谱感知技术的研究主要集中在局部感知、协同感知和感知机制的优化上。局部传感的主要传感算法包括能量检测算法、匹配滤波检测算法、循环平稳特征检测算法和协方差矩阵检测算法。上述算法都是对主用户发射端无线信号的直接检测，是从经典信号检测理论移植而来的。
此外，最近的一些文献从主用户接收端的角度提出了检测干扰温度和本机振荡器泄漏功率的方法。一些文献对经典算法进行了改进，提出了一种两级传感算法，即基于能量检测和循环特征检测相结合的[2]。为了克服局部检测的缺点，进一步提高检测性能，协作感知在世界范围内得到了大量的研究。通过不同层次用户之间的互动协作和信息共享，可以降低认知用户的检测灵敏度要求和速度要求，大大提高认知用户的频谱分析能力，有效缓解“隐藏终端”和噪声不确定性问题[2]。目前，合作感知包括集中式感知和分布式感知。主要算法包括数据融合算法和决策融合算法。目前，大部分研究仍停留在理论阶段。关于交际实践的研究不多。仍然有许多问题需要解决，例如如何加入信道、如何在空和时间之间分级、是否支持蜂窝架构、是否改变调制模式等。这些问题仍然需要解决。局部检测算法能量检测算法(energy detection algorithm)的主要原理是测量特定频带内某一观测周期内接收信号的总能量，然后将其与某一设定阈值进行比较，以确定主信号是否存在。由于其复杂度低、实现简单且无先验信息，该算法被认为是认知无线电系统[2]中最常见的感知算法。因为它相对简单，我们使用基本原理算法来实现我们的频谱感知。这也是我们应用的背景。本文的设计还基于能量检测算法来识别空中信号的临时使用。为了获得能量信号，我们设计了以下硬件终端。
1.2.2我的设计作品
基于对认知无线电概念的上述介绍和理解，本文和系统进行了适当的修改，使其适应我们的需求。使用空空闲频带的前提是能够准确快速地找到空中信号的空空闲频带，然后使用空空闲频带进行通信。当然，认知无线电有许多任务。本文仅讨论如何快速有效地识别信号的频谱。
第二章相关算法和接口理论...................15-35
2.1数字信号采样定理...................15-16
2.2多速率信号处理原理...................16-19[/ Br/] 2.3数字下变频原理...................19-27
2.4快速傅里叶变换原理...................27-32
2.5 PCI总线标准...................32-33[/溴/] 2.6本章概述...................33-35
第三章相关算法及接口FPGA设计实现...................35-58
3.1直接数字频率合成(DDS)实现...................35-39[/溴/] 3.2带通采样率的设计...................39-40
3.3数字下变频(DDC)机具...................40-46
3.4快速傅立叶变换(FFT)的实现...................46-55
3.5 PCI接口模块的实施...................55-56
3.6本章概述...................56-58
第四章硬件平台的设计与实现...................58-71
4.1硬件平台整体功能模块设计...................58
4.2射频前端超宽带接收器模块设计...................58-61
4.3数字中频模数采样模块设计...................61-64 [/BR/] 4.4现场可编程门阵列模块设计...................64-67 [/BR/] 4.5数据传输接口PCI模块设计...................67-69[/ Br/] 4.6电源模块设计...................69-70
4.7本章概述...................70-71
本文对现有频谱资源利用率低做了一些简单介绍。然后提出认知无线电的概念，并将认知的概念应用到我们的系统中。软件无线电是认知无线电中实现频谱感知的重要内容。介绍了认知无线电频谱感知硬件终端的关键技术，包括多速率信号处理技术、高精度直接数字频率合成技术，以及数据处理中的关键滤波技术和快速傅立叶变换技术。同时，给出了这些技术在氟树脂遗传算法中的实现，并进行了改进以满足我们的设计要求。例如，直接数字频率合成使用线性插值方法，数字下变频使用多级滤波，补偿滤波是因为CIC具有很大的衰减而进行的，快速傅立叶变换使用两个快速存储器来实现可变的相同地址操作。同时，对每个算法的实现给出了相应的仿真结果，并给出了Matbo B和modelsim的比较结果，证明了该算法具有较高的处理精度。同时，可以满足加工速度的要求。同时，介绍了树脂氯界面技术。树脂氯界面技术目前应用广泛。桥路芯片在本设计中的巧妙应用大大缩短了设计时间，节省了客户C1复杂的时序协议，能够满足我们树脂C1高速传输的设计要求。最后，本文介绍了终端的硬件设计，硬件设计中应考虑的问题，以及硬件上主要芯片的功能介绍。
参考
[/l]朱京辉，郭永红。认知无线电频谱感知技术研究[论文】。Xi安。Xi电子科技大学硕士论文。ZOn.3.1-20。
[2]郭魏云，刘权。高俊。认知无线电频谱感知技术的研究进展。中兴科技。2010.12.39，42。
[3]梅亨里马。nsSpeetrumoeupaneYauresProjeetsummary。共享会议公司，Teeh。众议员，2005.8。
[4]米托拉·约瑟夫·马吉德·拉尔德。认知无线电:打造软件无线电更个性化。《个人通信》，6(4)，1999:13，18。
[5]米托拉伊。认知无线电[论述】。瑞典斯托霍姆斯:皇家医学研究所(KTH)，2000年。
[6]曹肖华、冼永举、许昌彪。国内外认知无线电技术的发展和研究现状。数字通信。51157.[/比尔/] [7]朱建新。沈舒群认知无线电频谱感知系统硬件平台设计[论文。北京邮电大学。[/比尔/] [8]联邦通信委员会。etdoekeno 03-322 noteofproposedruleMaking and der，2003年12月。
[9]海金5。认知无线电:大脑授权的无线通信。ieeeJournaledAreasinconventions，23(2)。2005年:201，220。[/比尔/] [10]何斌。FPGA数字信号处理实现原理和方法。北京:清华大学出版社，2010.3:1，16.153，163。