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基于GNU Radio和USRP的认知无线电平台研究

作　者: 黄凌
导　师: 谢胜利
学　校: 华南理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 认知无线电 实验平台 频谱检测 动态接入 GMSK CSMA tuntap 网络编程 wxPython
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 506次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


无线频谱的紧缺是限制无线通信与服务应用持续发展的瓶颈。认知无线电(Cognitive Radio,CR)技术被认为是解决无线频谱紧缺问题的一种新方法。认知无线电技术是无线移动通信领域的一种革命性技术,无线用户利用该技术可以智能地感知周围环境,搜索可用频谱资源,并进行动态的频谱接入,从而提高通信系统的容量和频谱利用率。目前,利用认知无线电技术进行动态频谱接入有两种情况。一种是在免执照的开放频段动态共享该段频谱,如2.4GHz的无线局域网和IEEE 802.16h/g的无线城域网;另一种是择机地使用已授权给其他系统的频段,如IEEE 802.22无线区域网,其用户择机使用已授权于数字广播频谱。现在国内外的研究大多局限于仿真和理论研究,在实验平台上的研究较少,还没有成熟的平台可供实际测试和验证。本文主要研究基于GNU Radio和USRP实现的认知无线电实验平台。GNU Radio和USRP是基于PC的一套开源的软件无线电开发平台,这个平台能快速灵活的设计出终端原型。平台采用择机动态频谱接入方法,在400M-430M范围内择机使用空闲的授权频段。本文介绍了GNU Radio的实现方式和编程原理;介绍了与作为配套硬件的USRP的结构组成和功能;并着重对认知无线电在这个平台上的实现进行了研究,主要实现的研究内容为:研究大范围的频谱的能量检测,检测出空闲的频段并作统计决策;研究动态接入和传输的物理层方法;研究设计MAC层、网络层及应用层的实现方法;研究演示系统,并最终测试验证性能。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 论文选题意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
  1.3 本文主要工作  12
  1.4 论文结构  12-13
  1.5 本章小结  13-14
第二章 认知无线电背景  14-21
  2.1 无线电平台发展背景  14-15
  2.2 软件无线电基本理论  15-17
  2.3 认知软件无线电基本理论  17-20
  2.4 本章小结  20-21
第三章 基于GNU Radio 和USRP 的认知无线电平台  21-35
  3.1 选择GNU Radio 和USRP 作为实验平台的原因  21-22
  3.2 GNU Radio 软件无线电介绍  22-25
    3.2.1 GNU Radio 概述  22-23
    3.2.2 GNU Radio 的软件结构  23-25
  3.3 USRP 介绍  25-32
    3.3.1 认知无线电对硬件平台的要求  25
    3.3.2 USRP 硬件结构分析  25-32
  3.4 GNU Radio 和USRP 应用举例  32-33
  3.5 基于GNU Radio 和USRP 认知无线电平台简介  33-34
  3.6 本章小结  34-35
第四章 基于GNU Radio 和USRP 的频谱检测方法  35-49
  4.1 频谱检测方法介绍  35-37
    4.1.1 认知无线电频谱感知原理  35-37
    4.1.2 感知任务  37
  4.2 能量检测FFT 方法  37-39
  4.3 能量检测实现  39-46
    4.3.1 GNU Radio 的USRP 初始化设置  39-40
    4.3.2 FFT 能量检测流图  40-43
    4.3.3 实现结果  43-46
  4.4 频谱能量记录与选择  46-48
  4.5 本章小结  48-49
第五章 动态接入及传输方法  49-60
  5.1 动态接入及传输方法概述  49-51
  5.2 动态接入及传输方法的物理层实现  51-56
    5.2.1 信令  51
    5.2.2 无线制式物理层  51-54
    5.2.3 数据传输  54-55
    5.2.4 物理层状态切换  55-56
  5.3 传输方法MAC 层  56-57
  5.4 tuntap  57-58
  5.5 网络编程  58-59
  5.6 本章小结  59-60
第六章 平台功能实现验证及总结展望  60-64
  6.1 演示系统GUI 界面程序  60-61
  6.2 平台性能及验证结果  61-62
  6.3 论文总结  62-63
  6.4 工作展望  63-64
参考文献  64-67
攻读硕士学位期间取得的研究成果  67-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信
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