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认知无线电频谱感知功能研究和FPGA实现
作 者: 邓燕平
导 师: 刘勤
学 校: 西安电子科技大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 认知无线电 快速傅立叶分析 频率分辨率 现场可编程逻辑门阵列
分类号: TN925
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
认知无线电是一种智能无线通信系统。它能够感知周围的无线环境,通过对无线环境的分析,相应地改变某些工作参数来实时地适应环境,从而达到提高频谱利用率、缓解频谱资源紧张的目的。本文主要研究了认知无线电频谱感知功能的关键技术以及硬件实现方法。本文首先简要介绍认知无线电背景和技术,以及相关的认知无线电关键技术内容。而后描述了系统结构、实现方案和各主要功能模块的作用,最后重点介绍了数字信号处理部分的FPGA实现与验证过程。数字处理部分主要实现宽带信号的短时傅立叶分析,将信号进行快速傅立叶分析(FFT),从而得到信号的时频关系,然后送入DSP管理。整个系统主要包括:4096点FFT、数据缓冲选取区、平方和模块等。本设计采用Verilog HDL硬件描述语言进行设计,基于Xilinx公司的Virtex-5 XC5VSX35T芯片。整个系统采用全同步设计,可稳定工作于102.4MHz,其分析带宽高为5MHz,频率分辨率为25KHZ,具有很高的使用价值。
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全文目录
摘要 3-4 Abstract 4-7 第一章 绪论 7-11 1.1 认知无线电的背景 7-9 1.2 认知无线电的基本结构 9-10 1.3 项目来源和内容章节安排 10-11 第二章 认知无线电频谱感知功能概述 11-23 2.1 认知无线电频谱感知技术的研究意义 11 2.2 认知无线电中的频谱感知 11-12 2.3 认知无线电频谱感知的关键技术 12-20 2.3.1 发射机检测 13-17 2.3.2 合作检测 17-19 2.3.3 基于干扰的检测 19-20 2.4 认知无线电频谱感知算法 20-22 2.5 本章小结 22-23 第三章 认知无线电系统感知模块设计 23-33 3.1 认知无线电系统整体框架 23-25 3.2 频谱感知模块结构 25-26 3.3 信号采样理论 26-28 3.3.1 Nyquist 采样定理 26-27 3.3.2 带通采样定理 27-28 3.4 FFT 硬件实现理论 28-32 3.4.1 快速傅里叶变换原理 28-29 3.4.2 基2 的快速傅立叶变换 29-31 3.4.3 FFT 算法的硬件实现理论 31-32 3.5 本章小结 32-33 第四章 硬件介绍以及实现 33-49 4.1 硬件介绍 33-35 4.1.1 XC5VSX35T FPGA 33-34 4.1.2 ADC 34-35 4.2 硬件的参数配置与实现 35-46 4.2.1 参数设计 35-36 4.2.2 系统时钟的实现 36-37 4.2.3 时域波形采样 37-39 4.2.4 FFT 具体实现 39-44 4.2.5 数据缓冲选取区 44-46 4.2.6 FPGA 与DSP 间的通信 46 4.3 本章小结 46-49 第五章 基于FPGA 上的频谱感知结果与性能分析 49-61 5.1 频谱感知模块性能 49-59 5.1.1 谱分析功能验证 51-58 5.1.2 感知系统整体延时验证 58-59 5.2 FPGA 的资源消耗 59-60 5.3 本章小结 60-61 第六章 总结 61-63 6.1 设计回顾 61 6.2 设计展望 61-63 致谢 63-65 参考文献 65-68
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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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