基于Sora平臺(tái)的認(rèn)知OFDMA無(wú)線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著近年來(lái)頻譜資源的日趨緊張,關(guān)于如何節(jié)約頻譜資源,提高頻譜利用率成為了無(wú)線通信中的熱門(mén)話題。認(rèn)知無(wú)線電的出現(xiàn)為解決這個(gè)問(wèn)題提供了一個(gè)有效的技術(shù)途徑。認(rèn)知無(wú)線電是一種智能的頻譜接入和頻譜共享技術(shù)。認(rèn)知系統(tǒng)里面的認(rèn)知用戶(hù),即非授權(quán)用戶(hù)通過(guò)頻譜感知獲取主用戶(hù),即授權(quán)用戶(hù)的頻譜信息,從而判斷出空閑頻譜進(jìn)行接入,而不影響主用戶(hù)的正常通信。這種機(jī)制可以有效利用頻譜里被授權(quán)卻暫時(shí)不用的頻段,從而大大提高了頻譜利用率,緩解頻譜資源緊張的狀況。隨著近年

2、來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的深入,認(rèn)知機(jī)制里面的頻譜感知、頻譜管理等技術(shù)在理論上已經(jīng)得到了很大的發(fā)展,各種感知算法和載波選擇方法都已經(jīng)涌現(xiàn),但是對(duì)這些算法的實(shí)際驗(yàn)證平臺(tái)卻少之又少。理論畢竟要付諸實(shí)踐才能發(fā)揮作用。為此本文以微軟最新設(shè)計(jì)的軟件無(wú)線電平臺(tái)Sora為基礎(chǔ),研究并設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)際的認(rèn)知OFDMA無(wú)線通信系統(tǒng),用來(lái)驗(yàn)證現(xiàn)有的以及正在研發(fā)中的各種認(rèn)知相關(guān)的算法的可行性和性能。該系統(tǒng)突出了認(rèn)知系統(tǒng)的自身特點(diǎn),結(jié)合了認(rèn)知系統(tǒng)的感知算法和動(dòng)態(tài)頻譜接入的特

3、性,支持多用戶(hù)通信,實(shí)現(xiàn)了一個(gè)真正的認(rèn)知無(wú)線系統(tǒng),從而為我們實(shí)驗(yàn)室搭建了一個(gè)在實(shí)際信道中仿真和驗(yàn)證各種算法的硬件平臺(tái)。
　　 首先,本文介紹了認(rèn)知系統(tǒng)中采用的物理層算法的設(shè)計(jì)。物理層技術(shù)是一個(gè)通信系統(tǒng)能夠成功傳輸?shù)年P(guān)鍵,而現(xiàn)有的物理層技術(shù)都是基于固定頻譜接入的,不能直接適用于基于動(dòng)態(tài)頻譜特性的認(rèn)知系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)的物理層算法側(cè)重于解決在可變頻譜信息下,如何保證進(jìn)行有效的同步和均衡,同時(shí)又不對(duì)授權(quán)用戶(hù)產(chǎn)生干擾。文中不僅對(duì)這些算法進(jìn)行

4、理論上的仿真,更展示了在實(shí)際信道通信中這些算法對(duì)接收數(shù)據(jù)的星座圖的影響,從而有力地證明了在實(shí)際系統(tǒng)中這些算法的可行性。
　　 然后,本文介紹了頻譜感知、頻譜管理和頻譜接入等算法以及整個(gè)認(rèn)知通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。頻譜感知是認(rèn)知通信系統(tǒng)的核心,也是決定一個(gè)認(rèn)知系統(tǒng)從用戶(hù)接入成功率和頻譜利用率的關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí),本文結(jié)合了理論與工程實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn),改進(jìn)了理想模型,使之更符合工程上的實(shí)際情況,最終取得理想的效果。接著,本文從認(rèn)知用戶(hù)的感知流程

5、、發(fā)送流程、接收流程出發(fā)具體介紹了該認(rèn)知系統(tǒng)的運(yùn)行,仔細(xì)闡述了所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的各個(gè)細(xì)節(jié)和參數(shù),并給出了最終在實(shí)際信道中傳輸時(shí)從用戶(hù)對(duì)主用戶(hù)頻譜信息的感知情況、從用戶(hù)的頻譜接入情況以及接收端接收數(shù)據(jù)的星座圖。
　　 本文最后介紹了認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)的硬件與軟件實(shí)現(xiàn)。首先簡(jiǎn)要了介紹了認(rèn)知系統(tǒng)在之前舊平臺(tái)上的實(shí)現(xiàn)及其缺陷。然后介紹現(xiàn)在使用的Sora平臺(tái)的硬件組成及系統(tǒng)架構(gòu)。重點(diǎn)介紹了認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)在Sora平臺(tái)上的軟件編程實(shí)現(xiàn),主要是軟