认知无线电论文基于FPGA的认知无线电频谱检测的研究

认知无线电论文：基于FPGA的认知无线电频谱检测的研究【中文摘要】近年来,随着无线通信技术和应用的迅猛发展,日益增长的频谱需求和有限的频谱资源之间的矛盾日渐突出,已成为制约无线通信发展的主要瓶颈之一。认知无线电作为一种智能的无线通信技术,能够在不影响授权用户通信的情况下利用已分配的频谱,可以使得当前频谱效率低下的状况得到明显改善。频谱感知技术作为认知无线电系统的基础和前提,是研究认知无线电技术首要解决的问题。本文主要研究了基于认知无线电的频谱感知技术和硬件实现方法。首先介绍了认知无线电技术和目前关于认知无线电的国内外研究现状,接着重点介绍了认知无线电中常用频谱感知技术,详细讨论了频谱检测技术中基于发射机检测的三种检测方法：匹配滤波检测、能量检测和循环平稳特征检测,并在Matlab平台下对能量检测和循环平稳特征检测做了建模仿真,分析比较了其各自检测性能。在此基础上,提出认知无线电频谱感知功能的硬件实现框图,简单介绍了射频前端模块和模数/数模转换模块,重点介绍了数字基带信号部分的FPGA实现和验证过程。本设计采用VerilogHDL硬件描述语言作为编程语言,利用Xilinx公司的FPGA开发平台ISE9.2i工具和MentorGraphics公司的mode...【英文摘要】Inrecentyears,astherapiddevelopmentofthewirelesscommunicationtechnology,thecontradictionbetweenthegrowingdemandsandthelimitedspectrumresourceshasbecomeoneofthemainbottlenecksthatrestrictthedevelopmentofwirelesscommunication.Asaintelligentwirelesscommunicationtechnology,cognitiveradiocandiscoveryandreasonablyusethefreespectrumamongdistributedspectrumwithoutaffectauthorizedusers,whichimprovestheutilizationratioofaexistingspectrum.Spectrumse...【关键词】认知无线电频谱感知能量检测FFTFPGA【英文关键词】cognitiveradiospectrumsensingenergydetectionFFTFPGA【目录】基于FPGA的认知无线电频谱检测的研究摘要5-6Abstract6第1章绪论9-141.1课题的研究背景9-131.1.1软件无线电和认知无线电101.1.2认知无线电发展现状及本课题意义10-131.2本文主要研究内容13-14第2章认知无线电的频谱感知技术14-282.1频谱感知技术概述142.2频谱感知技术分类142.3发射机检测14-222.3.1匹配滤波检测162.3.2能量检测16-192.3.3循环平稳特性检测19-212.3.4三种检测方法的比较21-222.4检测建模及仿真分析22-262.4.1能量检测算法仿真22-232.4.2循环平稳特征算法仿真23-262.5干扰检测26-272.5.1本振泄漏检测262.5.2基于干扰温度检测26-272.6协作检测27-28第3章认知无线电数字信号处理部分的相关理论28-423.1系统整体框架28-303.1.1射频前端模块28-293.1.2数/模(D/A)和模/数(A/D)模块293.1.3数字信号处理模块29-303.2认知无线电的采样理论30-333.3认知无线电数字下变频理论33-343.4数字滤波器原理算法及硬件实现理论34-363.4.1FIR滤波器34-353.4.2FIR滤波器的分布式算法35-363.5FFT原理算法及硬件实现理论36-423.5.1快速傅里叶变换原理及算法37-403.5.2FFT算法的硬件实现理论40-42第4章基于FPGA的频谱感知基带系统的设计与仿真42-644.1基于FPGA的频谱感知系统的结构和设计方法42-444.1.1基于FPGA的能量检测法频谱感知系统的结构42-434.1.2XilinxFPGA特性与优点434.1.3FPGA设计方法与设计流程43-444.2频谱感知基带方案及参数设计44-454.3信号源的设计与仿真45-474.3.1DDS的基本原理45-464.3.2DDS模块的验证46-474.4数字滤波器组的设计与仿真47-514.4.1FIR滤波器设计47-494.4.2FIR滤波器的验证49-514.5基于IP核的FFT实现51-544.5.1FFTIP核三种结构51-524.5.2FFT模块的验证52-544.6求模平方模块的验证54-584.7能量运算及判决模块的验证58-624.8系统整体顶层原理62-64第5章系统整体的硬件实现64-705.1FPGA开发芯片介绍64-655.2数模转换器AD558芯片65-675.3下板实测结果67-70第6章工作总结与展望70-726.1工作总结70-716.2设计不足及展望71-72参考文献72-75致谢75-76研究生履历76-77