基于Sora平臺的認知OFDMA無線通信系統(tǒng)的設計與研究.pdf

1、隨著近年來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線通信中的熱門話題。認知無線電的出現(xiàn)為解決這個問題提供了一個有效的技術(shù)途徑。認知無線電是一種智能的頻譜接入和頻譜共享技術(shù)。認知系統(tǒng)里面的認知用戶,即非授權(quán)用戶通過頻譜感知獲取主用戶,即授權(quán)用戶的頻譜信息,從而判斷出空閑頻譜進行接入,而不影響主用戶的正常通信。這種機制可以有效利用頻譜里被授權(quán)卻暫時不用的頻段,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、來國內(nèi)外研究的深入,認知機制里面的頻譜感知、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),但是對這些算法的實際驗證平臺卻少之又少。理論畢竟要付諸實踐才能發(fā)揮作用。為此本文以微軟最新設計的軟件無線電平臺Sora為基礎(chǔ),研究并設計了一個實際的認知OFDMA無線通信系統(tǒng),用來驗證現(xiàn)有的以及正在研發(fā)中的各種認知相關(guān)的算法的可行性和性能。該系統(tǒng)突出了認知系統(tǒng)的自身特點,結(jié)合了認知系統(tǒng)的感知算法和動態(tài)頻譜接入的特

3、性,支持多用戶通信,實現(xiàn)了一個真正的認知無線系統(tǒng),從而為我們實驗室搭建了一個在實際信道中仿真和驗證各種算法的硬件平臺。
　　 首先,本文介紹了認知系統(tǒng)中采用的物理層算法的設計。物理層技術(shù)是一個通信系統(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態(tài)頻譜特性的認知系統(tǒng)。本文設計的物理層算法側(cè)重于解決在可變頻譜信息下,如何保證進行有效的同步和均衡,同時又不對授權(quán)用戶產(chǎn)生干擾。文中不僅對這些算法進行

4、理論上的仿真,更展示了在實際信道通信中這些算法對接收數(shù)據(jù)的星座圖的影響,從而有力地證明了在實際系統(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認知通信系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。頻譜感知是認知通信系統(tǒng)的核心,也是決定一個認知系統(tǒng)從用戶接入成功率和頻譜利用率的關(guān)鍵技術(shù)。同時,本文結(jié)合了理論與工程實現(xiàn)的特點,改進了理想模型,使之更符合工程上的實際情況,最終取得理想的效果。接著,本文從認知用戶的感知流程

5、、發(fā)送流程、接收流程出發(fā)具體介紹了該認知系統(tǒng)的運行,仔細闡述了所設計的系統(tǒng)的各個細節(jié)和參數(shù),并給出了最終在實際信道中傳輸時從用戶對主用戶頻譜信息的感知情況、從用戶的頻譜接入情況以及接收端接收數(shù)據(jù)的星座圖。
　　 本文最后介紹了認知無線通信系統(tǒng)的硬件與軟件實現(xiàn)。首先簡要了介紹了認知系統(tǒng)在之前舊平臺上的實現(xiàn)及其缺陷。然后介紹現(xiàn)在使用的Sora平臺的硬件組成及系統(tǒng)架構(gòu)。重點介紹了認知無線通信系統(tǒng)在Sora平臺上的軟件編程實現(xiàn),主要是軟