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随着无线通信技术的迅速发展,频谱资源的需求日益增加。本来就十分稀缺的频谱资源成为了制约通信领域发展的一个主要瓶颈。事实上,占据大量频谱资源的授权频段的频谱利用率非常低。而且,现有频谱管理机构主要采用静态频谱分配的方法,严重制约了频谱的高效利用。为此,人们提出认知无线电技术。认知无线电可以智能地检测到周围无线环境的电磁特征,寻找到空闲的频谱资源,在不影响授权用户使用的前提下,动态的接入频谱,从而提高频谱的利用率。
本文主要致力于认知无线电的频谱检测技术的研究。在全面介绍了认知无线电的背景、相关概念及发展现状之后,全面分析了频谱检测技术。其中,对能量检测算法进行了重点的研究,并且在此基础之上分析了基于DF协作机制的多节点认知无线电网络的频谱检测技术。通过理论和仿真分析,得到了协作检测的ROC曲线,论证了多节点协作检测技术的性能优势。
接着,在理论的基础上,本文着重研究了认知无线电频谱检测技术的实现。借助于GNU Radio和USRP,构建了认知无线电频谱检测的平台。本文从软件无线电出发,先后介绍了GNU Radio的实现方式和编程原理,以及USRP的硬件结构和功能模块。通过此平台,实现了基于频域的能量检测算法,同时根据USRP设计了循环步进频谱检测算法,并且应用于大范围的频谱检测当中。同时,讨论USRP的无线传输模式,并且利用了协作检测技术实现了800MHz~1000MHz的频谱检测。