基于协作的认知专网频谱共享关键技术研究
这是一篇关于频谱感知,认知无线电,协作中继,230M,电力专网的论文, 主要内容为230MHz频段主要用于实现电力系统的通信,为了适应电力专网日益增加的速率和服务质量要求,230M认知专网的频谱共享技术研究是一件炙手可热的课题。在无线通信快速发展的过去几十年,协作中继技术被频繁提及并进行研究,在现如今的通信领域中覆盖面积很广、并且能够提供很可靠的通信传输方式,这一理论的实践是通过多个中继节点之间的协作通信的来完成转发信源信息的目的。本文主要从频谱感知方面进行深入的研究,由于能量感知不需要事先知道授权用户的先验信息所以能降低实现的复杂度,所以选用能量检测算法,在感知阶段采用协作中继的技术辅助,来获得较大的通信容量,并增加协作结果的数据量,对最后的判决结果进行评估。在协作中继中选用基于选择中继和固定中继的中继选择方案进行比较,根据信道状况设置能量感知的双门限值,介于双门限部分采用放大转发的方法,将能量传送到判决中心。在判决中心根据中继和源节点目的节点的信噪比,设置能量检测的最终门限,统计各个子判决中心传来的能量检测结果,得出对主用户是否占用频道的判决结果,从而促进主用户次级用户在低干扰条件下达到高效的频谱共享。搭建了基于SystemVue的230认知无线电系统级仿真平台,最后的仿真结果表明,使用提出的方案,230M系统的频谱感知的感知判断的正确性获得了较大的提升。
基于协作的认知专网频谱共享关键技术研究
这是一篇关于频谱感知,认知无线电,协作中继,230M,电力专网的论文, 主要内容为230MHz频段主要用于实现电力系统的通信,为了适应电力专网日益增加的速率和服务质量要求,230M认知专网的频谱共享技术研究是一件炙手可热的课题。在无线通信快速发展的过去几十年,协作中继技术被频繁提及并进行研究,在现如今的通信领域中覆盖面积很广、并且能够提供很可靠的通信传输方式,这一理论的实践是通过多个中继节点之间的协作通信的来完成转发信源信息的目的。本文主要从频谱感知方面进行深入的研究,由于能量感知不需要事先知道授权用户的先验信息所以能降低实现的复杂度,所以选用能量检测算法,在感知阶段采用协作中继的技术辅助,来获得较大的通信容量,并增加协作结果的数据量,对最后的判决结果进行评估。在协作中继中选用基于选择中继和固定中继的中继选择方案进行比较,根据信道状况设置能量感知的双门限值,介于双门限部分采用放大转发的方法,将能量传送到判决中心。在判决中心根据中继和源节点目的节点的信噪比,设置能量检测的最终门限,统计各个子判决中心传来的能量检测结果,得出对主用户是否占用频道的判决结果,从而促进主用户次级用户在低干扰条件下达到高效的频谱共享。搭建了基于SystemVue的230认知无线电系统级仿真平台,最后的仿真结果表明,使用提出的方案,230M系统的频谱感知的感知判断的正确性获得了较大的提升。
群智频谱感知的用户选择算法研究
这是一篇关于认知无线电,频谱感知,无线频谱监测,群智感知,博弈论的论文, 主要内容为随着移动终端设备的飞速增长,人们对于有限的频谱资源的需求越来越大,然而传统的频谱分配模式是静态的,这导致频谱资源的利用率很低。认知无线电技术通过频谱感知技术搜索频谱空洞并动态接入用户实现频谱共享,大大提高频谱资源的效率;通过监测某频段的无线电信号,鉴别非法信号,避免违规使用频段的现象,为频谱管理提供依据。在群智频谱感知中设计合理的激励机制,可以吸引大量用户参与感知,提高协作频谱感知的性能,感知结果更加准确。本文对群智频谱感知的用户选择算法进行了研究,针对传统无线电频谱监测覆盖范围有限且经济成本高的问题,给出了一种基于两阶段用户选择的群智频谱监测算法;针对感知需求次用户向协作感知次用户支付报酬的问题,提出了一种面向多任务的频谱感知博弈算法;针对多维空间频谱强度分布感知的问题,设计了一种基于拍卖的二维与三维空间频谱监测用户选择算法。本文的主要研究内容和成果如下:(1)针对传统无线电频谱监测覆盖范围有限且经济成本高的问题,给出了一种基于两阶段用户选择的群智频谱监测算法。该算法在第一阶段,从总的用户集合中选择一组机会用户,在日常生活路线中顺便完成感知任务。在第二阶段,从剩余用户集合中选择一组参与用户,需要改变原来的活动路线,移动到特定区域来完成第一阶段获胜用户未完成的感知任务。该算法目的是在预算有限情况下通过两个阶段选择获胜用户最大化任务完成数量。仿真结果表明,该算法可以明显提高任务完成数量。(2)针对感知需求次用户向协作感知次用户支付报酬的问题,提出了一种面向多任务的频谱感知博弈算法。该算法将感知需求次用户向协作感知次用户支付报酬的问题建模为斯坦克尔伯格博弈模型,其中前者是博弈模型中的领导层,后者是博弈模型中的从属层。在领导层博弈中,综合考虑检测概率和报酬定义了感知需求次用户的效用,通过博弈优化报酬以获得最佳效用;在从属层博弈中,综合考虑检测概率和感知时间定义了协作感知次用户的效用,根据感知需求次用户发布的报酬优化感知时间以获得最佳效用,并且推导证明了感知时间的优化存在纳什均衡。仿真结果表明,该算法可以提高协作频谱感知的检测概率。(3)针对二维和三维空间频谱强度分布感知问题,设计了一种基于拍卖的二维与三维空间频谱监测用户选择算法。当需求用户通过监测平台发布监测无线信号强度的任务时,为了吸引大量的用户参与感知任务,设计合理的激励机制,补偿感知用户参与任务付出的代价,以综合考虑距离和报价为准则选择获胜感知用户,监测平台的目标是在不超出预算的前提下尽可能选择相互之间距离较远的感知用户,降低参与用户感知数据重叠的可能性,使得收集到的感知数据在空间覆盖范围更大。仿真结果表明,该算法可以提高感知数据的空间覆盖范围,获得了更准确的二维和三维频谱强度分布。
基于Android平台的智能频谱感知系统终端应用程序设计与开发
这是一篇关于Android,频谱感知,智能,移动终端,应用开发的论文, 主要内容为随着移动通信技术的迅猛发展,传统基于PC端的频谱感知信息服务已经难以满足用户日益增长的业务需求,如随时随地查看和管理无线频谱信息。近几年来,移动终端不断智能化促使一种全新的频谱感知系统应运而生——基于移动平台的智能频谱感知系统,其所提供的信息服务更加丰富和体验更加方便,越来越受到业界的关注。 移动平台操作系统多种多样,其中,Android操作系统是基于Linux内核的手机操作系统。Android系统的开源性、出色的性能、良好的用户体验受到广大移动设备厂商和软件开发人员的重视与应用。在支持移动智能终端的众多操作系统平台中,Android系统在市场中占有重要地位,越来越多的应用开发者将其作为开发终端应用程序的首选。 本论文选择Android系统作为智能频谱感知系统的开发平台,首先研究了移动平台的智能频谱感知特性、基于Android的实现模式以及支持方案；其次对智能频谱感知系统进行了需求分析,完成了移动平台下智能频谱感知系统的软件模型描述；接着,对智能频谱感知系统进行了总体设计,提出了具体设计方案,完成了各个模块的详细设计；然后,重点对客户端各功能模块进行了实现,并完成了与服务器端联通进行功能测试；最后,陈述总结了本论文的完成情况,展望未来的研究方向。本论文主要工作和贡献包括以下五个方面： (1)调研了基于认知无线电技术的智能频谱感知的概念、特点、原理、关键技术以及实现模式；总结了智能频谱感知系统的相关技术与主要开发平台并详细介绍了对终端应用程序所依赖的Android开发平台。 (2)基于移动平台的特点对智能频谱感知系统进行需求分析,确定了系统目标和需要解决的问题；并使用用例模型完成了系统需求问题描述,完成了系统功能性描述和系统非功能性描述。 (3)采用面向对象思想,依据系统需求分析结果确定系统软件模型；在系统设计原则和设计目标的指导下,从系统架构、系统框架、通信方式、通信协议四个层面完成了系统的整体设计； (4)完成了对客户端进行了详细设计和实现,包括层次结构、设计原理、UI设计原则、主要功能模块及数据库；最后对客户端与服务器的交互模块进行了详细设计与实现,包括服务器层次结构、访问控制流程、主要交互模块及交互数据库。 (5)从基类和功能模块两个方面对终端应用程序的实现过程进行了详细分析；依据Android应用程序的测试方法完成对所开发的智能频谱感知系统移动终端的功能测试,完成了功能模块的验证；基于测试结果,分析总结了本系统的优缺点,对未来继续优化设计、进一步研究分析智能频谱感知系统进行了展望。
面向频谱监测的系统软件的设计与实现
这是一篇关于频谱监测,频谱感知,无线信号侦测,软件定义无线电的论文, 主要内容为随着现代无线电技术的发展和无线通信设备的普及,无线电通信已经成为人们日常生活中不可分割的一部分,海量的无线数据使频谱监测工作面临严峻考验。频谱监测相关软件主要存在以下问题:自动化程度不足,专业门槛高、配置复杂、需要使用者具备较强的专业知识;通用性匮乏,不同厂商的频谱软件与射频前端设备难以协同工作,不同的硬件设备对于数据采集、处理、存储方式不一致,缺乏一套通用的处理流程或标准,导致开发难度大,开发周期长。针对上述问题,本研究设计并实现了一种自动化程度高,通用性较强的频谱监测软件,主要贡献包括以下两个方面:(1)自动化程度高。本研究梳理了具有代表性的频谱监测处理流程,旨在通过标准化的数据处理流程简化操作、降低使用门槛。为了进一步提高本系统的智能化与自动化水平,本研究在频谱处理的过程中,加入了自适应门限算法来对背景噪声进行滤除。针对传统的频谱历史数据不能适应电磁环境变化的问题,本研究增加了频谱背景动态适应算法来使历史噪声阈值数据能跟随电磁频谱背景发生动态变化。对于特定目标信号,本研究设计了频谱模板功能以进一步简化信号匹配。使用者仅需通过简单的操作即可完成频谱检测及后续处理。另外,本研究加入了多线程与多设备控制模块使多个不同设备之间能顺利协同工作。出入库规则模块简化了对数据库的控制,降低了使用者的使用门槛,进一步提高自动化程度。(2)通用性强。本研究对国内外频谱监测行业的发展状况做了详细的调查,在充分了解研究背景后,结合频谱监测相关技术指标、场景需求,通过对多种前端接收机设备的数据获取方式、数据格式、软件接口调用方式的调研与实践,总结出了一套数据获取与预处理的流程,并作为关键中间节点加载到本系统中,提高了本系统对于不同硬件设备的通用性。共享内存与Socket通信协同的进程间通信方式提高了本系统在跨平台数据传输方面的灵活性。同时,开放的模块接口与参数配置模式令软件使用者不必掌握本系统的所有实现细节,只需匹配接口并遵循约定的数据格式即可完成新功能的接入,降低了开发者的开发难度。第三方扩展模块的加入也丰富了本系统的任务处理能力,提高了功能上的通用性。最后通过与GNU Radio平台的对接,令本系统通过外部模块的方式接入开源软件定义无线电平台,实现对更多硬件设备的驱动与控制,提高了适配性方面的通用性。
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