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高速跳频下宽带认知无线电感知模块的数据处理的设计与实现

牟斌  
【摘要】:随着通信技术不断发展,人们对于通信质量要求越来越高。根据某单位的工作需要,本项目组开发完成了基于认知无线电技术的宽带软件无线电通信平台,有效提高了系统在电磁干扰恶劣、频谱资源匮乏环境下的通信能力。研究成果得到了合作单位的肯定,但已有的研究成果存在系统响应时间较长、采样速率不足等问题。为了进一步提高通信系统性能,项目组对基于认知无线电技术的宽带软件无线电通信平台进行了改进。认知无线电感知模块的数据处理部分是宽带软件无线电通信平台的重要组成部分。该数据处理部分主要负责实时感知、处理通信数据,并将数据发送到软件部分,进行频谱能量计算,及时发现并替换受干扰频点。本文的主要工作及创新成果如下:1.根据改进宽带软件无线电通信平台性能的需求分析,本文给出了认知无线电感知模块的总体设计,该模块包括射频接收处理子模块、A/D带通采样子模块、基于FPGA的数据处理子模块、PXI接口子模块、电源子模块,保证了在提高通信速率的同时直接输出基带信号,减少了系统运算量。2.本文给出了感知端数据处理部分的详细设计与实现方案,该部分包括了 AFE7222数据接收子模块、信号处理子模块、解析与封装子模块、PCI连接子模块,实现了数字下变频、MSK解调、跳频同步等功能。3.为了提高FFT处理速度,同时减少软件部分的数据计算量,本文将FFT运算部分由软件实现改为在FPGA硬件中实现,有效地减少了 FFT处理时间。4.为了顺利提高数据处理速度,本文提出了对FIFO及时进行数据清空方案,在解析与封装流程中添加了异步清空FIFO语句生成部分,保证了数据处理过程中不发生混淆。本文基于宽带认知无线电通信平台,对认知无线电感知端数据处理部分进行了测试。结果显示,数据处理部分能够有效且正确地获取、处理并发送数据,达到了设计要求,保证了整个通信系统的通信与抗干扰能力。


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