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基于載波檢測的認知無線電方案設計與實現(xiàn)

作者: 時間:2010-07-08 來源:網絡 收藏
Joseph Mitola博士[1]提出的[2]CR(Cognitive Radio)作為一種新型的頻譜共享技術,通過智能感知并機會式利用授權頻段中的頻譜空穴(即已分配給授權用戶但未被其占用的空閑頻譜),了不可再生頻譜資源的再次利用。為有效解決當今無線網絡中頻譜資源緊張與頻譜利用率不高這一矛盾開辟了新的途徑。目前國內該領域的研究還剛剛起步,主要集中在物理層和媒質接入控制層的關鍵技術、協(xié)議體系結構、應用場景分析等方面,且以仿真研究為主,尚未有實用化的系統(tǒng)出現(xiàn)。本文提出的則是一個的概念,將MSP430F2418單片機與nRF905射頻發(fā)射模塊相結合,通過和算法控制,無線網絡中非授權用戶智能接入的設計方案,重點研究了如何將認知無線電的概念付諸實施。
1 硬件平臺的建立
圖1所示為該認知網絡的通信架構。圖中UCR表示授權用戶,F(xiàn)1是它的授權頻率;CR表示非授權用戶,CR_Tx為非授權用戶的發(fā)送方,網絡中非授權用戶的智能接入功能由其完成;CR_Rx為非授權用戶的接收方,其主要任務是準確接收來自發(fā)送方的數(shù)據。圖中Fn為可變頻率,在UCR沒有使用F1時,CR用戶可以使用F1;否則,CR用戶應避開這個頻率。由于本次研究的頻率是433.0 MHz免許可申請頻帶,所以選用了可工作在433/868/915 MHz的nRF905射頻發(fā)射模塊。為了直觀非授權用戶的工作性能,硬件上添加了液晶顯示器,該顯示器與按鍵相結合構成了人機交互界面。非授權用戶智能接入的功能需要一個微處理器進行處理和控制,課題中選用了具有超低功耗特點且具有較大內存的MSP430F2418型號單片機。該型號單片機龐大的內存空間為以后系統(tǒng)功能的擴展提供了方便,滿足了設計的需要。

本文引用地址:http://2s4d.com/article/157313.htm

圖2所示為MSP430F2418、nRF905以及液晶顯示器的硬件連接圖,省略了按鍵部分。CPU主要通過P2、P3口來操作nRF905內部寄存器,使其工作于不同的工作狀態(tài)下。認知用戶發(fā)送方和接收方都需要對當前設置的頻率段進行頻譜,以確定頻譜空洞和選擇最佳頻率,而這一切都是MSP430F2418對nRF905模塊CD引腳上信號的的。對于液晶顯示器,CPU主要通過P5口低四位以及P4口來控制。另外,圖中省略的按鍵與液晶顯示器相結合構成一個人機交互界面,可以設置該網絡工作于不同頻段。

2 通信協(xié)議設計
2.1 自定義數(shù)據通信協(xié)議

由于認知無線電技術具有動態(tài)、靈活、智能的特點,因而對通信協(xié)議的要求比較高,要求協(xié)議能自適應于因終端變動、無線環(huán)境變動而帶來的可用頻譜資源的動態(tài)變化以及網絡拓撲結構的改變。尤其不能因為可用頻譜資源的改變中斷非授權用戶的正常通信。為此,需要改進現(xiàn)有的通信協(xié)議,并且考慮物理層和數(shù)據鏈路層的跨層設計問題。本文采用了數(shù)據通信協(xié)議中最基本的停等協(xié)議,即每發(fā)送一幀數(shù)據都要在等到應答幀之后才能發(fā)送下一幀數(shù)據。


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