频谱共享系统物理传输链路实现与测试

论文摘要

作为一种频谱共享技术中的新兴产物——认知无线电技术，对提高频谱资源利用率、解决目前频谱资源紧张的问题具有开创性的意义。认知无线电通过检测发现环境中的空闲频谱，在不影响授权用户的前提下，认知用户动态伺机地接入频谱并进行通信，实现与授权用户对频谱资源的共享。本文为基于数字电视频道的频谱共享演示系统提供了一套有效的物理传输方案。根据系统设计需求，通过计算机仿真验证了传输方案的性能。根据仿真结果，基于DSP+FPGA架构的传输链路和接口协议完成代码的编写；最后，在演示系统中进行了大量的系统测试与联调，成功实现了动态频谱共享演示验证。本文的研究重点是频谱共享验证系统中物理传输链路的DSP实现与相关测试。根据演示系统的参数需求与传输方案，获得了数据链路的定点仿真性能；基于TMS320C6455芯片完成了发射机与接收机中的DSP实现，在DSP中实现了关键算法的代码；同时完成DSP与FPGA、DSP与DSP、DSP与MAC之间的接口协议设计，为数据的发送和接收处理以及系统参数的上报和下发提供了基础；设计了能够支持多种网络架构的软件调度，各线程配合硬件处理数据的发送与接收，响应系统上层下发的管理命令；最后，利用实现的传输链路在演示系统中进行了大量的系统测试与联调，在698806MHz的频段上进行综合的测试与验证，包括数据通道物理层的性能测试、结合感知通道和各种网络架构下的外场环境测试，验证了数据通道物理传输链路的可靠性以及协议和调度方案的可行性，并最终成功实现了国内首套基于认知无线电技术的演示验证传输链路系统，为频谱资源共享的广泛应用提供充分的现实依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 研究背景与意义
• 1.1.2 认知无线电技术的发展与趋势
• 1.2 DySNet 验证网络的研究内容及其成果
• 1.3 本文主要内容
• 1.4 论文结构
• 第二章 传输链路设计与性能仿真
• 2.1 频谱共享系统物理传输链路
• 2.1.1 帧结构设计
• 2.1.2 信道模型与链路参数
• 2.2 物理传输链路方案
• 2.2.2 发送端关键模块
• 2.2.3 接收端关键模块
• 2.3 定点数据链路设计
• 2.4 链路性能仿真与对比
• 2.5 本章小结
• 第三章 频谱共享系统实现与接口协议
• 3.1 DySNet 系统硬件架构
• 3.2 数据通道的 DSP 实现
• 3.2.2 发射机的 DSP0 实现
• 3.2.3 接收机的 DSP1 实现
• 3.3 DSP 接口协议设计
• 3.3.1 DySNet 系统物理层接口介绍
• 3.3.2 DSP 与 FPGA 的协议设计
• 3.3.3 DSP 与 MAC 的协议设计
• 3.4 DSP 软件调度设计
• 3.4.1 DSP 软件调度设计思路
• 3.4.2 基于 DSP/BIOS 的线程调度
• 3.4.2.2 管理命令的调度与处理
• 3.4.2.3 随路命令与静默期的调度
• 3.4.2.4 DSP 数据处理的调度
• 3.4.2.5 调度整体流程
• 3.5 本章小结
• 第四章 动态频谱共享系统测试与验证
• 4.1 系统样机介绍
• 4.2 数据通道性能测试
• 4.2.1 中频直连测试
• 4.2.2 无线收发测试
• 4.2.2.1 室内无线测试
• 4.2.2.2 单通道业务测试
• 4.2.2.3 多通道业务测试
• 4.3 物理层线程调度测试
• 4.3.1 管理命令响应测试
• 4.3.2 静默期调度测试
• 4.4 外场环境综合测试
• 4.4.2 集中式 DySNet 测试
• 4.4.2.1 测试环境
• 4.4.2.2 测试内容
• 4.4.2.3 测试结果
• 4.4.3 分布式 DySNet 测试
• 4.4.3.1 测试环境
• 4.4.3.2 测试内容
• 4.4.3.3 测试结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 全文总结及未来研究方向
• 5.1 结论及本文主要工作
• 5.2 未来研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 个人简历
• 硕士研究生期间的研究成果