1、基于基于GNURadio和USRP的認知無線電平臺研究的認知無線電平臺研究摘要：無線頻譜的緊缺是限制無線通信與服務(wù)應(yīng)用持續(xù)發(fā)展的瓶頸。認知無線電(CognitiveRadio，CR)技術(shù)被認為是解決無線頻譜緊缺問題的一種新方法。認知無線電技術(shù)是無線移動通信領(lǐng)域的一種革命性技術(shù)，無線用戶利用該技術(shù)可以智能地感知周圍環(huán)境，搜索可用頻譜資源，并進行動態(tài)的頻譜接入，從而提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。目前，利用認知無線電技術(shù)進行動態(tài)頻譜接入有兩

2、種情況。一種是在免執(zhí)照的開放頻段動態(tài)共享該段頻譜，如2.4GHz的無線局域網(wǎng)和IEEE802.16hg的無線城域網(wǎng)；另一種是擇機地使用已授權(quán)給其他系統(tǒng)的頻段，如IEEE802.22無線區(qū)域網(wǎng)，其用戶擇機使用已授權(quán)于數(shù)字廣播頻譜?，F(xiàn)在國內(nèi)外的研究大多局限于仿真和理論研究，在實驗平臺上的研究較少，還沒有成熟的平臺可供實際測試和驗證。本文主要研究基于GNURadio和USRP實現(xiàn)的認知無線電實驗平臺。GNURadio和USRP是基于PC的一套

3、開源的軟件無線電開發(fā)平臺，這個平臺能快速靈活的設(shè)計出終端原型。平臺采用擇機動態(tài)頻譜接入方法，在400M430M范圍內(nèi)擇機使用空閑的授權(quán)頻段。本文介紹了GNURadio的實現(xiàn)方式和編程原理；介紹了與作為配套硬件的USRP的結(jié)構(gòu)組成和功能；并著重對認知無線電在這個平臺上的實現(xiàn)進行了研究主要實現(xiàn)的研究內(nèi)容為：研究大范圍的頻譜的能量檢測，檢測出空閑的頻段并作統(tǒng)計決策；研究動態(tài)接入和傳輸?shù)奈锢韺臃椒?；研究設(shè)計MAC層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層的實現(xiàn)方法；研

4、究演示系統(tǒng)，并最終測試驗證性能。關(guān)鍵詞：認知無線電；實驗平臺；頻譜檢測；動態(tài)接入；GMSK；CSMA；tuntap；網(wǎng)絡(luò)編程；wxPython戶(primaryuser)的頻譜中，某時某地未被主用戶使用的頻率。在不對主用戶系統(tǒng)產(chǎn)生不可忍受干擾的前提下，允許未授權(quán)(unlicensed)系統(tǒng)中的次用戶(secondaryuser)利用頻譜洞進行接入和通信。認知無線電技術(shù)使得上述對頻譜洞的二次利用(secondaryuse)成為可能，由此被

5、認為是解決無線頻譜緊缺問題的方法之一。認知無線電系統(tǒng)的用戶具有感知周圍環(huán)境的能力，通過感知周圍的頻譜使用情況，檢測主用戶是否占用或釋放頻譜洞，可以智能地調(diào)整接入的頻譜范圍，在不對主用戶系統(tǒng)產(chǎn)生不可忍受干擾的前提下，使用原來低效利用的頻譜資源，從而使得整體的頻譜利用率得到提高。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀認知無線電(CognitiveRadio)這個術(shù)語首先是JosephMitola在軟件無線電概念的基礎(chǔ)上提出的。1999年Mito

6、la在他的博士論文中描述了一個認知無線電系統(tǒng)，通過無線知識描述語言(RKRL)來加強個人無線服務(wù)的靈活性，對認知無線電進行擴展，并給出了令人感興趣的跨學(xué)科的認知無線電的概念總結(jié)。美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)2002年發(fā)布的頻譜政策特別工作組(SPTF)報告，對頻譜資源的使用政策具有深遠的影響。報告設(shè)定了認知無線電工作組，并于2003年5月在華盛頓成立，隨后在2004年3月在美國拉斯維加斯召開了一個認知無線電的學(xué)術(shù)會議，標志著認知無線電技