【摘 要】
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在智能化的时代背景下,各类移动互联网、物联网设备等用频设备呈现爆炸式增长,导致电磁频谱资源的需求日益增加,也使得电磁频谱环境错综复杂。但据国内外分析表明,当前频谱资源使用仍存在严重的浪费现象。此外,现代化战争形态正朝着电子信息战方向转变,如今电子信息战面临着强干扰强对抗的复杂电磁环境,如何在复杂电磁环境中利用频谱感知技术获得电子战的主导权成为大国博弈的重要手段。因此,复杂电磁频谱环境下频谱感知技术
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在智能化的时代背景下,各类移动互联网、物联网设备等用频设备呈现爆炸式增长,导致电磁频谱资源的需求日益增加,也使得电磁频谱环境错综复杂。但据国内外分析表明,当前频谱资源使用仍存在严重的浪费现象。此外,现代化战争形态正朝着电子信息战方向转变,如今电子信息战面临着强干扰强对抗的复杂电磁环境,如何在复杂电磁环境中利用频谱感知技术获得电子战的主导权成为大国博弈的重要手段。因此,复杂电磁频谱环境下频谱感知技术已成为影响国家和社会安全稳定的重要课题。本文依托国家“十三五”课题,针对复杂电磁频谱环境下的频谱感知技术,研究如何使用宽带数字化信道接收机满足当前频谱感知的需求,实现大带宽、低延时的快速处理和高准确率的感知,该系统具有较高的检测概率、较好的时间及频率分辨率可满足大带宽的频谱感知。首先分析数字接收机的一般结构并设计频谱感知系统的基本框架,对数字信道化接收算法进行讨论,推导均匀信道化接收机的高效结构,同时对其中存在的热点问题讨论,针对宽频带信号跨信道问题提出动态信道化的设计方案,并完成仿真验证。最后对该频谱感知系统进行FPGA硬件实现。具体完成工作如下:1.针对本文所研究的频谱感知对于数据处理的需求,首先分析数字信道化接收机的技术优势,并讨论系统实现所需的关键技术,给出接收机的基本构成并搭建基于宽带数字信道化接收机实现频谱感知系统的基础框架,设计硬件模块功能,该部分对应论文第二章。2.针对系统中数字信道化接收算法问题,首先分析信道化技术的基本原理及信道划分特点,然后通过数学理论推导构造基于多相滤波算法的信道化高效结构,并对其中的热点问题进行讨论,最后针对该高效结构进行理论仿真,通过仿真结果结合数学推导证明该结构的正确性和合理性,该部分对应论文第三章。3.针对接收机结构中的跨信道问题,首先分析解决跨信道问题的基本技术,结合实际问题提出基于分析-综合滤波器组的动态信道化算法,并对该算法中综合过程的结构进行推导,然后针对分析综合结构设计近似完全重构滤波器组,最后对动态信道化算法进行MATLAB仿真,该部分对应论文第四章。4.针对系统设计完成FPGA硬件实现及性能测试。首先依据硬件系统确定器件选型,并参照系统中数据处理流程完成硬件代码编写,针对数据传输进行感知帧结构及以太网通信链路设计,提出分别上传时域及频域数据的轮询机制和命令解析方法,最后对网口及系统进行功能测试,对频谱感知进行性能评估,该部分对应论文第五章。
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