基于gnu radio和usrp的频谱检测技术

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1、基于GNURadio和USRP的频谱检测技术洪钻鸿，李书芳**（北京邮电大学信息与通信工程学院，北京100876）5101520253035摘要：近年来，随着无线通信产业的发展，无线频谱的需求量越来越大。目前世界各国的可用频谱都几乎被分配完毕，导致最近几年出现的新型无线业务面临着无频谱可用的窘境。认知无线电技术的提出使得动态的利用频谱成为可能，即在不影响授权用户工作的前提下，利用频谱感知实现动态接入，以达到提高频谱使用效率的目的。本文主要研究基于GNURadio软件包和平台的频谱检测技术，研究USRP上基于能量检测的

2、频谱检测技术。关键词：认知无线电；USRP；能量检测中图分类号：TN92SpectrumDetectionBasedOnGNURadioandUSRPHONGZuanhong,LIShufang(InformationandCommunicationEngineering,BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing100876)Abstract:Withthehighlydevelopmentofwirelesscommunication，therearea

3、lotofnewtechnologiesandnewwirelessservicesappeared，whichrequireamountofspectrumresources.Butthespectrumhavealmostbeendistributed,andthereisnospectrumavailablewhichhascausedtheconditionthattheycan’tprovideenoughnewbusinessspectrumfornewservices.Thispaperstudiesthe

4、spectrumdetectionbasedonGNURadioandUSRPplatform，andstudiesthespectrumdetectionbasedonenergydetectionwithUSRP.Keywords:CognitiveRadio；USRP；EnergyDetection0引言近年来，无线通信方面中各种语音、图像、视频等数字业务的大量增长，一方面导致传输速率的增高，对传输带宽的要求也越来越高；另一方面，导致有限的无线电频谱资源变得日益紧张，称为制约无线通信发展的平静。认知无线电技术（CR

5、,CognitiveRadio）是用来改变现有频谱短缺局面的一项关键技术，其研究目标是提高频谱利用率及系统容量，通过CR的感知功能来检测空闲频谱，并通过自适应功能及时利用频谱资源，大大提高了频谱利用率。频谱检测功能是认知无线电通信的一个关键技术，由于授权网络没有义务与认知无线电网络共享频谱，因此认知无线电只能通过连续的频谱感知对授权用户进行探测。实现频谱共享是认知无线电的研究目的，其中关键的技术在于动态的频谱接入，通过对无线电频谱的检测，决策出空闲的频谱，利用动态频谱接入技术，实现对空闲频谱的利用。1认知无线电综述1.1

6、认知无线电的关键技术认知无线电技术是一种由软件无线电技术发展而来的无线通信技术[1]。认知无线电在软作者简介：洪钻鸿（1988-），男，北京邮电大学硕士研究生，主要研究方向：认知无线电通信联系人：李书芳（1963-），女，教授，北京邮电大学博士生导师，主要研究方向：无线通信和电磁兼容.E-mail:lisf@bupt.edu.cn-1-件无线电的基础上，采用了随时变化的通讯协议的技术，同时增加了一个新的元素--依靠人40455055工智能的支持，能够感知其所在的环境以及所处位置，并在此基础上改变功率、频率、调制以及

7、一些其它的参数以求更高的频带利用率，即确定绕过障碍的最佳传输路径。从这个意义上讲，认知无线电是更高层的概念，不仅包括信号处理，还包括根据相应的任务、政策、规则和目标进行推理和规划的高层功能。正是这种对外界环境的自适应能力，使得认知无线电成为实现动态频谱分配的一种主流方案。总结上述三者之间的异同所在，可以看到，认知无线电具有下面两个主要特征：（1）认知认知能力使CR能够从其工作的无线环境中捕获或者感知信息，从而可以标识特定时间和空间的未使用频谱资源(也称为频谱空洞)，并选择最适当的频谱和工作参数。这一任务通常包括3个主要的

8、步骤：频谱感知、频谱分析和频谱判决。频谱感知的主要功能是监测可用频段，检测频谱空洞；频谱分析估计频谱感知获取的频谱空洞的特性；频谱判决根据频谱空洞的特性和用户需求选择合适的频段传输数据。（2）重构重构能力使得CR设备可以根据无线环境动态编程，从而允许CR设备采用不同的无线传输技术收发数据。可以重构的参数包括：工作频率