發(fā)布時間：2020-08-07 15:50

【摘要】：無線電技術(shù)的快速發(fā)展,使得用頻設備的數(shù)量呈指數(shù)級增長。為緩解有限的頻譜資源和大量無線服務之間的沖突,需要進行科學有效的頻譜監(jiān)測,感知頻譜空洞,為實現(xiàn)動態(tài)頻譜接入提供支持。目前相關部門采取的頻譜監(jiān)測手段是使用專業(yè)頻譜檢測設備進行一次性移動測試或定點長期測試。這種方式投入成本高,獲得的頻譜數(shù)據(jù)時效性差,不能準確表征當前環(huán)境下頻譜的使用情況。本文提出一種分布式電磁頻譜實時監(jiān)測系統(tǒng)。在監(jiān)測區(qū)域內(nèi),搭建多個檢測節(jié)點。每個節(jié)點選用便攜式嵌入式系統(tǒng)作為主控模塊,軟件無線電模塊作為頻譜數(shù)據(jù)采集模塊。上位機通過分析處理各檢測節(jié)點的頻譜數(shù)據(jù)實現(xiàn)頻譜可視化。監(jiān)測網(wǎng)絡使用基于空白電視頻段的自組織網(wǎng)絡進行組網(wǎng),用于實現(xiàn)檢測節(jié)點與上位機之間的通信。首先,各節(jié)點主控模塊驅(qū)動軟件無線電模塊進行頻譜數(shù)據(jù)采集,將采集的數(shù)據(jù)存儲在本地頻譜數(shù)據(jù)庫。然后,各節(jié)點分別進行數(shù)據(jù)的預處理,計算出頻譜占用度,采用組播通信的方式將占用度結(jié)果發(fā)送給上位機。訪問單檢測節(jié)點數(shù)據(jù)時,采用C/S架構(gòu),主控模塊作為服務端,上位機作為客戶端,使用套接字通信協(xié)議實現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)傳輸。最后,上位機綜合分析時域、頻域和空間域多維度的頻譜數(shù)據(jù),繪制瀑布圖、實時頻譜圖以及頻譜地圖,實現(xiàn)頻譜可視化。系統(tǒng)在分析大量頻譜數(shù)據(jù)時,采用分布式計算方法,減輕了上位機的運算壓力,提高了數(shù)據(jù)處理速率。在計算頻譜占用度時,為提高計算準確度,采用前向差分算法平滑噪聲閾值曲線。本文針對頻譜檢測誤差、通信網(wǎng)絡的吞吐量和穩(wěn)定性以及頻譜可視化效果進行了一一測試。測試結(jié)果表明,所設計的系統(tǒng)基本能夠?qū)崿F(xiàn)電磁頻譜的實時監(jiān)測,直觀顯示當前環(huán)境下電磁頻譜的使用情況。
【學位授予單位】：海南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM935.21
【圖文】：

制頻譜地圖。監(jiān)管部門可以直觀地感知周圍環(huán)境的頻譜空洞，對頻譜資源進行更為合逡逑理的規(guī)劃和分配，提高頻譜資源的利用率。系統(tǒng)的總體設計框圖如圖１所示，檢測節(jié)逡逑點實物圖如圖２所示。逡逑，一邋—、、＼邋邐逡逑＼邐廠二？維瀑布圖逡逑／邐＼邋ＷｉＦｉ邋Ｊ｜邐邐逡逑峨邐（（Ｃ邋ｆ邋＾邐一逡逑／邋Ｍ邐＾邐＼移動終端＇邐逡逑１邋檢測節(jié)點邐檢測節(jié)點邋１逡逑Ｉ邐ＴＶＷＳ逡逑＇邋＼邋／／邋；邋邐逡逑＼邐Ｘ邐／邐！邐—｜三維瀑布圖逡逑＼邐（ｄ）邐／／ｒ＝＝ｉ邐——丨}0逡逑＼邐／邋＼邐Ｉ邐Ｉ邐—｜占用度統(tǒng)計逡逑＼邐［邐＇邐＾ｆｈｅｒｎｅｔ邋／邐￣邐＼邐邐逡逑、、檢測節(jié)點邐，邐ｚ邐ｘ邐邐頻譜地圖逡逑？邐，邐固定終端邐邐逡逑頻譜檢測網(wǎng)絡逡逑圖｜總體設計框圖逡逑Ｆｉｇ．邋１邋Ｔｈｅ邋ｏｖｅｒａｌｌ邋ｄｅｓｉｇｎ邋ｂｌｏｃｋ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑５逡逑

譜監(jiān)測網(wǎng)絡癱瘓。鑒于上述特點，系統(tǒng)采用自組織網(wǎng)絡作為分布式電磁頻譜監(jiān)測系統(tǒng)逡逑的組網(wǎng)方式，上位機可以以任意方式迅速接入網(wǎng)絡中，保證了系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性。逡逑圖３為監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖。逡逑Ｘ逡逑Ｑ）逡逑Ｘ邋ＡＰ邐＼逡逑（：）邐ＴＶＷＳ邐＇邐￥逡逑ＡＰ邐ＡＰ逡逑圖３監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇ．３邋Ｔｈｅ邋ｎｅｔｗｏｒｋ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑２．３上位機終端逡逑上位機終端兩種形式：移動終端和固定終端。系統(tǒng)采用ｃ／ｓ架構(gòu)，上位機作為逡逑客戶端，主控模塊作為服務端，實現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)交互。移動終端如手機、平板等逡逑攜帶方便，適用十戶外檢測；固定終端相對來說體積較大，但其性能相對較好，適用逡逑于在室內(nèi)進行長期的頻譜監(jiān)測。逡逑移動終端可以實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)顯示和特定檢測節(jié)點的頻譜可視化的功能。主控模逡逑塊將本地節(jié)點的軟件無線電設備序列號以及傳感器獲取的數(shù)據(jù)通過組播的形式發(fā)送，逡逑移動終端接收到組播數(shù)據(jù)并在主界面顯示，用戶可以指定軟件無線電設備，發(fā)布頻譜逡逑檢測指令，主控設備將頻譜數(shù)據(jù)采用套接字協(xié)議反饋給移動終端進行實時頻譜閣的顯逡逑示。移動端界面如圖４所示。由于移動終端設計不是本文的主要工作內(nèi)容，本文將不逡逑再詳細講述其設計過程。逡逑７逡逑

移動終端接收到組播數(shù)據(jù)并在主界面顯示，用戶可以指定軟件無線電設備，發(fā)布頻譜逡逑檢測指令，主控設備將頻譜數(shù)據(jù)采用套接字協(xié)議反饋給移動終端進行實時頻譜閣的顯逡逑示。移動端界面如圖４所示。由于移動終端設計不是本文的主要工作內(nèi)容，本文將不逡逑再詳細講述其設計過程。逡逑７逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2784193