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摘要：本文主要在于研究基于GNU Radio和USRP所实现的认知无线电实验平台。GNU Radio和USRP是基于PC端的一套开源的免费的软件无线电开发平台，这个平台能快速灵活的设计出终端原型。本文介绍了GNU Radio中实现的方式和编程；介绍了配套硬件的USRP的结构组成与功能；研究演示系统，并最终测试验证性能。
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关键词：认知无线电；软件无线电；实验平台
The software radio training platform which based on the USRP
Abstract:: This article mainly studies in the software radio training platform which based on the GNU Radio and USRP to actualizes the Cognitive Radio Experimental Platform.GNU Radio and USRP is a software radio development platform which is free and open source, this platform can design the prototype of terminal fast and flexible.This article introduce the implementation and programming of GNU Radio;structure and function of supporting hardware USRP;study on the demo system and test performance.
Key words: Cognitive Radio;Software radio;Training platform.
一、绪论1
1.1 论文选题意义3
1.2 国内外研究现状4
1.3 本文主要工作6
1.4 论文的结构6
二、认知无线电以及软件无线电的认识8
2.1 无线电平台发展背景.8
2.2 软件无线电基本理论.9
2.3 认知无线电的概念.11
三、软件无线电实验平台.13
3.1 GNU Radio和USRP的选择原因.13
3.2 USRP的硬件结构.14
3.3 USRP的各类子板.16
3.3.1 Basic TX/RX子板.16
3.3.2 低频发射/接收子板18
3.3.3 TVRX子板18
3.4 基于 GNU Radio 和 USRP 认知无线电平台19
四、GNU Radio的安装20
4.1 安装需求20
4.2 Ubuntu下安装21
4.3 运行usrp_fft.py测试程序24
4.4 PYTHON编程25
五、总结和体会29
致谢.39
参考文献.29
附录：实验原理图和PCB图附图.41,3779
一、绪论
1.1 论文选题意义
随着人们对无限通信需求的与日俱增，无线频谱成为越来越紧缺 的资源。就现有的频谱资源短缺而言，不得不说是频谱管理与分配策 略是重要原因之一。现有频谱管理机制是采用固定分配频谱，即将某 一无线频谱块固定指派给某一特定的无线接入网络，这些频谱块大小 固定，相互之间间隔一定大小的保护频段，分配给具有执照资格的不 同运营商使用到一定的期限，期满后再重新指派。固定分配方式下频 谱管理非常简单，但是整体的频谱利用的效率却相对低下，在如今无 线通信的告诉发展下已经渐渐显露其弊端。
图1.1.1 频谱使用率
从上图可以看到，在固定方式划分的频谱当中，某些频带在大部 分时间未被占用，还有些频带只有部分频率被占用，但有的频道却被 过载使用，前两类低效利用的频谱被称之为频谱洞(spectrum hole)。认知无线电技术可以完成对上述频谱洞的二次利用，因此被认为是一 种解决无线频谱紧缺问题的方法。认知无线电系统的用户具有感知周 围环境的能力，通过感知周围的频谱使用情况，检测主用户是否占用 或释放频谱洞，可以智能地调整接入的频谱范围，在不对主用户系统 产生不可忍受干扰的前提下，使用原来低效利用的频谱资源，从而使 得整体的频谱利用率得到提高。
1.3 本文主要工作
本文主要研究基于 GNU Radio 和 USRP 实现的认知无线电 实验平台，实现认知无线电中关键的两部分功能：频谱检测和动态接入。Gnuradio 和 USRP 是基于PC端的一套开源的软件无线电开 发平台，这个平台能快速灵活的设计出终端原型。本文介绍了 GNURadio 的实现方式和编程原理；介绍了与作为配套硬件的 USRP 的结构组成和功能；并着重对认知无线电功能在这个平台上的 实现进行了研究,主要实现的研究目标有：