Transcript 无线认知网络原型系统中期答辩演示文稿

无线认知网络原型系统的设计
与实现
毕业设计中期报告
学生:
学号：
指导教师：
王剑飞
35060518
吴威 教授
报告内容
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一、毕业设计要完成的内容
二、实验平台介绍
三、功能模块划分
四、目前进展状况
五、取得的成果
六、已解决的关键问题
七、存在的问题和难点
八、后续工作
毕业设计要完成的内容
• 设计与实现一个无线认知网络原型系统
– 感知空闲频谱资源
– 分配空闲频谱
– 调整工作频率进行通讯
• 原型系统最终结果构想图
– 中间节点
– 认知用户节点
实现平台介绍
硬件平台
• 通用软件无线电外设（即
universal software radio
peripheral，简称USRP）
• 中间节点和认知用户节点
都采用USRP节点实现
软件平台
• GNU Radio
GNU Radio是一个开源的
用于构建软件无线电平台
的软件包，采用Python和
C++混合编程。
功能模块划分
目前进展状况(1/3)
• 完成中间节点频谱感知模块
感知模块的工作频率范围为2409.5MHz~2474.5MHz，所有的频率
分为13个信道，每个信道带宽为5MHz。
• 采取能量感知的方法
模块实现框图为：
目前进展状况(2/3)
• 完成中间节点和认知用户节点通讯模块
中间节点和认知用户节点进行双向的通讯，中间节点和认知用户都
可以发送信息
认知用户发送空闲频率申请报文，中间节点发送分配结果信息
• 模块应用场景
中间节点和认知用户节点进行全双工通讯，分配空闲频谱
目前进展状况(3/3)
• 完成认知用户节点之间通讯模块
在认知用户节点之间进行单向音频通讯，通过对声卡中的音频流采
样，然后将采样后得到的声音信息，通过USRP发送到接收端，然后
将声音信息写入声卡，这样接收方就可以听到声音了。
• 模块应用场景
一个认知用户节点通过麦克风发送音频，然后另一个认知用户节点
就可以听到声音
取得的成果——文档
• [1]无线认知网络原型系统需求分析——2009-325.docx
• [2]中间节点频谱感知模块的设计与实现——
2009-3-28.docx
• [3]中间节点和认知用户节点通讯模块设计与实
现——2009-4-2.docx
• [4]认知用户节点之间通讯模块设计与实现——
2009-4-6.docx
取得的成果——代码
• 中间节点频谱感知模块的python程序：
usrp_spectrum_sense.py行数300。
• 中间节点和认知用户节点通讯模块程序：
receive_path.py行数260行。
transmit_path.py行数240行。
benchmarck_talk.py行数260行。
• 认知用户节点之间通讯模块python程序：
tx_voice.py行数100行
rx_voice.py行数100行
已解决的关键问题
频谱感知
• 中间节点频谱感知模块主要解决频谱感知关键问题，采取能量检测
的方法，对所有信道进行能量检测，得到信道的使用情况。
认知用户节点在空闲频谱上进行通讯
• 认知用户节点之间通讯模块主要解决在认知用户节点空闲频谱上通
讯的关键问题。模块实现了单向音频通讯。
部分解决频谱分配问题
• 中间节点和认知用户节点通讯模块解决了频谱分配关键问题中的通
讯问题，模块实现了双向文本信息通讯。
存在的问题和难点
中间节点的实现
• 中间节点的实现，即中间节点频谱感知模块和中间节
点和认知用户节点通讯模块的合并，涉及到GNU
Radio 的一个新的的功能——动态流图的创建，实现
难度较大
拟采取的解决方案
• 查看GNU Radio 库相关源代码和资料，学习动态流图
的相关内容。
后期的工作
通讯协议的
设计
通讯协议的
实现
毕设论文
• 认知用户节点和中间节点之间频谱分配时
使用的通讯协议的设计
• 通讯协议在中间节点和认知用户节点上的
实现
• 撰写毕业设计论文
参考文献
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[1] Steve Shellhammer, Rahul Tandra 22-06-0134-00-0000-performance-of-the-powerdetector-with-noise-uncertainty 2006
[2] Danijela Cabric ,Implementation Issues in Spectrum Sensing for Cognitive Radio,2006
[3] stephen J. Shellhammer, spectrum sensing in 802.11
[4] Danijela Cabric, Spectrum sensing measurements of pilot, energy, and collaborative
detection 2006
[5]高博，基于认知无线电的频谱感知技术研究 2006
[6] 王晨炜，姚萌认知无线电的频谱感知技术研究 2006
[7] 认知无线电技术 ，Bruce A. Fette 等著，赵知劲等译 科学出版社
[8]认知无线电，周贤伟主编，国防工业出版社
[9] GnuRadio 软件无线电 ，http://www.gnuradio.org/
[10] 软件无线电 ，C.Richard Johnson Jr.著，机械工业出版社
[11] USRP http://www.ettus.com/
[12] Motorola, Inc. TV White Space Cognitive Radio Demonstration
敬请各位老师批评指正
谢谢！
我的工作脉络
频谱感知
节点通
讯
频谱分
配
系统集
成
通讯模块的框图
• 发送框图
• 接受框图