研究生: |
陳皇仁 Chen, Huang-Ren |
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論文名稱: |
Design and Implementation of a Wideband DoF-Based Spectrum Sensing Processor for Cognitive Radios 適用於感知無線電系統之自由度根基寬頻頻譜偵測器之設計與實現 |
指導教授: |
馬席彬
Ma, Hsi-Pin |
口試委員: |
蔡佩芸
Tsai, Pei-Yun 許騰尹 Hsu, Terng-Yin 楊家驤 Yang, Chia-Hsiang |
學位類別: |
碩士 Master |
系所名稱: |
電機資訊學院 - 電機工程學系 Department of Electrical Engineering |
論文出版年: | 2011 |
畢業學年度: | 100 |
語文別: | 英文 |
論文頁數: | 75 |
中文關鍵詞: | 感知無線電 |
外文關鍵詞: | Cognitive Radios |
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近年來, 感知無線電(cognitive radios)被視為解決頻譜資源稀少和低使用率的一個方法。它允許沒有使用執照的使用者去存取有被授權的頻帶,這個方法確實可以提升頻譜的使用效率。在感知無線電中,有很多的議題可以被討論,在此論文中,我們把焦點集中在頻譜感測(spectrum sensing)上面,因此我們提出一個當地最強力的偵測器(locally most powerful detector)應用在加權部分重疊平均(weighted overlapped segment averaging, WOSA)的估測法。這個偵測器是根據Neyman-Pearson理論來做設計和最佳化,當錯誤警報率(false alarm rate)等於0.1之時,它的效能比傳統的能量偵測器好30%。另外,我們提出一個最佳化的加權部分重疊平均(weighted overlapped segment averaging, WOSA)的頻譜偵測器的硬體實現,並且提升硬體的使用效率到100%。我們選擇重疊部分的參數為4,視窗總和的參數為2,藉由使用折疊和時間對稱的技巧,我們可以解決效能和硬體成本上的互相衝突矛盾的問題。
在加權部分重疊平均(weighted overlapped segment averaging, WOSA)的頻譜偵測器中,快速複利葉轉換器主導了整個硬體成本和功率的消耗。於是這個1024點的快速複利葉轉換器我們採用了Radix-24 的演算法以降低重要的旋轉因子(nontrivial twiddle factor)乘法器的個數。我們提出一個使用分享和重複使用硬體的方法,達到低硬體成本的CSD常數複數乘法器,它可以比傳統的2補數方法節省50%的加法器個數。另外,我們捨去此乘法器的部分乘積(partial product),捨去後SQNR會衰減5.91dB,所以我們使用一些簡單的邏輯電路來做補償。經過這個方法後,可以讓加權部分重疊平均(weighted overlapped segment averaging, WOSA)的頻譜偵測器的功率和面積使用效率更好。最後,它已經在
型號Virtex-4 XC4VLX160的現場可編程輯閘陣列(Field-Programmable Gate Arrays, FPGA)模擬驗證。此加權部分重疊平均(weighted overlapped segment averaging, WOSA)的頻譜偵測器使用Verilog硬體描述語言實現,其面積為2.52mm2,功率消耗為101mW。
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[4] J. Mitola and G. Q. Maguire, “Cognitive Radio: Making Software Radios More Per-
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[5] J. Mitola, “Cognitive Radio for Flexible Mobile Multimedia Communications,” in Proc.
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[7] D. Cabric, “Cognitive Radios: System Design Perspective.” Ph.D. dissertation, Univer-
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[9] S. M. Kay, Fundamentals of Statistical Signal Processing: Detection Theory. Upper
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