基于载波检测的认知无线电设计

所有数据的接收。但如果发送方在传输数据的过程中切换了频率，那么接收方在原来的频率上已经收不到数据信息，需要退出数据接收状态重新进行循环扫描检测，再次握手成功后继续接收剩下的数据。如果发现数据序号错位，理论上发送方与接收方使用的频率相同，则只需要调整步伐。经测试，非授权用户接收方工作稳定。出现数据错位时，程序可以根据自定义的协议自动调整步伐，确保每帧数据被正确地接收。

3 软件设计

3.1 程序流程图

系统软件设计采用标准C语言在IAR开发环境下编写调试。图 6为非授权用户发送方与接收方从频率选择到发送数据的程序流程图，省略了液晶显示器部分。

3.2 最佳频点选择算法

由于各个频谱空隙周围的环境状况不一样，为了尽量避免与其他用户载波之间的干扰，非授权用户需要从若干个频谱空隙中找出最佳频点。

以下程序是对分析得到的闲置频率数组与忙碌频率数组进行的处理。该算法预先定义了3个数组，分别存放相邻两边频率都空闲的频率，相邻一边频率空闲的频率以及相邻两边都忙碌的频率。分类的算法如下：将闲置频率数组中的所有数值依次加上和减去5×againflag(相邻频率控制字之间的步距为 5，againflag为重复分类的次数，初始值为1)，得到的两个值与忙碌频率数组的数据进行匹配，按照两个数值匹配的情况，将当前这个频率分配到预先定义的相应的数组里。返回值的选择方法如下：在分类之后，若相邻两边频率都空闲的频率只有一个，那就直接返回这个频率值；若不存在，则返回一边频率空闲的频率；如果还是不存在，就返回相邻两边频率都忙碌的频率。如果在第一轮分类之后，相邻两边频率都空闲的频率不只一个，则需要进行第二轮分类，直到找出最佳的频点为止。在出现某段频率都空闲的特殊情况下，程序返回了这段频率中间的一个值。

3.3 收发频率设计

在通常情况下，发射天线周围存在各种障碍物。如果收发频率相同，那么非授权用户很可能收到自己前一时刻发出信号的反射波而引起频率的切换。但切换之后的频率仍与上一次使用的频率相同，从而导致系统工作不稳定。因此设计中将发送载波与接收载波分开。经测试，每个载波传送数据的带宽为400 kHz，中心频率的步距为500 kHz，则可以将中心频率加减100 kHz分别作为发送波与接收波，这样可有效地避免认知用户检测到信号反射波工作不稳定的情况。收发频率关系图如图7所示。

本文所讨论的非授权用户的智能接入设计尚处于初级阶段。目前初步实现了非授权用户智能接入的基本功能，暂时还没有考虑到实际应用中诸如室内外信道、障碍物、传输能量损耗、通信设备移动等客观因素。因此，今后的研究内容还有更大空间，面对的问题会更加复杂。