认知无线电中的宽带频谱感知技术的FPGA实现

的核心部分，高速有效的排序是FCME算法执行的关键技术。在这里我们提出了改进的排序方案，来提高排序系统的速度。因为我们设计的系统框架是通过流水线方式实现的，为了提高时钟速度，我们采用一种新的方案，该方案可以有效地提高速度性能，让排序的平均时间算法复杂度为O(N)，排列n个数据需要n个时钟周期，比传统的那些排序算法更有效，而且结构简单易于实现。

该并行排序机制示意图是如下图所示，整个处理单元，它可以用N个时钟周期排列N个数据，D触发器来执行产生的N个周期必要的数据存储和传送， N级级联子模的包括比较器，与非门，D触发器，多路复用器。其中n表示第n子模块，n = 1，..N，输入数据，使能信号。输入数据是串行的，整个排序算法如下：

图十 排序算法实现图

首先，所有的D触发器初始化为最小值。输入数据与队列子模块中D触发器的输出数据进行比较，决定是否使能对应子模块的D触发器。由多路复用器选择数据插入到那一级子模块，同时后面子模块中的数据，依次移入下一级子模块，前面子模块的数据不变。 重复n次使n个数据全部插入其中，从而得到有序的队列。

基于公式（3），我们看出，FCME算法的实现还需要一个比较电路，比较Q(K+1)与前k项的Q(i)和的大小。设计的比较模块如下：

图十一 FCME比较模块

控制电路提供一个初值控制FIFO读取k个信道的能量值，然后通过一个加法电路进行能量求和，将前k个信道的能量和与第k+1个信道能量通过一个比较器进行大小比较。若前者大于后者，说明第k+1个信道为空闲信道，否则继续由控制电路将k值加1，继续进行比较。

在认知无线电网络中，频谱检测的本质是由认知用户来判断某信道中是否存在授权用户，从而找到可以利用的频谱空穴。同时，认知用户需要通过频谱检测判断授权用户的再次出现，并进行避让，以避免或降低对授权用户的干扰。宽带频谱感知的FPGA实现将解决窄带检测检测效率较低的问题，克服噪声不确定度对检测性能的影响，使宽带频谱检测技术实用化。