【正文】 如果不預(yù)先對(duì)數(shù)據(jù)過(guò)采樣，邊帶會(huì)產(chǎn)生 6dB 甚至更多的衰減。 另外， AD9857 的固定 4 倍內(nèi)插模塊是通過(guò)兩個(gè)半帶濾波器實(shí)現(xiàn)的，原始數(shù)據(jù)通過(guò)此模塊后即被 4 倍過(guò)采樣。反 CIC 濾波器用于預(yù)先補(bǔ)償 CIC（積分梳狀濾波器）的幅度衰減，因此寄存器 06h 的 Bit0 位要設(shè)為 0，以使能反 CIC 濾波器。下面對(duì)寄存器關(guān)鍵比特位的配置作簡(jiǎn)單介紹： 設(shè)置寄存器 00h 的 Bit4Bit0 為 4，這樣 AD9857 內(nèi)部時(shí)鐘將 由 的 REFCLK 引腳時(shí)鐘倍頻為 ，所有 AD9857 內(nèi)部模塊的時(shí)鐘都由此 的時(shí)鐘 SYSCLK 提供。 C6000 系列 DSP 的 McBSP 基本功能包括全雙工串行通信；雙緩沖數(shù)據(jù)寄存器，允許連續(xù)數(shù)據(jù)流；收發(fā)獨(dú)立的幀同步和時(shí)鐘信號(hào)；數(shù)據(jù)傳輸可以利用外部時(shí)鐘或片內(nèi)的可編 程 時(shí)鐘 等。然后單頻信號(hào)輸出，提供給反 SINC 濾波器和輸出幅度控制器，最后，數(shù)字單頻信號(hào)通過(guò) 14 位 DAC轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)。下面對(duì) AD9857 的三種工作模式做簡(jiǎn)單介紹： （ 1） 正交調(diào)制模式 在正交調(diào)制模式下， I 和 Q 數(shù)據(jù)路徑都是可用的。在 DSP 初始化 時(shí) 必須要根據(jù)設(shè)計(jì)需要對(duì) 使用到的 片內(nèi)外設(shè)進(jìn)行配置，以使其按照設(shè)計(jì)要求工作。 8)數(shù)字下變頻輸入（ ADC 輸出），數(shù)字實(shí)信號(hào)，數(shù)據(jù)率為 ，位寬為 12bits。 認(rèn)知無(wú)線電 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)參數(shù) 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的中頻模擬信號(hào)的中心頻率是 36MHz，實(shí)驗(yàn) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶寬 為 ，采用帶通采樣，采樣率為 。在通信之前，主叫認(rèn)知無(wú)線電終端會(huì)首先向 中心控制節(jié)點(diǎn) 申請(qǐng)一個(gè)可用的電視頻段，作為通信信道，然后在通信信道上與被叫認(rèn)知無(wú)線電終端進(jìn)行通信；當(dāng)在通信過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)授權(quán)用戶出現(xiàn)，則會(huì)切換到控制信道重新建立通信。 認(rèn)知無(wú)線電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 認(rèn)知無(wú)線電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用 有中心控制 節(jié)點(diǎn) 的分布式 AdHoc 網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)。 第三章，認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)中頻和基帶模塊的軟件設(shè)計(jì)，介紹了中頻器件的配置，和調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題及相應(yīng)的解決方案；然后介紹了基帶和各中頻模塊的接口設(shè)計(jì)和DSP 的 片內(nèi)外設(shè)的配置；最后分析了實(shí)際應(yīng)用中對(duì)有效數(shù)據(jù)率的影響因素。 2） 在 學(xué)習(xí)軟件無(wú)線電相關(guān)知識(shí) 并閱讀上 /下變頻和 D/A 等 中頻器件手冊(cè) 的基礎(chǔ)上 ，完成了 DSP 對(duì)相關(guān)中頻器件 的 軟件 配置，實(shí)現(xiàn)了 DSP 通過(guò) FPGA 與中頻器件正常數(shù)據(jù)傳輸。 然而要想完全實(shí)現(xiàn) OFDM 技術(shù)所帶來(lái)的性能的提高，還需進(jìn)行相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，而信道估計(jì)就是其中之一。 Oliver Holland 等人提出了資源感知信道的概念（ Resource Awareness Channel,RAC） [9]。這樣一種無(wú)線通信也被稱作認(rèn)知無(wú)線電。然而，各國(guó)的無(wú)線電法規(guī)制定部門，比如美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（ FCC）發(fā)現(xiàn)無(wú)線頻譜資源并沒有得到充分利用 [7,8]。信道估計(jì)的目的就是估計(jì)出信道的時(shí)域或頻域響應(yīng)，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正 和恢復(fù)，以獲得相干檢測(cè)的性能增益，并提高數(shù)據(jù)傳輸速率。”事實(shí)確實(shí)如此，如果審視各類地域的頻譜占用率，將會(huì)發(fā)現(xiàn)一些頻帶在絕大多數(shù)時(shí)間是未被占據(jù)的；一些頻帶是部分時(shí)間被占據(jù)的；而另外一些頻帶則是被密集使用的 [2]。 西安交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 ABSTRACT III Title: Software Design of Cognitive Radio Experimental Terminal and Implementation of OFDM PSAM Channel Estimation Speciality: Information and Communication Engineering Applicant: Kun Niu Supervisor: Associate Prof. Xinmin Luo ABSTRACT? Cognitive Radio is a smart technology used to improve the utilization of spectrum order to verify not only the theory of Cognitive Radio technology, but also the etiquette and protocol of Cognitive Radio, we designed a new cognitive radio experimental system.. This thesis mainly focuses on software design of the baseband and IF of the receiving module,the implementation of wireless munication of the second edition CR experimental system and the implementation of OFDM channel estimation based on the second edition CR experimental system. The content of the thesis can be summarized as follows:Firstly,design object,total stucture,and parameters of CR experimental system were ,the software configuration of IF devices was introduced,then the thesis analysized the reasons of spectrum flip,subcarrier mirror, highfrequency attenuation of design of interfaces between modules of baseband and IF,such as the interface between receiving module and sync module,the interface beween DSP and sync module and the interface between DSP and decoding module,was these interfaces data can be transmitted the configuration of DSP was the thesis discussed how to improve the data , on the basis of the introduction of mon OFDM PSAM channel estimation,the thesis introduced an implementation method of channel estimation for the CR experimental system and pleted the DSP implementation of the algorithm. The time and space plexity of the algorithm was result is that the algorithm can meet the timing the closedloop test program,the BER was tested and result is that the method can match the transmission quality requirements of the system. Software design of CR terminal has already been system can work implementation has already been finished too,and the conclusion that the algorithm can match the timing and quality requirements of the system is made. KEY WORDS: Cognitive radio experimental system。然后介紹了 DSP 片內(nèi)外設(shè)的配置情況以及一些初始化配置。 論文首先介紹了認(rèn)知無(wú)線電 實(shí)驗(yàn) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，總體結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)。實(shí)現(xiàn)了 OFDM 導(dǎo)頻輔助信道估計(jì)算法， 算法能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)序 和傳輸質(zhì)量要求。近年來(lái)，通信界普遍認(rèn)識(shí)到，靜態(tài) 頻帶分配是造成當(dāng)前頻譜資源日趨缺乏的一個(gè)主要原因。 為了對(duì)認(rèn)知無(wú)線電的理論方法和禮儀協(xié)議進(jìn)行深入的研究和實(shí)驗(yàn)評(píng) 估， 項(xiàng)目組 設(shè)計(jì)了認(rèn)知無(wú)線電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 在 Mitola 的認(rèn)知無(wú)線電中，在作出改變運(yùn)行參數(shù)的決定的時(shí)候，無(wú)線節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)觀察到的每一個(gè)可能的參數(shù)都被考慮到，所以 Mitola 的認(rèn)知無(wú)線電通常被稱為“全認(rèn)知無(wú)線電”。有限的可利用頻譜及頻譜利用率的低下等問(wèn) 題使得一種全新的、優(yōu)化使用頻譜的無(wú)線通信 模式變得十分必要。認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的一個(gè)難點(diǎn)是認(rèn)知無(wú)線電用戶如何感知周圍無(wú)線環(huán)境。 正交頻分復(fù)用 (OFDM)是公認(rèn)的易于實(shí)現(xiàn)頻譜資源控制的傳輸技術(shù)，而認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)的主要特征是機(jī)會(huì)式的利用頻譜資源以及子載波可重載。 為了對(duì)認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)的理論方法和禮儀協(xié)議進(jìn)行更深入的實(shí)驗(yàn)評(píng)估和研究 ，項(xiàng)目組在第一版實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上， 研制了 第二版 認(rèn)知無(wú)線電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 5） 通過(guò) CCS 自帶的代碼剖析工具分析了解調(diào)程序 的時(shí)間 和空間復(fù)雜度，證明了信道估計(jì) 實(shí)現(xiàn)方案的可行性 ；通過(guò)設(shè)計(jì)基于實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的閉環(huán)測(cè)試程序?qū)Σ煌旁氡认陆庹{(diào)數(shù)據(jù)的誤比特 率分析證明了實(shí)現(xiàn)方案的合理性。在實(shí)現(xiàn)初步目標(biāo) 的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完成在特定空間范圍內(nèi)、已分配的若干（連續(xù)或者不連續(xù)的）電視頻道上完成自動(dòng)檢測(cè)頻譜空穴 [11]，自適應(yīng)調(diào)整載波（子載波）頻率、子載波個(gè)數(shù)、發(fā)射功率、編碼方式等系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行通信。 圖 21 認(rèn)知無(wú)線電實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)? 西安交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 6 中心控制節(jié)點(diǎn) 位于服務(wù)區(qū)域的 中心，主要負(fù)責(zé)電視頻譜資源的分配以及認(rèn)知無(wú)線電用戶的呼叫接續(xù)的控制。 射頻模塊寬帶 A / D 、D / A模塊基于F P G A + D S P 的基帶處理模塊混頻單元（混頻器、放大器、帶通濾波器、雙工器）功率控制動(dòng)態(tài)頻譜管理O FD M模塊寬帶多天線系統(tǒng)或射頻捷變模塊 圖 22 認(rèn)知無(wú)線電終端示意圖 1） 物理層 能夠?qū)崿F(xiàn)編、解碼，調(diào)制、解調(diào)等功能， 能將鏈路層送來(lái)的信息發(fā)送出去以及能將另一個(gè) 認(rèn)知無(wú)線電 用戶發(fā)來(lái)的信息（滿足一定信噪比要求）解調(diào)出來(lái)，然后送往鏈路層； 認(rèn)知無(wú)線電 用戶能對(duì)接收頻段內(nèi)授權(quán)用戶的出現(xiàn)進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)，若檢測(cè)到授權(quán)用戶出現(xiàn)， 能夠 轉(zhuǎn)移到 中心控制節(jié)點(diǎn) 預(yù)先分配的新信道上繼續(xù)通信 ， 并且操作員能對(duì)連 接和無(wú)線頻譜資源進(jìn)行管理和配置。 接收階段： 5)高頻頭模塊輸入，信號(hào)頻率范圍為 614MHz～ 734MHz，信號(hào)帶寬為 。 基于軟件無(wú)線電的思想，項(xiàng)目組認(rèn)知無(wú)線電實(shí)驗(yàn)終端的軟件設(shè)計(jì)包括： 1） 利用外處理器 （ DSP） 通過(guò)軟件編程對(duì)終端 的中頻器件如 AD985 GC1012B等進(jìn)行初始化配置， 能夠根據(jù)不同需要即時(shí)改變相應(yīng)參數(shù)，使這些中頻器件按設(shè)計(jì)要求工作。 AD9857 的接口設(shè)計(jì)主要涉及到兩部分，一部分是 并行口，完成 I、 Q 數(shù)據(jù)的輸入，另一部分是串行口，完成 AD9857 芯片的一些控制設(shè)置和頻率控制字加載。 （ 2） 單頻輸出模式 在單頻輸出模式下， PDCLK/FUD 腳是輸入腳，并作為 FUD（頻率更新）控制信號(hào)。在插值 DAC 模式下，并口提供數(shù)據(jù)輸 出依然是基帶數(shù)據(jù)，沒有經(jīng)過(guò)調(diào)制。 圖 32 DSP 配置 AD9857 在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，除了在調(diào)試階段采用過(guò)單頻輸出模式外，系統(tǒng)都使用正交模式。認(rèn)知無(wú)線電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中頻工作在西安交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 12 36MHz，因此要通過(guò)寄存器 05h02h 設(shè)置輸出頻率， 36MHz*232/=FTWORD,將這四個(gè) 寄存器配為 B4000000。 AD9857 輸入引腳TxENABLE 被置為高時(shí)， IQ 數(shù)據(jù)輸入使能，接下來(lái)第一個(gè) PDCLK 時(shí)鐘上升沿為 I 路數(shù)據(jù)，下來(lái) 為 Q 路數(shù)據(jù) ，依次類推，當(dāng) TxENABLE 為高電平的周期內(nèi)必然有偶數(shù)個(gè)PDCLK 上升沿，以使 IQ 匹配。而且根據(jù) AD9857 器件手冊(cè)的建議發(fā)送端提供給 AD9857 的數(shù)據(jù)要至少已經(jīng)是二倍過(guò)采樣的數(shù)據(jù)。輸入的 N 個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào) { , 0 ,1, , 1}na n N??表示 頻域數(shù)據(jù)符號(hào)，經(jīng)過(guò) IFFT 變換后，得到時(shí)域數(shù)據(jù)符號(hào) { , 0 ,1, , 1}kA k N??，即： 101 , e x p ( 2 / )N nkk n N NnA a W W j NN ???? ? ?? (31) 如果希望通過(guò) 4 倍過(guò)采樣得到更加精確反映連續(xù)信號(hào)變換的時(shí)域離散采樣點(diǎn)，可以在 IFFT 輸入的頻域數(shù)據(jù)符號(hào)中間補(bǔ)充 3N 個(gè)零，即構(gòu)成： 0 1 /