【正文】 ........34 Channel Estimation of Data Subcarrier ..................................................................36 Brief Summary ..............................................................................................................38 5 Implementation of Channel Estimation in CR System.........................................................39 西安交通大學碩士學位論文 VIII Structure of the Experimental docking System .............................................................39 Design Expermental Method and Parameters ...............................................................40 Design and Implementation of OFDM Channel Estimation .........................................42 Correct the Frequency Offset in Time Domain ......................................................43 FFT .........................................................................................................................45 Correct the Frequency Offset in Frequency Domain..............................................46 Channel Estimation by Scattered Pilot ...................................................................49 Algorithm Complexity and Performance Analysis ........................................................49 Algorithm Complexity Analysis .............................................................................49 Performance Analysis .............................................................................................51 Brief Summary ..............................................................................................................53 6 Conclusions and Suggestions ...............................................................................................54 Conclusions ...................................................................................................................54 Suggestion .....................................................................................................................54 Acknowledgements .................................................................................................................56 References ...............................................................................................................................57 Declaration 在每一章的末尾 插入 下一章的 MathType 的章 標記 （打印前將其 字體顏色 變?yōu)榘咨?在打印預覽中 看不見即可） ： Equation Chapter 1 Section 1 1 緒論 1 1 緒論 選題意義及應用背景 無線頻譜是一種珍貴的自然資源 ，它的分配利用通常是由無線電法規(guī)部門確定的。 最后論文 設計 了 閉環(huán)測試程 序 ，并 在 FDD 工作方式下對誤比特 率進行了測試 和分析，驗證了實現(xiàn)方案能夠滿足系統(tǒng)設計的傳輸質量要求。 認知無線電實驗終端的軟件設計和OFDM 導頻輔助信道估計算法的實現(xiàn) Software Design of Cognitive Radio Experimental Terminal and Implementation of OFDM PSAM Channel Estimation A thesis submitted to Xi’an Jiaotong University in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Engineering Science By Kun Niu (Information and Communication Engineering) Supervisor: Associate Prof. Xinmin Luo May 20xx 摘 要 I 論文題目： 認知無線電實驗 終端 的 軟件設計和 OFDM 導頻輔助信道估計 算法 的實現(xiàn) 學科 專業(yè)： 信息與通信工程 申 請 人 ： 牛坤 指導教師： 羅新民 副教授 摘 要 ? 認知無線電 (Cognitive Radio， CR)是一種用于提高無線通信頻譜資源利用率的技術，為了對認知無線電的理論方法和禮儀協(xié)議進行更深入的實驗評估和研究 ， 項目組在第一版實驗系統(tǒng)的基礎上， 研制了 第二版 認知無線電實驗系統(tǒng)。 隨后 在總結常見的 OFDM 導頻輔助信道估計方法的基礎上， 論文 給出了適合實驗系統(tǒng)的信道估計實現(xiàn)方案， 完成了算法的 DSP 實現(xiàn)，通過對程序的時間和空間復雜度 的 分析，表明 算法能夠滿足 系統(tǒng)設計的 時序要求 。 Channel estimation。”這樣，頻譜資源的潛在利用率可以得到明顯提高。他描述了認知無線電怎樣通過一種稱作“無線電知識表達語言（ RKRL）”的新語言來提高個人無線業(yè)務的靈活性。并且，頻譜利用率在不同的空間和時間段也是不同的。如今，人們對認知無線電的研究絕大多數(shù)仍舊集中在頻譜感知認知無線電上—— 尤其是研究利用電視廣播（ TV）頻段進行 通信， 盡 管認知無線電最初被認為是基于軟件無線電的擴展（ Mitola 的認知無線電）。利用這種方法，每個 認知無線電用戶可以監(jiān)聽 RAC，然后判斷如果改變發(fā)送的頻譜資源會對區(qū)域內無線電用戶所造成的影響。 OFDM 多載波的出現(xiàn)，為信道估計技術的應用提供了新的空間。 3） 通過編程 對 DSP 片內外設進行 了 配置；設計了 OFDM 同步 算法 、信道估計算法、信道編碼等 模塊間的 的 軟件 接口。 第五章， OFDM 信道估計 在認知無線電系統(tǒng)中的實現(xiàn)，介紹了系統(tǒng)整體的對接結構，設計了信道估計 實現(xiàn) 方案并確定了實驗參數(shù)；詳細描述了實現(xiàn)各步驟的具體實現(xiàn)方法；最后進行了算法復雜度和性能的分析。 實驗網(wǎng)絡由多個小區(qū)組成，每個小區(qū)覆蓋范圍為 300m。 認 知無線電終端與 中心控制節(jié)點 通過專用的控制信道傳遞信令信息，且假設電視信號發(fā)射機從開始到結束使用其授權頻段發(fā)射信號為一個時間較長的過程，因此授權用戶工作的持續(xù)期遠遠大于系統(tǒng)檢測授權用戶所需要的時間，同時設定服務區(qū)域的半徑為 300 米，遠小于電視信號發(fā)射機的覆蓋范圍，因此可以認為電視信號發(fā)射機的信號功率在本實驗系統(tǒng)服務區(qū)域內近似均勻分布。 2)數(shù)字上變頻輸出，數(shù)字實信號，數(shù)據(jù)率為 。 本章小結 本章首先介紹了認知無線電實驗系統(tǒng)的設計目標，然后給 出了該實驗系統(tǒng)的總體結構，最后介紹了 認知無線電 實驗系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理流程和主要技術指標。 中頻器件的配置 發(fā)送模塊中頻器件的配置 發(fā)送 模塊 基帶和中頻的數(shù)據(jù)流如 圖 31 所示，發(fā)送 DSP 要完成對上位機傳來的數(shù) 據(jù)的調制，還要配置 AD9857 并進行中頻增益的控制。一個 I 數(shù)據(jù)和一個 Q 數(shù)據(jù)組成一個內部數(shù) 據(jù)組，它們 在 內部數(shù)據(jù)路徑上是并行傳輸?shù)?。與正交調制模式一致的是 PDCLK 腳為輸出腳，并作為 AD9857 輸入數(shù)據(jù)的同步時鐘。 SPI 是 Series Protocol Interface 的縮寫，這是一個四根信號線的串行接口協(xié)議，包括主 /從兩種模式。過采樣的載波數(shù)據(jù)流輸入給 AD9857的內部集成模塊 DAC。 (a) (b) (c) (d) (a) 帶寬 (b) 帶寬 (c) 帶寬 (d) 帶寬 圖 33 通過改變 AD9857 寄存器值改變帶寬 3） 調試中出現(xiàn)的問題及解決方法 （ 1） 調試中出現(xiàn)的問題 在認知無線電實驗系統(tǒng)中，在發(fā)送端發(fā)送 OFDM 數(shù)據(jù)，比 如對于一個 64 子載波3 認知無線電實驗終端中頻和基帶模塊的軟件設計 13 OFDM 符號在頻域使用 525 的奇數(shù)號子載波上傳 QPSK 調制數(shù)據(jù)，在接收端對接收數(shù)據(jù)進行分析， 如 圖 34 (a)所示為對接收數(shù)據(jù)畫幅頻圖， 525 子載波上數(shù)據(jù)的幅度有一個遞增的衰減，而且除了在原來的子載波號上有數(shù)據(jù)外，在 4161 的奇數(shù)號子載波上也會產(chǎn)生鏡像，但實際上在這些子載波上本來沒有傳任何數(shù)據(jù)。阻帶為 120%400%奈奎斯特頻率，最少會產(chǎn)生 85dB的衰減。下面以 p=4 為例來說明這種過采樣的實現(xiàn)。 （ 3） 解決方 法 在 DSP 往 AD9857 中寫的數(shù)組前面加一個 0，這樣就可以避免 IQ 不匹配的問題。通過 QuartusII 自帶的邏輯分析工具 SignalTap 抓取的時序圖分析顯示，送入 AD9857 的數(shù)據(jù)不滿足時序要求。寄存器 06h 的 Bit7Bit2 為 CIC 內插率控制位。通過 FPGA 鎖相環(huán)產(chǎn)生 的時鐘送給 AD9857 的 REFCLK 引腳，作為 AD9857的參考時鐘。對信號進行過采樣操作并保持原始信號的頻譜不變時，使用該模式。在該模式下， DDS 的余弦部分作為信號源，輸出信號由單一頻率組成，這個頻率是由每個幀中適當?shù)目刂萍拇嫫鲀Υ娴念l率調節(jié)字決定。 AD9857 有三種工作模式：正交調制模式（默認）、單頻輸出模式和插值 DAC 模式。 2） 認知無線電 實驗 終端 基帶采用的是 DSP+FPGA 的設計， FPGA 和 DSP 都 承擔著基帶算法任務，因此必須要合理設計各算法模塊的接口，才能保證數(shù)據(jù)的正確傳輸。 西安交通大學碩士學位論文 8 6)高頻頭輸出（模擬中頻模塊輸入），中頻模擬信號，中心頻率 36MHz。 2 認知無線電系統(tǒng)概述 7 2） 鏈路層 主要需要在一定的誤比特率條件下完成數(shù)據(jù)包的分拆、合并以及差錯校驗 等 功能。而認知無線電終端則隨機分布在服務區(qū)域中。電視發(fā)射機作為該實驗系統(tǒng)的一部分，選擇某一實驗頻道發(fā)射電視信號，認知無線電用戶要能夠針對此電視信號進行檢測和反應。 本文共分 6 章，各章安排如下： 第一 章 ，緒論，提出了選題意義及應用背景，介紹了國內外對于認知無線電和西安交通大學碩士學位論文 4 OFDM 信道估計的研究現(xiàn)狀。 論文 作者 主要完成如下工作： 1） 參與認知無線電實驗系統(tǒng)的硬件調試工作。為了有效利用 授權 用戶傳輸中的頻譜空穴， 認知無線電系統(tǒng)需具備控制發(fā)射信號頻譜形狀的高度靈活性。早期的方法是認知無線電用戶周期性的對所有可以使用的頻譜資源進行掃描。因此，研究 一般