【正文】 DSP 再 將 CPU 時鐘通過分頻電路得到 BECLKOUT 和 AECLKOUT 時鐘信號，為外部數(shù)據(jù)接口提供 讀 /寫時鐘。 基帶母板電源模塊 如 圖 212 所示。PT6944 要求輸入電壓為 5V， 選擇 效率較高的開關電源 LM26785 作為 PT6944 的電源輸入 芯片 ?；鶐?母 板主要器件 的 電流和 功耗如 表 21 所示 。 圖 211 中顯示的是 FPGA 接收 I路數(shù)據(jù)輸入并將緩存數(shù)據(jù)寫入接收 DSP 的時序圖。 接口時序圖如圖 圖 211 所示。圖中， FIFO 的輸入和輸出位寬都是 16bits，寫時鐘由發(fā)送 DSP 提供，由 DSP 作為主控制器異步地將數(shù)據(jù)寫入 FIFO；讀時鐘由發(fā)送子板提供， DFF 和兩個非門構成的組合邏輯實現(xiàn)發(fā)送子板持續(xù)地 以讀時鐘頻率 從 FIFO 中讀出數(shù)據(jù) 。 DSP 與 FPGA 的接口 及時序圖 如 圖 26 和 圖 27 所示。 設計中 使用 EMIFB 口 實現(xiàn) DSP 和 FPGA 之間的接口， EMIFB 接口 有以下特點： （ 1） 數(shù)據(jù)位寬為 16bit； （ 2） 支持 4 個尋址空間，最 大 可尋址 范圍 1GByte； （ 3） 支持多種標準的 外部 存儲器 ，可以直接和 FPGA 的 FIFO 相連； （ 4） 可以配置成同步 或 異步 數(shù)據(jù) 接口； （ 5） 支持外部或 內部時鐘源，數(shù)據(jù)時鐘可以配置成時鐘源的多種分頻形式。 HPI 是并 行通信接口，接口位寬為 32bits，數(shù)據(jù)通信 采用異步時序， 最高 的數(shù)據(jù) 傳輸速率由 ARM 和 DSP 的工作頻率決定，系統(tǒng)設計 的HPI 數(shù)據(jù)傳輸為 。 Stratix II EP2S30F672C5 主要特點如下： 基本邏輯單元： 33 880 個； 片內存儲單元 RAM： 1 369 728bits； 128 個 9bits 硬件乘法器，運算頻率最高到 450MHz； 片內集成 16 個數(shù)字信號處理塊； 2 個增強型鎖相環(huán)， 4 個快速鎖 相環(huán)； 可用 通用 IO 管腳 ： 500 個。 選用 TMS3206416TGLZ7 型號 DSP 的原因是： 該 DSP 運算能力強 ，并且集成了大量數(shù)字信號處理庫函數(shù)，能夠很好的承擔認知無線電終端 的 基帶 算法 任務 ； 同時，該 DSP 提供豐富的外部接口，方便實現(xiàn) DSP 和其他器件的數(shù)據(jù)和控制接口。 因此系統(tǒng)設計使用一塊 FPGA 完成 傳輸過程中 的 數(shù)據(jù) 緩存 及 處理。 基帶 處理 母板硬件 電路設計 與實現(xiàn) 基帶母板的主體框架 主要 包括三 塊 TI 公司高端 定點 DSP(TI TMS3206416TGLZ7)和 一 塊 Altera 公司高端 FPGA(Stratix II EP2S30F672C5)， 四塊子板擴展插槽，以及外圍的存儲芯片和電源模塊電路 。 基帶處理模塊是終端的核心 ，負責實現(xiàn)認知無線電的各種算法，也是終端中結構最復雜的部分，主要由 3 塊 DSP 和 1 塊 FPGA 組成 。 A /D D/A轉換器數(shù)字信號處理器（ DSP ）可編程邏輯器件（ P L D ）數(shù)字變頻器( DDCamp。 第 六 章是對論文工作的總結和展望。 對實驗系統(tǒng) 終端 的硬件平臺 設計方案 按基帶、中頻、射頻的順序 詳細展開闡述。 西安交通大學碩士學位論文 6 6） 從理論上 分析 研究 了 OFDM 信號 高 峰均比 問題對 認知無線電 實驗 系統(tǒng)的影響。 完成 終端 基帶 模塊 、中頻模塊 的原理圖 設計 、 PCB 圖 設計 ， 參與射頻模塊選型和調試 。 論文完成主要的工作如下： 1） 閱讀認知無線電相關文獻和資料，深入了解認知無線電發(fā)展歷史和研究前沿。 第二層復幀是 實驗系統(tǒng) 終端 DSP 數(shù)據(jù)處理的基本單元 ， 1 個復幀由 16 個OFDM 幀組成，長度為 200us/800us(對應 N=64/N=256)。 圖 12 信令幀結構 兩個 認知 用戶 間使用 業(yè)務 信道 和數(shù)據(jù)幀 進行 數(shù)據(jù)傳輸。在表 12 中， 對應室內環(huán)境，最大時延擴展小，多徑影響較弱， 設計 使用較少的子載波數(shù)，以降低 OFDM 調制解調算法的復雜度 和減小 OFDM 信號峰均功率比對實驗系統(tǒng)誤碼性能的影響 。 第一版和第二版 實驗系統(tǒng)工作參數(shù) 對比 如 表 11 所示。 認知無線電實驗網(wǎng)絡一 個小區(qū)的組成結構如 圖 11 所示。 下文中出現(xiàn)的“實驗系統(tǒng)”除特別注明外，均指第二版認知 無線電實驗系統(tǒng)。 第一版認知無線電 實驗系統(tǒng) 實現(xiàn) 了 一定距離內、空閑電視頻道上 的 點對點無線通信，通信終端 在靜默期 感知電視信號， 發(fā)現(xiàn)電視信號占用工作頻段后 發(fā)出通知信號，操作員 切換 終端工作頻率在 新的空閑 頻段 保持通信。 課題背景及 認知無線電實驗系統(tǒng)概述 目前對認知無線電的研究 仍 處于起步 發(fā)展 階段，很多 觀點沒有 形成 統(tǒng)一 認識 ，甚至爭議很大。 伯克利大學的研究人員 基于 BEE2 對 基于能量和基于循環(huán)平穩(wěn)特性的 頻譜 感知 技術和算法進行了實驗仿真和性能分析 [10]。 20xx 年 5月 MITRE 公司自主研發(fā)自適應頻譜無線電 (Adaptive Spectrum Radio, ASR)實驗床， 基于 該 實驗床 成功驗證了自適應頻譜 接入 的可行性 [8]。 20xx 年 5 月 FCC 明確支持 CR 技術 并修正美國的《電波法》， 給出 CR 在 電視 廣播頻段內 實現(xiàn)的建議標準 [5]。 認知無線電研究現(xiàn)狀 1999 年 Joseph Mitola 在軟件定義無線電 (Software Defined Radio, SDR)基礎上 提出認知無線電 (Cognitive Radio, CR)[2]。目前各個無線通信系統(tǒng)在 政府有關部門 的 授權 下使用各自的通信頻段和帶寬 。 ABSTRACT III Title: Improved Design and Implementation of Cognitive Radio Terminals and Research on Algorithm Reducing PAPR of OFDM Speciality: Information and Communication Engineering Applicant: Junping Luo Supervisor: Associate Prof. Xinmin Luo ABSTRACT? Cognitive radio is an intelligent technology used to improve the utilization of spectrum resource. It provides a novel solution for the contradiction between the inefficiency of spectrum management and the growing demand for spectrum resource. The research of CR has just begun. So a standardized and modular CR expermental system is designed by our project team in order to propose remarkable academic achivements and standards of CR. This thesis mainly focuses on design and implementation of hardware and software of CR terminals and the research on reducing PAPR of CR terminals. The thesis firstly presents the design and implementation of hardware of CR terminals. A novel hardware architecture of 3DSP+FPGA is proposed to provide a powerful baseband digital signal processing ability. A highspeed expanding slot connecting the baseband board and the IF boards is proposed to increase the data rate of CR expermental system. Then the thesis secondly presents the design and implementation of software framework of CR terminals. A realtime multitask software framework based on DSP/BIOS is proposed to improve the efficiency of DSP and meet the requirement of timing of all algorithms. Finally, a novel improved clipping algorithm is presented and implemented in CR terminals in order to solve the problem caused by high PAPR of transmitting signals. This algorithm has reduced PAPR efficiently and improved the BER performance of CR expermental system. The hardware and software of CR terminal presented in this thesis are already implemented and debugged. The results of debugging are presented at the last of the thesis. Now a new expermental work and correlative algorithms are being developing based on the CR terminals. KEY WORDS: Cognitive radio。論文 隨 后 針對 CR 實驗系統(tǒng)終端發(fā)送信號峰均比過高導致誤碼上升的問題 提出一種 新的 改進限幅算法并成功應用 于 CR 實驗系統(tǒng)，有效的降低了發(fā)送信號峰均比，提高了系統(tǒng)誤碼性能。 論文首先介紹 CR 實驗系統(tǒng) 終端硬件 的 設計 與實現(xiàn) 。 認知無線電終端的改進設計與實現(xiàn)及 OFDM 峰均比抑制算法的研究 Improved Design and Implementation of Cognitive Radio Terminals and Research on Algorithm Reducing PAPR of OFDM A thesis submitted to Xi’an Jiaotong University in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Engineering Science By Junping Luo (Information and Communication Engineering) Supervisor: Associate Prof. Xinmin Luo May 20xx 摘 要 I 論文題目： 認知 無線電 終端 的 改進 設計與實現(xiàn) 及 OFDM 峰均比抑制算法 的 研究 學科 專業(yè)： 信息與通信工程 申 請 人 ： 羅俊平 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 利用率的智能技術，為解決當前效率低下的頻譜管理方式與不斷增長的頻譜資源需求之間的矛盾提供了一種新的 途徑 。 提出基帶 處理母板和中頻子板、控制子板分離的結構設計方案，針對基帶 處理 母板提出 3DSP+FPGA 的硬件架構，為實驗系統(tǒng) 提供強大的 基帶 計算能力 ， 并且 設計了中頻子板和基帶 處理 母板高速通信擴展插槽，有效的提高 了 實驗系統(tǒng) 的 數(shù)據(jù)傳輸速率。 論文中設計的 CR 實驗 系統(tǒng)終端軟、硬件均已實現(xiàn)并調試成功，文中最后給出了調試結果。 CR terminal。這種靜態(tài)的無線頻譜管理方式，雖然可以簡單有效地避免不同無線通信系統(tǒng)間的相互干擾，但常常導致 頻譜利用率非常低 [1]。 其 基本思想是認知無線電系統(tǒng) 能夠 感知 周圍的 無線通信環(huán)境 ， 動態(tài)檢測和有效利用 已 被 分配但暫時未使用或者 未 完全使用的 頻譜 ， 根據(jù)一定的學習和決策算