【摘 要】
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在认知无线电的背景下,NC-OFDM通信系统成为了最具有发展前景的通信体制,它不仅具有传统OFDM通信系统的优点,还具有整合非连续频谱资源进行数据传输的特点,这也使其成为一种有效的抗干扰手段。本文重点研究了NC-OFDM系统中的同步技术,为了在干扰环境中部分子带可用时仍能够进行正常的数据传输,提出了一种基于非连续ZC序列的同步算法,并基于NI-USRP平台采用Lab VIEW FPGA编程方式进行
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在认知无线电的背景下,NC-OFDM通信系统成为了最具有发展前景的通信体制,它不仅具有传统OFDM通信系统的优点,还具有整合非连续频谱资源进行数据传输的特点,这也使其成为一种有效的抗干扰手段。本文重点研究了NC-OFDM系统中的同步技术,为了在干扰环境中部分子带可用时仍能够进行正常的数据传输,提出了一种基于非连续ZC序列的同步算法,并基于NI-USRP平台采用Lab VIEW FPGA编程方式进行了实现和性能测试。本文第二章介绍了信道模型以及瞄准式窄带干扰、部分带噪声干扰和多音干扰等典型干扰样式;阐述了NC-OFDM系统原理,设计了系统参数以及帧格式;提出了基于非连续ZC序列的同步方案,分析了同步序列的选取方式,并给出了同步序列结构设计。本文第三章研究了基于非连续ZC序列的NC-OFDM系统同步技术,旨在当NC-OFDM系统中有90%子带被干扰时,仍能满足系统可靠的同步性能。首先提出了一种基于非连续ZC序列的定时同步算法,给出了其同步捕获和定时估计原理,分析了同步捕获性能和定时同步性能,仿真结果表明:在AWGN信道和EVA衰落信道下,当有90%子带被干扰时,在Es N0分别为3d B和14d B时捕获概率大于99%,虚警概率小于10-3;本章还研究了基于DFT插值的频偏估计算法,可对（7）-fs 2,f s2（8）范围内的频偏进行有效估计,仿真结果表明:AWGN信道无干扰环境下,频偏估计的NRMSE性能几乎接近克拉美罗界,当有90%子带被干扰时,频偏估计的NRMSE性能与克拉美罗界相差1d B左右;它们均在SNR?2d B时,NRMSE＜10-3。本文第四章给出了基于NI USRP平台的NC-OFDM同步链路实现方案。首先介绍了USRP平台XC7K410T芯片的FPGA内部结构与资源,简述了采用Lab VIEW FPGA对其进行开发的方式。接着重点给出了所研究的同步算法实现方案,对于定时同步,主要给出了滑动相关运算、平均功率运算、峰值捕获以及定时输出的实现方法;对于频率同步,主要给出了寻找最大频点、计算插值器以及采用DDS IP核进行频偏补偿的实现方法。最后,基于USRP平台对设计的同步算法进行了同步性能的实际测试。实测结果表明,无干扰环境下同步捕获性能实测与仿真相差1d B左右,频偏估计性能相差0.6d B;干扰环境下,同步捕获性能实测与仿真相差1～2d B左右,频偏估计性能相差1d B左右,差异来源于浮点与定点之间的精度差异以及器件带来的误差。
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