目录
0.1 前言 1
0.2 致谢 2
0.3 团队介绍 3
0.4 关于StrathSDR 4
0.5 关于UniversityofStrathclyde 5
0.7 关于编辑 5
0.8 章节作者 6
1 概述 9
1.1 软件定义无线电的来临 9
1.2 使用ZynqUltraScale+RFSoC的SDR 10
1.3 设计方法 12
1.4 如何使用这本书 12
1.5 相关工作和资源 13
1.6 章节组织 13
1.7 NotebookSetA 14
1.7.1 A.1.开始使用Jupyter 15
1.7.2 A.2.可视化和分析 16
1.7.3 A.3.PYNQ框架和RFSoC-PYNQ 17
1.7.4 A.4.overlays和硬件接口 18
2.1 无线电基础知识 20
2.1.1 基本无线电架构 20
2.1.2 调制和解调 21
2.1.3 通过无线电频谱的传输 22
2.3 SDR的动机：过去与现在 22
2.3.1 SDR概念的出现.......................................................................... 22
2.3.2 SDR项目和军事驱动.................................................................. 23
2.3.3 现代SDR应用............................................................................. 24
2.4.1 频谱分配..................................................................................... 25
2.4.2 传播和路径损耗......................................................................... 26
2.4.3 频谱协调..................................................................................... 27
2.4.4 频谱许可和法律使用................................................................. 27
2.5.1 固定频率分配............................................................................. 28
2.5.2 共享频谱..................................................................................... 28
2.5.3 动态频谱访问............................................................................. 28
2.6 无线通信标准......................................................................................... 29
2.6.1 无线标准..................................................................................... 29
2.6.2 标准是什么？............................................................................. 30
2.6.3 标准并非静态的！..................................................................... 30
2.6.4 专有方案..................................................................................... 31
2.6.5 SDR的作用.................................................................................. 32
2.7 SDR无线电处理...................................................................................... 32
2.7.1 混频和超混频............................................................................. 32
2.7.2 采样率的影响............................................................................. 33
2.7.3 数字实现的优点......................................................................... 35
2.8 关键无线电术语和参数......................................................................... 36
2.8.1 射频带宽（收发器）................................................................. 36
2.8.2 信号带宽..................................................................................... 36
2.8.3 调谐范围..................................................................................... 37
3 介绍ZynqUltraScale+RFSoC....................................................... 40
3.1 RFSoC作为SDR平台............................................................................... 40
3.1.1 RFSoC架构概述.......................................................................... 40
3.1.2 RFSoC单芯片解决方案与替代方案.......................................... 41
3.1.3 RFSoC亮点.................................................................................. 42
3.2 用于射频应用的系统级芯片................................................................. 43
3.2.1 AMDSoC的演进.......................................................................... 43
3.2.2 SoC系列的比较........................................................................... 44
3.3 ZynqUltraScale+RFSoC架构概览........................................................... 45
3.3.1 RFSoC设备.................................................................................. 45
3.3.2 处理系统..................................................................................... 47
3.3.3 可编程逻辑................................................................................. 49
3.3.4 RF数据转换器............................................................................. 52
3.3.5 SD-FEC块.................................................................................... 56
3.3.6 RFSoCDFE架构和特殊功能....................................................... 57
3.4.1 开发板概述................................................................................. 59
3.4.2 插件卡......................................................................................... 61
3.4.3 电信加速卡................................................................................. 63
3.4.4 学术板......................................................................................... 64
3.5 关键特性和能力..................................................................................... 65
3.5.1 多GSps采样................................................................................. 65
3.5.2 超采样率..................................................................................... 66
3.5.3 多通道......................................................................................... 67
3.5.4 灵活的SDR设计......................................................................... 68
3.5.5 功耗效率..................................................................................... 69
4 DSP基础........................................................................................ 72
4.1.1 选择采样频率............................................................................. 73
4.1.2 信号频率范围术语..................................................................... 74
4.1.3 奈奎斯特采样定理..................................................................... 75
4.1.4 奈奎斯特区域和混叠................................................................. 75
4.1.5 采样抖动..................................................................................... 77
4.2.1 量化过程..................................................................................... 78
4.2.2 量化误差..................................................................................... 79
4.2.3 量化噪声..................................................................................... 81
4.2.4 周期性信号和频率尖刺............................................................. 82
4.3 时间和频率域......................................................................................... 83
4.4.1 无符号固定点格式..................................................................... 84
4.4.2 二进制补码（有符号固定点）格式......................................... 85
4.4.3 词长增长..................................................................................... 85
4.5.1 滤波器响应类型......................................................................... 86
4.5.2 模拟和数字滤波器..................................................................... 87
4.5.3 滤波器幅度响应特性................................................................. 87
4.5.4 无限和有限脉冲响应滤波器..................................................... 89
4.5.5 Z域滤波器表示............................................................................ 91
4.5.6 数字滤波器设计......................................................................... 92
4.5.7 FIR滤波器实现............................................................................ 93
4.5.8 滤波器设计的权衡..................................................................... 94
4.6 模拟-数字接口........................................................................................ 96
4.6.1 模拟到数字转换......................................................................... 96
4.6.2 数字到模拟转换......................................................................... 97
4.6.3 上奈奎斯特区............................................................................. 99
4.7.1 多速率处理的动机................................................................... 100
4.7.2 过采样的ADC和DAC.............................................................. 101
4.7.3 降采样....................................................................................... 102
4.7.4 插值........................................................................................... 103
4.7.5 半带和L带滤波器..................................................................... 105
4.7.6 降采样和插值级联................................................................... 107
4.7.7 级联积分梳（CIC）滤波器..................................................... 110
4.7.8 重采样和其他多速率操作....................................................... 111
4.9 NotebookSetB：DSP基础................................................................... 112
4.9.1 B.1.采样..................................................................................... 112
4.9.2 B.2.量化..................................................................................... 113
4.9.3 B.3.ADC和DAC......................................................................... 113
B.4. 过滤和滤波器设计................................................................. 114
5 频谱分析.................................................................................... 116
5.1 傅立叶定理........................................................................................... 116
5.1.1 方波的傅立叶级数................................................................... 117
5.1.2 傅立叶级数系数....................................................................... 119
5.1.3 时间，频率和谐波................................................................... 122
5.1.4 欧拉公式................................................................................... 124
5.1.5 复数傅立叶级数....................................................................... 126
5.1.6 正频率和负频率....................................................................... 127
5.2 理解傅立叶变换................................................................................... 129
5.2.1 连续频率................................................................................... 129
5.2.2 傅立叶变换............................................................................... 131
5.2.3 傅立叶逆变换........................................................................... 132
5.3 离散傅立叶变换................................................................................... 133
5.3.1 离散傅立叶变换公式............................................................... 133
5.3.2 更深入地了解DFT.................................................................... 134
5.3.3 振幅和相位............................................................................... 139
5.3.4 对称性和周期性....................................................................... 140
5.3.5 规范化....................................................................................... 141
5.3.6 幅度，功率，和对数刻度....................................................... 142
5.3.7 频率分箱................................................................................... 144
5.3.8 逆离散傅立叶变换................................................................... 145
5.3.9 频谱泄露................................................................................... 146
5.3.10 窗函数..................................................................................... 148
5.3.11 削波损失................................................................................. 153
5.3.12 零填充..................................................................................... 154
5.4 快速傅立叶变换................................................................................... 156
5.4.1 Danielson-Lanczos引理.............................................................. 156
5.4.2 时间抽取法............................................................................... 159
5.4.3 一个FFT示例............................................................................ 161
5.4.4 FFT算法和架构......................................................................... 162
5.5 短时傅里叶变换................................................................................... 162
5.5.1 短时傅里叶变换的线性调频信号........................................... 163
5.5.2 时间与频率分辨率................................................................... 164
5.7 NotebookSetC：使用RFSoC探索频谱................................................ 165
5.7.1 C.1.探索频谱.............................................................................. 165
5.7.2 C.2.RFSoC频谱分析器.............................................................. 166
5.7.3 C.3.额外的频谱分析notebook................................................. 169
6 无线通信原理............................................................................. 170
6.1 通信系统的分层模型........................................................................... 170
6.1.1 开放系统互联（OSI）模型..................................................... 170
6.1.2 TCP/IP模型................................................................................ 172
6.1.3 通信协议栈............................................................................... 174
6.1.4 SDR通信栈的实现.................................................................... 177
6.2 无线物理层........................................................................................... 179
6.3 基带调制（位到符号）....................................................................... 180
6.3.1 正交调制和符号空间维度....................................................... 181
6.3.2 振幅移位键控（ASK）............................................................ 182
6.3.3 正交幅度调制（QAM）.......................................................... 183
6.3.4 相位移位键控（PSK）............................................................. 185
6.3.5 其他调制方案........................................................................... 186
6.4 基带解调（符号到比特）................................................................... 187
6.4.1 符号决策................................................................................... 187
6.4.2 加性白噪声（AWGN）信道................................................... 188
6.4.3 误差矢量幅度（EVM）.......................................................... 190
6.4.4 比特错误率（BER）................................................................ 191
6.5 无线电信道........................................................................................... 192
6.5.1 信道效应................................................................................... 192
6.5.2 缓解技术................................................................................... 197
6.6 脉冲整形和匹配滤波........................................................................... 199
6.6.1 符号作为脉冲........................................................................... 199
6.6.2 脉冲整形要求和实现............................................................... 199
6.6.3 平方根升余弦匹配滤波........................................................... 200
6.6.4 最大效应点............................................................................... 201
6.7 比特错误率（BER）分析.................................................................... 202
6.9 NotebookSetD：无线通信基础知识................................................... 204
6.9.1 D.1.基带调制方案...................................................................... 204
6.9.2 D.2.噪声和错误.......................................................................... 204
6.9.3 D.3.脉冲整形和匹配过滤.......................................................... 205
7 正交调制和复指数...................................................................... 207
7.1.1 模拟和数字信号....................................................................... 207
7.1.2 实数和复数信号....................................................................... 207
7.1.3 欧拉公式................................................................................... 208
7.1.4 使用复数谱在频域中查看实信号........................................... 209
7.2 振幅调制和解调................................................................................... 215
7.2.1 双边带抑制载波振幅调制（DSB-SCAM）........................... 216
7.2.2 振幅解调................................................................................... 217
7.2.3 具有相位误差的振幅解调....................................................... 219
7.3 正交幅度调制和解调........................................................................... 220
7.3.1 正交调制的三角形式表示....................................................... 220
7.3.2 正交解调的三角形式表示....................................................... 221
7.3.3 带相移的正交解调................................................................... 223
7.4 使用复数表示的正交调制和解调....................................................... 225
7.4.1 使用复数指数表示的正交调制............................................... 225
7.4.2 使用复数指数表示的正交解调............................................... 226
7.5 复指数解调的频谱表示....................................................................... 229
7.5.1 通带到复基带的简单数学示例............................................... 230
7.6 接收频率偏移误差和校正................................................................... 232
7.7 正交与复数调制器的等价性............................................................... 235
7.7.1 使用RFSoC射频数据转换器的复数和实数I/O...................... 235
7.9 NotebookSetE：复频域....................................................................... 237
7.9.1 E.1.幅度调制.............................................................................. 237
7.9.2 E.2.正交幅度调制...................................................................... 238
7.9.3 E.3.复数正交幅度调制.............................................................. 239
8 软件定义无线电（SDR）架构................................................... 241
8.1 历代SDR架构........................................................................................ 241
8.1.1 基带采样/模拟IF基带采样SDR（1990年代）....................... 241
8.1.2 数字IF采样SDR（2000年代）................................................ 242
8.1.3 基带采样SDR配有可调RF（2010年代）.............................. 243
8.1.4 直接射频SDR（几乎全数字）（2020年代）......................... 244
8.2 多输入，多输出（MIMO）................................................................ 245
8.3 数字基带阶段....................................................................................... 246
8.3.1 接收路径................................................................................... 246
8.3.2 发送路径................................................................................... 251
8.4 数字上下转换....................................................................................... 253
8.4.1 数字下转换器（DDC）........................................................... 253
8.4.2 数字上转换器（DUC）........................................................... 259
8.4.3 其他滤波器类型....................................................................... 260
8.5 前端模拟信号调节和天线................................................................... 260
8.5.1 信号调节................................................................................... 261
8.5.2 天线........................................................................................... 261
9 射频数据转换器：模拟到数字................................................... 264
9.1 模拟到数字转换................................................................................... 264
9.2 射频频率的ADCs................................................................................. 264
9.2.1 第一奈奎斯特区....................................................................... 265
9.2.2 第二奈奎斯特区及以上........................................................... 266
9.2.3 模拟带通滤波器....................................................................... 267
9.3 RFSoC上的RF-ADCs............................................................................ 268
9.3.1 RFSoC设备家族........................................................................ 268
9.3.2 RF-ADCtile层次结构............................................................. 269
9.3.3 交错因子................................................................................... 270
9.3.4 RF-ADCtile组成..................................................................... 271
9.4 RF-ADC处理阶段：数字复数混频器................................................. 274
9.4.1 粗糙混频器和旁路模式........................................................... 275
9.4.2 精细混频器............................................................................... 276
9.5 RF-ADC处理阶段：可编程抽取器..................................................... 277
9.5.1 Gen1和2抽取.............................................................................. 277
9.5.2 Gen3抽取................................................................................... 282
9.6 RF-ADC操作原理................................................................................. 284
9.6.1 实数信号架构........................................................................... 284
9.6.2 复信号架构............................................................................... 286
9.6.3 操作模式................................................................................... 287
9.6.4 接收多个频带........................................................................... 287
9.6.5 多tile同步............................................................................... 289
9.6.6 实际情况中的奈奎斯特区域................................................... 289
9.7 设计工具支持....................................................................................... 290
9.7.1 RF-ADCtile配置..................................................................... 292
9.7.2 RF-ADC时钟配置..................................................................... 294
10 射频数据转换器：接收器架构示例.......................................... 297
10.1 示例1：奈奎斯特区域1，直接射频................................................. 297
10.1.1 等效的正交混频器和复数混频器架构................................. 298
10.1.2 将目标射频信号混频到复数基带......................................... 300
10.1.3 混频器输出的降采样用于PL（可编程逻辑）阶段............. 300
10.1.4 反转接收频率带..................................................................... 301
10.2 示例2：奈奎斯特Zone2，直接射频................................................. 301
10.2.1 选择奈奎斯特Zone2的带通滤波器....................................... 301
10.2.2 将目标射频信号混频至复数基带......................................... 302
10.2.3 混频器输出的下采样用于PL（可编程逻辑）阶段............. 303
10.3 示例3：奈奎斯特区域1，模拟中频阶段......................................... 304
10.3.1 模拟混频到RF-ADC范围内的IF（中频）........................... 304
10.3.2 在奈奎斯特区域1中对中心在IF的感兴趣信号进行采样.... 306
10.3.3 混频器输出的可编程逻辑（PL）阶段的降采样.................. 306
10.4 示例4：I/Q混频器到模拟基带和采样.............................................. 307
10.4.1 正交模拟混频到模拟IF和基带采样...................................... 308
10.4.2 失配和模拟校正选项............................................................. 309
10.5 示例5：自定义架构........................................................................... 310
10.5.1 RF-ADC可编程抽取器vs.自定义抽取器............................... 310
11 射频数据转换器：数字到模拟.................................................. 313
11.1 数字到模拟转换回顾......................................................................... 313
11.2 射频频率的DACs............................................................................... 315
11.2.1 普通模式和混合模式............................................................. 315
11.2.2 逆正弦滤波器......................................................................... 317
11.3 RFSoC上的RF-DAC............................................................................ 318
11.3.1 RF-DACtile等级结构........................................................... 319
11.3.2 RF-DACtile组成................................................................... 319
11.4 RF-DAC处理阶段：可编程插值器................................................... 322
11.4.1 Gen1/Gen2插值链.................................................................... 323
11.4.2 Gen3插值链............................................................................. 323
11.5 RF-DAC处理阶段：数字复数混频器............................................... 325
11.5.1 粗混频器和旁路..................................................................... 326
11.5.2 精细混频器............................................................................. 326
11.6 RF-DAC处理阶段：镜像抑制（IMR）滤波器................................ 327
11.7 RF-DAC运作原理............................................................................... 328
11.7.1 实信号架构............................................................................. 328
11.7.2 复信号架构............................................................................. 329
11.7.3 运行模式................................................................................. 330
11.7.4 多波段传输............................................................................. 330
11.7.5 现实世界中的奈奎斯特区..................................................... 331
11.8 设计工具支持..................................................................................... 333
11.8.1 RF-DACtile配置概述........................................................... 333
11.8.2 常见RF-DACtile配置选项.................................................. 333
11.8.3 单个RF-DAC配置选项.......................................................... 334
12 射频数据转换器：性能参数和频率规划................................... 337
12.1 噪声和杂散发射................................................................................. 337
12.1.1 数据转换器噪声..................................................................... 337
12.1.2 谐波失真................................................................................. 338
12.1.3 ADC交叉失真.......................................................................... 339
12.1.4 时钟失真................................................................................. 341
12.1.5 有限带宽信号的杂散发射..................................................... 341
12.2 传统数据转换器特性......................................................................... 342
12.2.1 无杂散动态范围（SFDR）................................................... 342
12.2.2 信噪比..................................................................................... 343
12.2.3 信噪失真比............................................................................. 345
12.2.4 有效位数................................................................................. 345
12.2.5 传统度量的局限性................................................................. 345
12.3.1 混叠效应................................................................................. 346
12.3.2 数字下变频器（DDC）的影响............................................. 347
12.3.3 滤波以消除杂散..................................................................... 350
12.3.4 规划频谱................................................................................. 352
12.4 RF-采样数据转换器特性.................................................................... 355
12.4.1 噪声谱密度............................................................................. 355
12.4.2 两音互调失真......................................................................... 356
12.4.3 相邻信道泄漏比..................................................................... 357
12.6 NotebookSetF:频率规划.................................................................... 358
12.6.1 F.1.频率规划简介.................................................................... 359
12.6.2 F.2.RFSoC频率规划器............................................................. 360
13 RFSOCSDR的设计工具和工作流程........................................... 362
13.1 高级设计流程..................................................................................... 362
13.2 可编程逻辑（PL）设计..................................................................... 363
13.2.1 VivadoIPIntegrator.................................................................... 364
13.2.2 AXI接口用于IPIntegrator........................................................ 366
13.2.3 知识产权（IP）核心和库...................................................... 367
13.2.4 自定义IP创建的工具和方法.................................................. 368
13.2.5 Vivado硬件设计...................................................................... 370
13.2.6 IP核心对于硬化资源............................................................... 372
13.3 处理系统（PS）设计......................................................................... 374
13.3.1 软件堆栈................................................................................. 374
13.3.2 同步多处理（SMP）和异步多处理（AMP）..................... 376
13.3.3 工具......................................................................................... 377
13.4 硬件-软件共设计................................................................................ 381
13.4.1 硬件-软件共设计中的Vivado工作流..................................... 381
13.4.2 备选的共设计工具................................................................. 382
13.5 动态函数交换（DFX）...................................................................... 383
13.5.1 DFX操作.................................................................................. 384
13.5.2 安全性和IP保护...................................................................... 384
13.5.3 DFX的优势.............................................................................. 385
13.6 时钟、时序和采样率......................................................................... 385
13.6.1 AXI4协议时钟......................................................................... 385
13.6.2 射频数据转换器时钟和采样率............................................. 386
13.6.3 最大PL时钟速率.................................................................... 388
13.6.4 超采样率（SSR）................................................................... 389
13.7 天线，滤波器和放大器..................................................................... 390
13.7.1 天线......................................................................................... 391
13.7.2 放大器..................................................................................... 392
13.7.3 外部滤波................................................................................. 392
13.8 PYNQ上RFSoC的SDR设计流程........................................................ 392
13.8.1 初始设计过程......................................................................... 392
13.8.2 自定义IP的开发...................................................................... 394
13.8.3 将自定义IP集成到Vivado中，并进行硬件系统设计.......... 395
13.8.4 PS软件的开发.......................................................................... 396
13.8.5 调试......................................................................................... 396
13.8.6 项目完成................................................................................. 397
13.8.7 进一步的机会......................................................................... 397
13.10 NotebookSetG：RFSoC无线电演示器........................................... 398
13.10.1 G.1.无线电系统...................................................................... 398
13.10.2 G.2.观察无线电管线.............................................................. 399
13.10.3 G.3.发送和接收："HelloWorld!".......................................... 400
14 前向纠错................................................................................... 402
14.2 前向纠错（FEC）的原理.................................................................. 403
14.6 BCJR，LogMAP和MaxLogMAP算法............................................... 417
14.6.1 BCJR算法................................................................................. 417
14.6.2 对数MAP和最大对数MAP算法............................................ 421
14.7 卷积码的性能..................................................................................... 422
14.8 对于衰落信道的前向纠错编码......................................................... 424
14.10.1 编码....................................................................................... 431
14.10.2 解码....................................................................................... 433
14.10.3 LDPC码在5GNR标准中的应用........................................... 437
14.11 章节总结........................................................................................... 439
15 实用SD-FEC设计...................................................................... 441
15.1 SD-FEC块和IP核................................................................................. 441
15.2.1 LDPC码.................................................................................... 443
15.2.2 编码器配置............................................................................. 446
15.2.3 SD-FEC控制器........................................................................ 447
15.2.4 符号映射（基带调制）......................................................... 449
15.2.5 AWGN信道.............................................................................. 452
15.2.6 对数似然比（软解调）......................................................... 454
15.2.7 解码器配置............................................................................. 456
15.2.8 Rx数据包创建器..................................................................... 456
15.2.9 Vivado块设计.......................................................................... 457
15.3 运行时PYNQ交互............................................................................... 457
15.5 NotebookSetH：前向错误校正......................................................... 464
15.5.1 H.1.FEC基本原理.................................................................... 465
15.5.2 H.2.使用硬化SD-FEC模块进行编码..................................... 465
15.5.3 H.3.通信信道模拟.................................................................... 466
15.5.4 H.4.使用硬化FEC模块进行解码............................................ 466
15.5.5 H.5.比特错误率和分析............................................................ 467
16 OFDM：正交频分复用.............................................................. 468
16.1 OFDM的动机....................................................................................... 469
16.2 多载波调制......................................................................................... 474
16.3.1 OFDM调制和解调................................................................... 476
16.3.2 循环前缀................................................................................. 479
16.4 OFDM发射器....................................................................................... 483
16.5 OFDM的损伤....................................................................................... 485
16.5.1 时偏......................................................................................... 485
16.5.2 载波频率偏移......................................................................... 486
16.5.3 残余频率偏移和相位噪声..................................................... 486
16.5.4 采样频率偏移......................................................................... 487
16.6 OFDM接收器....................................................................................... 487
16.6.1 时间同步................................................................................. 488
16.6.2 频率同步................................................................................. 491
16.6.3 信道估计和均衡..................................................................... 492
16.6.4 相位跟踪................................................................................. 493
16.8 NotebookSetI：实用的OFDM设计.................................................. 495
16.8.1 I.1.OFDM基础......................................................................... 495
16.8.2 I.2.信道估计和均衡................................................................. 495
16.8.3 I.3.RFSoCOFDM收发器......................................................... 496
17 RFSoC在蜂窝网络中的应用...................................................... 498
17.1 4G/5G无线接入网络（RAN）简介................................................... 498
17.1.1 传统的4G/5G基站.................................................................. 499
17.1.2 4G和5G网络技术.................................................................... 501
17.2 演变到4G/5GOpenRAN网络............................................................. 501
17.2.1 OpenRAN架构......................................................................... 502
17.2.2 OpenRAN分割......................................................................... 504
17.2.3 分散的RAN：OpenRAN分割7.2的动机............................... 504
17.3 用于蜂窝网络应用的RFSoC产品..................................................... 506
17.3.1 RFSoCDFE用于RRH和RU应用............................................. 507
17.3.2 RFSoCTelco加速卡用于vBBU和vDU................................... 512
17.3.3 功率和热量考虑..................................................................... 514
18 MIMO和波束成形..................................................................... 516
18.1 MIMO系统简介................................................................................... 516
18.2 空间复用和空间多样性..................................................................... 517
18.3 MIMO信道表示................................................................................... 518
18.4 接收器处理技术................................................................................. 519
18.4.1 切换多样性............................................................................. 519
18.4.2 零强迫..................................................................................... 520
18.4.3 线性最小均方误差（L-MMSE）.......................................... 520
18.4.4 其他接收器处理技术............................................................. 521
18.5 发送器处理......................................................................................... 521
18.5.1 零强迫..................................................................................... 521
18.5.2 奇异值分解............................................................................. 522
18.6 MIMO性能指标................................................................................... 522
18.6.1 秩指示器................................................................................. 523
18.6.2 条件数..................................................................................... 523
18.7.1 MIMOOFDM........................................................................... 523
18.7.2 大规模MIMO.......................................................................... 524
18.7.3 单用户MIMO和多用户MIMO............................................... 525
18.8 相控阵波束形成器............................................................................. 526
18.8.1 天线定向性............................................................................. 526
18.8.2 阵列天线................................................................................. 527
18.8.3 相控阵天线............................................................................. 528
18.8.4 相控阵天线定位..................................................................... 529
18.8.5 被动和主动天线阵列............................................................. 531
18.9 波束形成技术..................................................................................... 533
18.9.1 模拟波束形成......................................................................... 533
18.9.2 数字波束形成......................................................................... 533
18.9.3 混合波束形成......................................................................... 535
18.10 波束形成实施................................................................................... 535
18.10.1 常规波束形成....................................................................... 535
18.10.2 自适应波束形成................................................................... 538
18.10.3 自适应波束形成示例........................................................... 539
18.10.4 QR分解实现........................................................................... 541
18.11 RFSoC对MIMO和波束形成的支持................................................. 544
18.12 章节总结........................................................................................... 545
19 动态频谱访问和认知无线电..................................................... 546
19.1.1 频谱管理的层次结构............................................................. 546
19.1.2 频谱分配................................................................................. 547
19.1.3 频谱许可................................................................................. 547
19.1.4 频谱工程................................................................................. 548
19.1.5 通过频谱共享提高频谱利用率............................................. 548
19.2 动态频谱接入（DSA）...................................................................... 549
19.2.1 “动态vs静态”和“自动vs手动”...................................... 550
19.2.2 DSA法规.................................................................................. 551
19.2.3 DSA框架.................................................................................. 552
19.3 实践中的DSA框架............................................................................. 553
19.3.1 电视白空间............................................................................. 553
19.3.2 公民广播无线电服务（CBRS）........................................... 555
19.4 部署完全动态频谱接入..................................................................... 557
19.4.1 软件定义无线电用于动态频谱接入..................................... 557
19.4.2 认知无线电............................................................................. 558
19.4.3 智能无线电............................................................................. 561
19.5 推进DSA网络...................................................................................... 569
19.5.1 监督学习、无监督学习和强化学习..................................... 570
19.5.2 在提高DSA中机器学习的应用............................................. 574
19.5.3 网络管理中的机器学习挑战................................................. 575
20 参考文献................................................................................... 577