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近些年,信息产业的快速发展,对移动通信的性能提出了更高的要求,使得长期演进(Long Term Evolution,LTE)移动通信系统始终备受通信行业的关注。5G网络作为国家大力倡导建设的新基建也与LTE密切相关。本文参考LTE物理层协议对宽带认知通信系统下行信道关键技术进行研究和系统实现。本文完成物理下行共享信道(Physical Downlink Shared Channel,PDSCH)Matlab浮点仿真链路的搭建,研究其性能并为完成基于数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)的下行链路给予性能对比。基于德州仪器公司型号为TMS 320C6670的多核DSP完成了宽带认知通信系统下行收发链路的搭建,与Matlab浮点链路性能对比相差0.5dB左右,验证了DSP定点链路实现的正确性;基于频域能量检测算法研究分析了存在LTE信号时干扰的干扰检测性能;设计了物理层与其它层之间的信息传递接口方案以及缓存过载处理方案,并对多核实现处理流程进行时序分析与优化,最后进行了视频通话分步测试检测了宽带认知通信系统搭建的正确性和完备性。论文对基于LTE的宽带认知通信系统物理层协议进行研究,对其时频域资源和下行关键信道进行详细分析,基于协议设计了PDSCH基站侧和用户侧的Matlab浮点仿真链路,传输模式分别设置为单端口、发射分集和空分复用,在高斯信道和瑞利信道下对仿真链路在不同调制方式和传输模式的情况下进行性能仿真,为DSP定点链路实现的正确性提供了性能参考。论文重点研究了基于DSP的宽带认知通信系统下行链路实现。论文对DSP平台AMC-2C6670和多核芯片TMS 320C6670进行了分析,并对DSP自带的应用于宽带认知通信系统DSP定点链路实现的协处理进行了研究和分析,包括比特级协处理器、维特比译码协处理器等等。论文基于DSP芯片完成了系统下行链路发送端和接收端的总体流程设计和模块化处理,重点研究了PDSCH模块的流程规划和其中涉及的相关算法,完成了系统下行链路性能测试,通过与对应的Matlab浮点链路的性能比较,得到了基于DSP搭建的宽带认知通信系统下行链路无误这一结论。论文基于频域能量算法对存在PDSCH信号时的单音、多音和窄带干扰的干扰检测性能进行了仿真和分析。论文对常见的干扰类型和干扰检测算法进行分析,对前向连续均值消除法(Forward Consecutive Mean Excision,FCME)进行了分析和研究并与连续均值消除法(Consecutive Mean Excision,CME)进行性能对比和优缺点分析,在干噪比较高时,FCME和CME性能基本一致,但是在低干噪比时,FCME性能略优于CME。论文对单音、多音和窄带干扰进行了模型建立并在存在PDSCH信号的情况下进行了干扰检测性能仿真和分析,相对于噪声,PDSCH信号的统计特性更接近于干扰信号,所以PDSCH信号的引入会恶化干扰检测性能。最后分析了频域能量算法中帧累加数对干扰检测性能的影响,帧累加数越大干扰检测性能越好。论文对宽带认知通信系统物理层与MAC层和FPGA的数据传输接口进行了设计与实现,并对层与层之间的数据缓存和过载处理进行了研究。论文对物理层下行各类信息状态切换进行了设计和实现,完成了从获取系统信息到进行业务数据处理的整体流程实现。论文还对DSP多核处理进行了时序分析和优化,对基站侧双核和三核流程处理时间进行对比和分析,对用户侧进行四核流程处理时间优化,使基站侧和用户侧各核处理每子帧时间均少于1ms。论文最后通过视频通话分步测试的方式对本文设计的宽带认知通信系统整体性和正确性进行了验证,视频通话服务器的接入证明了本文设计的通信系统链路完整且正确。论文最后对本文的工作及贡献进行了概括,并对宽带认知通信系统下行链路下一步工作和研究方向提出建议。