随着科技的迅猛发展和人们对无线通信的极大需求,无线通信技术取得了突飞猛进的发展。相比飞速发展的陆地通信,航空通信的发展还处于比较落后的状态,亟需提高航空通信的速率、可靠性和抗干扰能力。本文基于非连续正交频分复用(Non-Contiguous Orthogonal Frequency Division Multiplexing,NC-OFDM)技术,利用频谱感知结果,在FPGA(Field Programmable Gate Array)中实现频谱自适应的通信波形生成和接收的关键技术。论文第一章简要介绍了本文的研究意义和多载波技术,在介绍OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术的基础上,分析了将NC-OFDM应用于频谱自适应系统的可能性。论文第二章对链路模型和系统开发平台进行简要介绍,首先从功能和原理两方面对链路中的各个模块进行了描述。接下来介绍了开发平台中的基带板和射频板。基带板中包含2个TI 2C6670 DSP(Digital Signal Processor)和2两块Xilinx FPGA,其中DSP主要完成编译码、交织和加扰,FPGA则实现收发机的数字基带的信号处理。射频板将基带数据加载到高频载波上,同时对收发信号进行滤波处理。论文第三章对频谱自适应多载波波形的收发关键技术进行了分析,详细描述了这些技术的FPGA实现。在波形发送关键技术实现部分,主要描述数据映射、CCSK(Cyclic Code Shift Keying)调制、导引符号生成、OFDM调制、同步序列生成、带外抑制和组帧、PAPR(Peak to Average Power Ratio)抑制的FPGA实现;在波形接收关键技术实现部分,描述了同步、解帧和干扰抑制、OFDM解调、信道估计、16QAM(Quadrature Amptitude Modulation)软解调和CCSK硬解调的FPGA实现。论文第四章介绍平台开发中使用的SRIO(Serial Rapid Input/Output)和CPRI(Common Public Radio Interface)接口协议,同时给出SRIO接口和CPRI接口的实现方式。SRIO接口的实现采用了Xilinx的rio_wrapper解决方案,通过实现SRIO逻辑层的SWRITE和DOORBELL两种数据传输模式,实现SRIO接口的数据传输。CPRI接口实现则采用CPRI核,根据链路速率和接口速率,采用向下兼容映射方式把要发送的基带I/Q(In-phase/Quadranture)数据映射到CPRI接口的基本帧中,同时把接收基本帧中的数据反映射为基带数据,实现基带板与射频板的通信。第五章对关键模块FPGA实现和整体链路进行性能测试。首先对频偏估计模块进行了性能测试,测试数据表明:频偏估计模块在系统工作点能够非常精确的估计出频偏值,满足大频偏的巡航场景下的频偏估计要求。通过PAPR模块的测试,表明PAPR抑制模块能够有效的抑制发送信号PAPR值,能够满足系统PAPR要求。进一步,利用信道仿真器模拟高斯信道和巡航信道,测试两种信道下的性能;同时测试了添加20%的部分带干扰下的链路性能。通过与仿真结果比较,验证实现的正确性。最后联合DSP实现的turbo编译码进行全链路的测试,结果表明系统具有良好的传输性能,且满足满足航空通信的需求。第六章为全文总结,并提出了工作展望与方向。