第1章 软件无线电与认知无线电概述

第1期2008年2月中国电子科学研究院学报J o u r n a l o f C A E I TV o l .3N o .1F e b .2008收稿日期:2007-10-14 修订日期:2007-11-15综　述从软件无线电到认知无线电,走向终极无线电———无线通信发展展望杨小牛(中国电子科技集团公司第36研究所,浙江嘉兴　314033)摘　要:介绍软件无线电三种基本结构及认知无线电基本概念的基础上,提出了基于电子侦察原理的一种新的认知无线电实现架构及其对应的认知循环过程。

同时,针对认知无线电存在的问题,提出了基于盲源分离的认知无线电———终极无线电(u l t i m a t e r a d i o )的新概念,并对其实现的可行性进行了初步的分析讨论。

关键词:软件无线电;认知无线电;终极无线电中图分类号:T N 91 文献标识码:A 文章编号:1673-5692(2008)01-001-07S o f t w a r e R a d i o ,C o g n i t i v e R a d i o a n d U l t i m a t e R a d i o—AP r o s p e c t o f Wi r e l e s s C o m m u n i c a t i o nY A N GX i a o -n i u(T h e 36t hR e s e a r c hI n s t i t u t e o f C E T C ,Z h e j i a n g J i a x i n g 314033,C h i n a )A b s t r a c t :T h r o u g h a r e v i e wa n d o u t l o o k o f t h r e e b a s i c s t r u c t u r e s o f s o f t w a r e r a d i o (S R )p r o p o s e d b y t h e a u t h o r a n d t h e f u n d a m e n t a l c o n c e p t o f C o g n i t i v e R a d i o (C R ),t h e p a p e r p r e s e n t s a n e wf r a m e w o r k o f C Ra n d i t s c o r r e s p o n d i n g c o g n i t i v e c y c l eb a s e do nt h e p r i nc i p l e o f e l e c t r o n i c r e c o n n a i s s a n c e .F u r t h e r m o r e ,f a c ed w i t h t he e x i s t i n g p r o b l e m s of C R ,t h e a u t h o r p u t s f o r w a r dan e w c o n c e p t o f S R -U l t i m a t e R a d i o (U R )b a s e d o n t h e t h e o r y o f b l i n d s o u r c e s e p a r a t i o n (B S S ).T h e f e a s i b i l i t y o f r e a l i z i ng U Ri s a l s o d i s -c u s s e d .K e y w o r d s :s o f t w a r e r a d i o ;c o g n i t i v e r a d i o ;u l t i m a t e r a d i o0　引　言信息化社会发展到今天,人类社会已离不开通信,尤其是无线移动通信(如G S M 、C D M A 手机)的普及程度在几年前是不可想像的,各种新的通信手段、通信体制的出现为人们的生活、工作带来了极大的便利。

《软件无线电》课程论文题目认知无线电院系学生学号专业班级目录摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41 软件认知无线电的体系结构．．．．．．．．．．．．．．．52 软件无线电数字处理的权衡．．．．．．．．．．．．．．．63 SDR的软件结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．94 结语．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 5参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10【摘要】软件无线电设备是未来十年电信产业朝着基于IP的网络、在一个混合层次结构的自组网络环境下提供全球无缝无线接入的关键。

主要介绍了软件无线电的体系结构、微处理器的选择和软件结构。

【关键词】软件无线电；可重配置；可重编程【Abstract】 The progress of telecommunications in the next decade will be characterized by the convergence towards an IP-based core network providing ubiquitous seamless access in an hierarchical and hybrid self'-organizing network environment. The key to facilitate this convergence on the access side is the Reconfigurable Software Defined Radio (SDR) equipment. The article outlines and describes the SDR Architecture, and focuses on the choice of microprocessors and Software Architecture.【Key words】Software Defined Radio(SDR); reconfigurability; reprogrammable引言未来十年电信产业将朝着基于IP的网络发展，在一个混合层次结构的自组网络环境下提供全球无缝无线接入。

软件无线电技术主讲人：赵利zhaoli@桂林电子科技大学信息与通信学院1软件无线电的基本概念传统的电子设备： 电脑的多媒体应用：2软件无线电的基本概念（续1） 传统的无线电设备： 软件无线电应用：3软件无线电的基本概念（续2） 软件无线电的主要特征：¾通用的软硬件统一平台；¾开放性体系结构；¾可重配置的灵活加载机制；¾以数字信号处理技术为核心；¾RF-end + ADC + FPGA + DSP组织结构。

4软件无线电的基本概念（续3） 无线电技术的发展阶段：¾模拟无线电：采用模拟电子技术（硬件）¾数字无线电：采用数字电子技术（硬件+控制软件）¾软件无线电：通用的统一无线平台（硬件+信号处理软件）¾认知无线电：感知+ 认知+ 决策（智能性）5课程体系（概述性）：¾（建立）软件无线电基本概念，¾（理解）软件无线电体系结构，¾（了解）软件无线电理论基础，¾（掌握）软件无线电工程实现。

参考书目：¾杨小牛等编著. 软件无线电原理与应用. 北京：电子工业出版社，2002年¾粟欣等.编著. 软件无线电原理与技术. 北京：人民邮电出版社，2010年¾C.Richard Johnson Jr. 等著，潘译.软件无线电.北京：机械工业出版社，2007年6第一章软件无线电概述无线电技术的发展历程软件无线电的由来软件无线电的研究内容软件无线电的发展概况7§1.1 无线电技术的发展历程通信是伴随人类进步的推动力♦200多年以前古代文明，人类已经进行做大量远距离通信的探索，例如：远古的烽火台89电的发明推动现代通信诞生电的发现与现代通信Benjamin Franklin(1706-1790)Michael Faraday (1791-1867）Samuel Morse (1791-1872)Alexander Graham BellThomas Edison's Telephone电磁场电磁波理论推动无线通信无线通信发展James Clerk Maxwell(1831-1879)Heinrich Hertz (1857-1894) madethe first radio transmitter anddemonstrated the existence ofradio waves in 1887.1011电磁场电磁波理论推动无线通信On December 1901, Marconiproved to the world that it waspossible to send messages acrosscontinents when he sent theletter "S" in Morse fromCornwall, England to St. John's,Newfoundland in Canada.12无线通信在军事和民用上迅速发展军事上：电台，雷达等民用上：广播/电视/无线通信/卫星通信等无线通信在军事和民用上迅速发展Early RADARfrom the UK13无线通信在军事和民用上迅速发展Telegraph1415无线通信在军事和民用上迅速发展16无线通信在军事和民用上迅速发展17无线通信在军事和民用上迅速发展18 无线电通信面临的问题：现代通信技术发展总是从军事需求的推动，软件无线电技术更是典型代表。

软件无线电技术综述一、概述随着信息技术的飞速发展，无线通信技术在现代社会中扮演着越来越重要的角色。

传统的硬件主导的无线通信系统由于其固有的局限性，已无法满足日益增长的多样化、个性化通信需求。

在这一背景下，软件无线电技术应运而生，以其独特的优势引领着无线通信领域的新一轮变革。

软件无线电技术是一种基于数字信号处理（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）等先进技术的无线通信体系。

它的核心理念在于构建一个通用的硬件平台，通过加载不同的软件来实现各种无线通信功能。

这种技术范式不仅使得硬件平台能够兼容多种无线标准，如GSM、CDMA、WLAN等，还显著提高了系统的灵活性和可扩展性。

软件无线电技术的核心原理在于将模拟信号进行数字化处理，并在数字域上执行信号处理操作。

具体实现过程中，需要构建可编程的数字信号处理器（DSP）和FPGA等硬件平台，并开发相应的数字信号处理算法和软件模块。

通过这些技术和手段，软件无线电技术能够实现无线信号的收发和处理，从而满足不同的无线通信标准和功能需求。

软件无线电技术的应用领域广泛，涵盖了军事、移动通信、无线传感器网络、广播通信等多个领域。

在军事领域，软件无线电技术有助于构建灵活的军事通信系统，提高作战指挥效率和协同能力。

在移动通信方面，该技术能够实现多模多频的通信功能，支持多种无线标准，提升移动设备的通信能力和互联互通性。

在无线传感器网络和广播通信等领域，软件无线电技术也发挥着重要作用，推动着这些领域的持续创新和发展。

软件无线电技术以其独特的优势在无线通信领域展现出了广阔的应用前景。

本文将对软件无线电技术的定义、原理、发展历程、应用领域以及未来发展趋势进行全面综述，以期为相关研究和应用提供参考。

1. 软件无线电技术的定义软件无线电技术，是一种引领无线通信领域的技术革新。

它的核心理念在于利用现代化软件来操纵、控制传统的“纯硬件电路”，打破了传统通信设备仅仅依赖硬件来实现通信功能的局限。

认知网络课程学习报告题目：认知无线电技术简介目录1、认知无线电简介………………………………………………………………………………………………………….- 1 -1.1 技术产生背景................................................................................................................- 1 -1.2 基本理念和平台结构....................................................................................................- 1 -1.3 认知无线电的发展及研究现状....................................................................................- 3 -2、认知网络关键技术.................................................................................................................- 4 -2.1 频谱检测技术................................................................................................................- 4 -2.2 自适应频谱资源分配技术............................................................................................- 5 -2.3 认知无线电下的频谱管理............................................................................................- 5 -3、认知无线电的标准化.............................................................................................................- 6 -4、认知无线电的应用场景.........................................................................................................- 7 -5、结语 ........................................................................................................................................- 9 -参考文献.................................................................................................................................... - 10 -摘要认知无线电是一种可以感知外界通信环境的智能通信技术，它能够通过对外部环境的理解与学习，实时调整通信网络内部配置，智能地适应外部环境的变化。

从零开始学SDR系列：软件无线电和认知无线电的技术背景及应用展开全文智能无线电背景及发展现状软件无线电（SDR）和认知无线电（CR），是目前智能无线电技术技术讨论的主要热点。

随着SDR 和CR 的深入研究，人们已经意识到其潜在能力不仅停留在最初要解决的问题上，还可以具有超出通信领域更广泛、更强大的应用。

第1 节从智能无线电技术需要解决的问题入手，介绍了SDR 和CR 概念的由来、关键技术概述以及应用情况，并讨论了SDR和CR 的关系。

1、无线通信中的两个问题随着通信技术的发展，出现了越来越多的信号形式和各种各样的无线通信系统及标准，通信行业出现了空前的繁华。

伴随着这些系统和标准发展也出现了两大问题，针对这两个问题智能无线电技术被提出并得到了广泛探讨。

不同通信系统间的协同工作、无缝连接、多标准及多模式兼容成为了一大难题。

例如，在大规模普及的无线移动通信中，随着各种新标准、新协议的不断发布，无线系统制造商和通信服务提供商不得不通过系统升级，融入先进的技术，不断为用户提供高质量的通信服务。

但是，从1G到4G 的发展过程中，暴露出一些体制升级带来的严重问题。

对系统的反复重新设计和硬件的不断更新换代，不仅消耗昂贵的成本，而且浪费了很多资源，同时给终端用户也带来诸多不便。

为此，越来越多的服务提供商和用户都开始关注能经得起时间考验的无线通信系统，而不是像现在的系统（随着技术的发展，不断地面临被淘汰、废弃的尴尬境地）。

当然，这些问题并非仅存在于移动通信中，而是一直普遍存在于各类通信形式中。

在这样的背景下，人们在无线通信系统设计中提出了一种经得起时间考验的系统设计方法——软件无线电。

无线通信中的另一个重要问题是频谱资源的有效利用率低。

目前对于频谱资源管理，国际上采用的通用做法是实行授权和非授权频率管理体制，对于授权频段，非授权者不得随意使用。

美国联邦通信委员会（FCC）的研究表明，在大部分时间和地区，授权频段的平均利用率在15～85%之间。

软件无线电课程大纲
软件无线电是一门涉及软件定义无线电技术的课程，它涵盖了
广泛的主题和概念。

下面是一个可能的软件无线电课程大纲的概述： 1. 无线电基础知识。

传统无线电通信的基本原理。

无线电频谱和调制技术。

无线电波的传播特性。

2. 软件定义无线电概念。

软件定义无线电的定义和原理。

软件定义无线电与传统无线电的对比。

软件定义无线电的优势和局限性。

3. 软件定义无线电系统架构。

软件定义无线电系统的基本组成部分。

软件定义无线电硬件平台。

软件定义无线电的关键技术和标准。

4. 软件定义无线电信号处理。

无线电信号数字化和处理。

软件定义无线电中的数字信号处理算法。

软件定义无线电中的信号解调和解码技术。

5. 软件定义无线电应用。

软件定义无线电在通信系统中的应用。

软件定义无线电在雷达和导航系统中的应用。

软件定义无线电在军事和民用领域的应用案例。

6. 软件定义无线电的未来发展。

软件定义无线电技术的发展趋势。

对未来软件定义无线电的展望。

软件定义无线电对通信行业的影响和挑战。

这些只是软件无线电课程可能涵盖的一些主题，实际课程大纲可能根据教学机构和教师的偏好而有所不同。

希望这个概述能够为你提供一些关于软件无线电课程的基本了解。