软件无线电软件无线电基本理论

1.引言软件无线电(So ftware Radio )是Joe M ito la 于1992年在美国电信系统会议上首次明确提出的概念.其基本思想是:构造一个通用的、具有开放性、标准化,模块化的可编程硬件平台,通过加载相应的软件模块来实现对应的电台功能.多模式调制解调理论是实现软件无线电台多模式工作的关键理论。

2.信号空间映射调制是把信源信息变成适合信道传输的模拟波形的过程.信源信息称为调制信号,调制后的波形称为已调信号。

已调信号经过信道到达接收端,解调即为从接收信号中恢复出传送的信息。

这个过程可以放入信号空间去描述。

2.1信号空间信号可以看作是信号空间中的点,它可以表示为空间的一组正交基的线性组合。

调制解调可被看作是信号从一个信号空间到另一个信号空间的变换过程,根据正交展开和映射原理,软件无线电多模式调制解调通用结构得以实现。

2.2已调信号空间的正交分解与矢量表示经过载波调制的已调信号是一种带通型信号,它可表示为S(t)=a(t)cos(ωc t+θ(t))=I(t)cos ωc t-Q(t)sincos ωc t 其中,I(t)=a(t)co s(θ(t)),Q(t)=a(t)sin(θ(t))分别称为信号S(t)的同相分量和正交分量。

利用I (t)和Q (t),可得到信号的瞬时幅度a (t)=I 2(t)+Q2(t)!,瞬时相位θ(t)=tan -1[Q(t)/I(t)]。

信号的瞬时频率θ’(t)。

信号中的所有信息都可由I(t)和Q(t)运算得到。

选择co s ωc t 和sin ωc t 作为正交基,可以张成二维信号空间,已调信号可表示为s(t)=I(t)cos ωc -Q(t)sin co s ωct,那么已调信号s(t)就对应二维矢量s=(I(t),Q(t))。

3.信号调制传统的信号调制的定义是基于调制信号来改变载波的幅度、频率、相位等参数,若从信号空间映射的角度来定义信号的调制解调,则容易构建出软件无线电多模式调制解调的统一结构.用m(t)表示信源调制信号,信号调制可分解为两个过程:由信源信号获得信号的同相分量I(t)与正交分量Q(t),此过程称为基带调制。

软件无线电技术基础课程设计一、课程设计背景软件无线电技术是近年来快速发展的一门技术，它可以应用于通信领域、雷达领域、无线电频谱管理等众多领域。

因此，在长期的技术培养过程中，软件无线电技术的学习和掌握显得至关重要。

软件无线电技术的基础知识和技术应用是学生学习和掌握这门学科的关键。

本课程设计旨在通过基础课程的设计和实施，帮助学生理解和掌握软件无线电技术的基础知识和技术应用，为日后的学习和研究奠定坚实的基础。

二、课程设计目标本课程设计的主要目标如下：1.掌握软件无线电技术的基础知识。

2.熟悉软件无线电技术的基本模块。

3.熟练掌握软件无线电技术应用案例。

4.培养学生的创新能力和实践能力。

5.加深学生对软件无线电技术的应用实践认识和理解。

三、课程设计内容1. 软件无线电技术基础本课程设计将针对软件无线电技术的基础知识进行讲授，通过理论知识以及实例案例的介绍，讲解软件无线电技术的基础模块和概念。

主要内容包括以下几个方面：1.1 数据变换的基础知识· DFT和FFT算法概述· IIR和FIR滤波器应用· LPC和LSL滤波方法1.2 对于调制技术的介绍· AM和PM的应用· ASK、FSK、PSK技术的实际应用1.3 数字信号处理的基本知识· 时域和频域表示的基础知识· 数字滤波器的设计和实现2. 软件无线电技术实例本课程设计将会通过案例讲授的方式，为学生提供典型的软件无线电技术应用实例，以加深草丛对技术应用的理解和把握。

主要内容如下：2.1 信号发生器的设计和应用2.2 软件调制器的设计和应用2.3 软件解调器的设计和应用2.4 软件无线电中的控制应用案例3. 课程设计实践本课程设计还将会针对软件无线电技术的实践问题展开课程实践，通过具体操作和实践问题的讨论，加深对实际问题的认识和掌握，并提高学生自主实践能力。

四、课程设计效果完成本课程设计可以有效地帮助学生提高对软件无线电技术基础知识的理解和掌握，增强技术应用能力和创新能力，促进专业素质和实践能力的提高。

第一章1、理解常见无线电技术中的LNA技术,AGC技术,超外差接收技术和双工技术。

1)接收灵敏度影响因素:外部噪声、内部噪声和电路系统的非线性失真等提高接收灵敏度的方法: 在接收机前端增加一个射频放大器,并使其噪声系数尽可能小, 一般采用低噪声放大器2）为使接收机输出信号的强度相对稳定, 接收机的增益就应随着输入信号强度的大小自动调整,这一技术即为自动增益控制3)超外差技术: 通过混频器本振频率fL和选频滤波器中心频率f0= fRF同步改变来实现中频频率fIF固定不变.（中频频率fIF是射频频率和本振频率差拍的结果）4）常见的收/发双工技术: 时分双工、频分双工和环形器双工2.无线模拟通信系统、无线数字通信系统、数字无线电技术比较、软件无线电比较。

除调制/解调外, 无线数字通信系统与无线模拟通信系统相同无线数字通信系统与无线模拟通信系统的根本区别:（1)信源的数字化;（2）调制/解调：传输信道中其它各环节仍相同, 如信道分离、混频和滤波等, 但模拟信道技术结构复杂、集成度低、体积功耗大,运用不灵活。

模拟无线电技术中, 信号处理大多采用实信号处理技术, 而数字无线电则多采用复信号处理技术, 即采用正交双通道技术3.实现正交双通道的关键 .4、实现正交双通道的关键有两个 1）需要产生两个正交本振 2）需要严格保证两通道的幅度平衡 , 若上述条件无法满足,则会产生镜像信号, 造成镜像干扰5、硬件无线电与软件无线电的主要区别。

6、硬件无线电是指无线电设备的功能由硬件结构确定, 系统的工作很少或没有软件参与, 在功能上是固定的。

软件无线电技术可以多频带/多模式/多功能工作,具有可重编程、可重配置能力。

模拟无线电和数字无线电都属于硬件无线电；数字无线电+软件无线电和重配置技术构成软件无线电。

7、数字无线电常见结构.8、据A/D转换在数字无线电系统中所处的位置分类: 零中频数字基带的结构:中频频率为零, 不存在一般超外差接收机中的镜频干扰问题；超外差式数字基带的结构:中频频率固定;超外差式数字中频的结构:中频频率固定9、软件无线电的定义、特点及软件无线电的中心思想。

软件无线电实验平台实验指导书2006年10月达盛科技目录实验一添加循环冗余校验（CRC）比特和编码器尾比特 (3)实验二卷积编码实验 (14)实验三块交织实验 (18)实验四Walsh码正交调制实验 (22)实验五长码产生实验 (26)实验六长码扩频实验 (29)实验七IQ两路导频PN序列产生实验 (32)实验八I路和Q路导频PN序列正交相位扩展 (36)实验九BPSK调制 (39)实验十BPSK解调 (42)实验十一QPSK调制 (45)实验十二QPSK解调 (50)实验十三I路和Q路的OQPSK调制 (52)实验十四I路和Q路的 OQPSK解调 (55)实验十五I路和Q路导频PN序列正交相位解扩 (57)实验十六长码解扩实验 (59)实验十七Walsh码正交解调实验 (61)实验十八去交织实验 (63)实验十九维特比（Vertebi）译码实验 (65)实验二十去CRC比特实验 (69)实验二十一数字终端实验 (71)实验二十二软件无线电整体实验——FSK方案举例 (72)注意事项 (76)实验一添加循环冗余校验（CRC）比特和编码器尾比特一、实验目的1、了解TI公司67XX系列DSP开发系统的组成和结构：2、熟悉DSP开发系统的连接；3、练习和熟悉从CCS加载程序，进行实验的方法；4、掌握CRC比特和编码器尾比特的产生过程；5、掌握CRC比特和编码器尾比特的作用。

二、实验设备计算机，CCS3.1版软件，软件无线电实验平台三、基本原理CDMA反向业务信道（RTC）用于呼叫过程中向基站传输用户数据和信令信息。

反向信道可使用9.6kb/s，4.8kb/s，2.4kb/s或1.2kb/s四种不同速率。

在本书的所有实验中，我们统一采用9.6kb/s的速率来发送数据。

每个RTC数据帧持续20ms，根据发送速率不同可能含有信息、CRC、尾比特或信息、尾比特。

当我们采用的发送速率为9.6 kb/s时，RTC帧的结构为：帧比特=172信息比特+12CRC比特+8编码尾比特=192比特而且在该帧中包含一个帧质量指示器（CRC）。

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托，通过软件编程来实现无线电台的各种功能，解除对基于硬件、面向用途的电台设计方法中的完全依赖。

由于它所特有的多频段、多体制、多功能的特点，事先无法知道所接收到的信号各种参数，因此，在对信号进行解调前必须要先识别该信号的调制模式及其信号参数。

尤其在当今通信环境下，通信双方处于非合作模式下，电子战日益复杂化，对未知信号的参数分析、模式识别等技术就显得更加重要，在非合作通信系统接收机设计中，自动调制模式识别已经成为重要的研究课题。

本文研究的调制识别是首先进行输入样本特征的选取和处理，这些特征能够表现出信号调制方式的不同，或者对这些特征进行一定的处理后能够表现出信号调制方式的不同。

然后根据所选的特征值进行分类，根据分类的结果判定是哪种调制模式。

调制的方法通常分为脉冲调制和正弦波调制两大类。

脉冲调制是用脉冲串或一组数字信号作为载波的调制方式，正弦波调制则是载波为高频正弦信号的调制方式。

本文主要讨论的是正弦波调制，基于决策树算法进行分类，对算法的选择也可以根据具体的情况具体分析，在具体的情况下，可以选择神经网络等不同的算法。

决策树算法具有高效性的特点，用其进行分类，提高了识别效率，并且可以用于CPU频率低的系统中进行调制模式识别，比如PDA，智能手机等，这样可以以最快的速度得到信号的解调信号，得到我们要用的信息。

本文通过提取信号的特征值，将特征值通过决策树进行分类，对输入的多种调制信号进行选择提取，能够正确识别出AM、FM、QPSK等调制信号，在8dB时对调制信号的平均识别正确率可达到95%以上。

本文使用GNU Radio平台，这个作为软件无线电的一种开发平台，利用它提供的信号运行和处理模块，在易制作的低成本的射频（RF）硬件和通用微处理器上实现软件定义无线电。

通过使用GNU Radio的通用的硬件开发平台，节省了大量资金，并且具有很强的扩展性，可以通过使用不同的软件算法，实现不同的功能。

无线电数字信号处理与软件无线电技术综述作者：张强李维来源：《科技探索》2013年第11期摘要：在软件无线电技术中，宽带、多频段天线、高速数字信号处理、模数转换对于软件无线电技术而言都是关键技术，通过组合使用，达到设计目的以及应用要求。

关键词：无线电数字信号软件无线电关键技术引言目前无线电监测技术己经成为一个重要的研究课题。

无线电监测技术中包括信号调制识别和定位。

信号调制识别和参数估计的基本任务是在多信号环境和有噪声干扰的条件下确定出接收信号的调制方式和其信号参数，从而为进一步分析和处理信号提供依据。

调制方式是区别不同性质通信信号的一个重要特征。

随着通信技术的发展，信号在很宽的频带上采用不同调制参数的各种调制样式。

如何有效的监视和识别这些信号，在军事和民用领域都是十分重要的研究课题。

在军事领域，信号调制方式的识别是对敌方通信进行干扰或侦听的前提，一旦知道了调制类型，就可以估计调制参数，从而有针对性的制定侦察和反侦察策略。

调制识别技术还有助于电子战最佳干扰样式或干扰算法的选择，以保证友方通信，同时抑制和破坏敌方通信，实现电子对抗的目的。

1信号调制识别技术目前，通信信号的调制识别技术大致可分为如下两大类：一是判决理论方法，它基于假设检验理论，利用概率论去推导一个合适的分类规则。

由于判决理论是基于假设检验的，它能够最小化平均风险函数，在这个意义上讲，它提供最优的方法。

但即使对于一个简单的信号形式，最优分类器的完全数学表达式是非常复杂的。

它还需要构建一个正确的假设并且仔细分析，这一点也是十分困难的。

二是统计模式识别方法。

这种方法一般由两部分组成，其一是特征提取，它的作用是从接收到的信号中抽取区别于其他信号的特征参数；另一个是模式识别，它的作用是根据提取的特征参数确定信号的调制方式。

由于这种方法不需要一定的假设条件，可以实现信号的盲识别，比较适合于截获信号的处理，因此在实际的调制识别中，我们大多采用这种方法。

无线电通信技术的发展与应用前景随着科技的不断进步，无线电通信技术也在逐步完善和发展。

无线电通信技术早已深入到我们日常的工作和生活中，其中无线网络、移动通信、卫星通信等几乎已成为了我们日常生活中必要的工具。

本文将探讨无线电通信技术的发展与应用前景。

一、无线电通信技术的历史发展无线电通信技术最早起源于19世纪初的电报和无线电传播，其基础理论主要是电磁波理论。

在20世纪初，无线电广播和无线电电话开始问世，逐渐衍生出了更加先进的卫星通信技术、移动通信技术等。

随着技术的发展，无线电通信技术也不断迈入新的时代。

二、无线电通信技术的实际应用无线电通信技术可以广泛应用于各个领域，如卫星导航、移动通信、广播电视、军用通信等。

其中，移动通信和卫星导航技术受到了广大人民的追捧。

1. 移动通信技术移动通信技术的崛起解决了人们在移动状态下的通信需求，不仅弥补了固定通信设施的不足，而且也让我们跨越了时空的限制。

目前，移动通信技术已经成为了人类社会不可或缺的工具。

随着5G技术的普及和应用，我们将会迎来更为创新的通信模式，人们可以使用更快速和实时性更高的通信方式，实现更多的互动和创新。

2. 卫星导航技术卫星导航技术具有全球范围、高精度、全天候、实时性等优点，可以广泛应用在航空、海上运输、公路交通、物流配送等领域。

随着北斗卫星导航系统逐步完善并向全球推广，我们将会看到更多应用形式的出现。

例如，精准的无人驾驶、无人机、智慧交通、定位导航等已经成为现实。

三、无线电通信技术未来的发展趋势无线电通信技术未来将持续高速发展，我们可以期待更多的黑科技和应用模式的出现。

以下是无线电通信技术未来的发展趋势：1. 人工智能在无线电通信技术的应用人工智能将在无线电通信技术的各个领域中得到广泛应用。

例如，在移动通信中，人工智能可以实现更好的用户体验和资源调度，提供更加慷慨的网络资源。

在卫星通信中，人工智能可以实现更为精准的卫星轨道控制，提高导航和通信的准确度。

发送波形。

另外，在接收端可以通过观察眼图和统计直方图来更好地分析信道和发送、接收波形。

最后，通过信道译码和比特与文本转换，得到发送的文本信息。

2.1 发送模块信息转换部分用来将待发送的文本信息转换为其ASIC码对应的二进制比特序列。

信道编码部分采用（3,1,3）重复编码，即每个比特使用三位相同的比特来表示。

0编码为‘000’,1编码为‘111’。

该编码方式增加了信息的可靠性，降低误码率，可以用来对抗信道的影响。

信道编码结束后，将信息封装成长度为1282位的帧，其中包含起始位1和终止位0。

为了简单表示，将超出帧长的部分删去。

在帧前加入长度为1500位的导频序列，其由500位二进制‘1’,500位二进制‘0’和500位二进制‘1’构成。

导频序列的加入是用来进行波形同步和信道估计。

接下来，利用SPB将发送帧扩展为发送波形，并传至已经构建好的瑞利信道。

2.2 信道模块将发送波形和信道做卷积之后可以得到接收波形。

信道为瑞利信道，具体表达式如下：2.3 接收模块接收到波形最大值和最小值之和的1/2作为判决门限值。

在收到接收波形的基础上，利用导频序列进行同步，找到接收波形的起始点位置。

从起始点位置起，依据SPB，对波形进行抽样和判决，高于门限值的判定为1，低于门限值的判定为0。

至此，完成波形到编码序列的转换。

依据信道编码的规则，可以完成信道译码。

将之前得到的编码序列去掉重复位即可得到原序列。

由于信息经过信道，由此会产生误码，这里可依据重复码的校验方式对信号进行简单的检错和纠错。

三位码的码重有0、1、2、3四种，根据最短距离准则，码重为0、1的判定为‘000’型码字，码重为2、3的判定为‘111’型码字。

得到的信道译码序列再经过字符转换，转换为字符串。

完成了字符串从发送端到接收端的全过程。

三、仿真分析本实验利用MATLAB软件进行仿真，在仿真中，我采用了两种信道。

第一种是源文件给出的“doubleexp”信道，另一种则是瑞利信道叠加高斯噪声。

一种基于软件无线电的通用调制器的设计和实现摘要:介绍一种基于FPGA的软件无线电的通用调制器的设计方法，给出了总体设计方案，说明了系统功能在FPGA之间的划分及系统的工作流程，关键部分的硬件实现和软件设计，并给出了测量结果。

关键词:软件无线电调制器数字频率综合器1、引言随着通信技术不断地从模拟向数字化转变，现代无线系统越来越多的功能靠软件实现，因此产生了新一代的无线通信技术—软件无线电（software radio）[1]。

完整的软件无线电概念和结构体系是由美国MILTR公司的Jeo Mitola于1992年5月首次明确提出的。

其基本思想是：将宽带A/D变换尽可能地靠近射频天线，即尽可能早地将接收到得模拟信号数字化，最大程度地通过软件来实现电台的各种功能。

通过运行不同的算法，软件无线电可以实时地配置信号波形，使其能够提供各种语音编码、信道调制、载波频率、加密算法等无线电通信业务。

这是一种全新的思想，它一经提出就受到了广泛的重视。

但是，到目前为止，各国对软件无线电的研究还非常有限。

由于软件无线电实现的前提是高度数字化，而现阶段的器件水平还不能达到要求，同时软件无线电的设计还缺乏p2.1方案框图通用调制器总体方案框图如图2所示。

图2 总体方案框图系统使用的主要器件有三个：可编程逻辑器件（FPGA）、可编程数字频率合成器和D/A变换器。

其中的一个主要芯片：FPGA为通用可编程器件。

这样，在系统设计时，存在着通用器件的功能定义问题。

为了使系统的功能在器件之间进行合理的分配，充分、有效地利用芯片资源，并使系统设计简单、清晰，在软件无线电体系结构的基础上采用了分层的设计方法，将系统的结构分为两层：配置层和处理层。

2.1.1配置层配置层用来给处理层配置参数，由通用PC机完成。

PC机将综合编译生成的文件通过其并口下载电缆传送到FPGA，并由FPGA配置数字频率合成器需要的各个参数值。

2.1.2处理层处理层由FPGA、数字频率合成器和D/A转换器组成。