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《高等学校电子信息类教材:软件无线电与认知无线电概论》以通俗易懂的语言,详细阐述软件无线电与认知无线电的基本概念、基本原理、关键技术和主要应用。全书分为5章,包括:软件无线电与认知无线电概述,软件无线电的关键技术,软件无线电的系统组成,软件无线电的软件设计,认知无线电概论。
第1章 软件无线电与认知无线电概述 1
1.1 软件无线电与认知无线电的研究背景 1
1.1.1 软件无线电的研究背景 1
1.1.2 认知无线电的研究背景 5
1.2 软件无线电与认知无线电的定义和特点 8
1.2.1 软件无线电 8
1.2.2 认知无线电 10
1.3 软件无线电与认知无线电的发展 12
1.3.1 从硬件无线电到软件无线电 12
1.3.2 从软件无线电到认知无线电 15
1.4 软件无线电与认知无线电所需的技术 16
1.4.1 射频/微波技术 17
1.4.2 智能天线技术 18
1.4.3 多输入多输出技术 20
1.4.4 调制解调技术 21
1.4.5 数字信号处理技术 22
1.4.6 同步技术 23
1.4.7 采样技术 24
1.4.8 软件技术 25
1.4.9 安全技术 26
1.4.10 认知技术 27
1.4.11 定位技术 28
1.5 软件无线电与认知无线电的研究进展 28
1.5.1 软件无线电的研究进展 28
1.5.2 认知无线电的研究进展 29
1.6 软件无线电与认知无线电的应用 30
1.6.1 软件无线电的应用 30
1.6.2 认知无线电的应用 31
1.7 本章小结 31
1.8 进一步学习推荐书目 31
习题 32
第2章 软件无线电关键技术 33
2.1 射频/微波技术 33
2.1.1 概述 33
2.1.2 微波"铁三角" 34
2.1.3 射频前端 35
2.2 智能天线技术 39
2.2.1 概述 39
2.2.2 智能天线的概念和原理 39
2.2.3 常用智能天线 41
2.2.4 智能天线应用 42
2.3 多输入多输出技术 44
2.3.1 分集接收技术 44
2.3.2 多天线技术 46
2.3.3 空时编码技术 49
2.4 采样技术 51
2.4.1 概述 51
2.4.2 低通采样 52
2.5 调制解调技术 62
2.5.1 调制与解调 62
2.5.2 模拟信号调制解调 62
2.5.3 数字信号调制解调 66
2.6 数字信号处理技术 70
2.6.1 概述 70
2.6.2 模/数转换 70
2.6.3 多速率信号处理 71
2.6.4 高效数字滤波 73
2.6.5 数字信号正交变换 75
2.6.6 自适应数字滤波 75
2.6.7 盲信号处理 76
2.7 软件设计技术 78
2.7.1 概述 78
2.7.2 软件设计原理 78
2.7.3 软件设计算法 79
2.7.4 软件设计语言 80
2.8 信息安全技术 81
2.8.1 概述 81
2.8.2 信息加密原理 82
2.8.3 信息加密算法 83
2.9 同步技术 84
2.9.1 概述 84
2.9.2 载波同步技术 85
2.9.3 位同步技术 86
2.9.4 群同步技术 87
2.9.5 同步算法 87
2.10 本章小结 88
2.11 进一步学习推荐书目 88
习题 89
第3章 软件无线电的系统组成 90
3.1 引言 90
3.2 软件无线电系统的组成 90
3.2.1 软件无线电系统的模型 91
3.2.2 软件无线电的体系结构 92
3.2.3 软件无线电系统的实现 93
3.3 软件无线电系统接收机 99
3.3.1 概述 99
3.3.2 外差式接收机 101
3.3.3 零中频接收机 102
3.3.4 低中频接收机 105
3.3.5 宽中频接收机 108
3.3.6 信道化接收机 109
3.4 软件无线电发射机 115
3.4.1 概述 115
3.4.2 外差式发射机 117
3.4.3 零中频发射机 118
3.4.4 低中频发射机 118
3.4.5 宽中频发射机 118
3.4.6 信道化发射机 119
3.5 应用举例 119
3.5.1 概述 119
3.5.2 在移动通信系统中的应用 119
3.5.3 在电子对抗中的应用 121
3.5.4 在雷达系统中的应用 122
3.5.5 在消费电子中的应用 122
3.6 本章小结 123
3.7 进一步学习推荐书目 123
习题 124
第4章 软件无线电的软件设计 125
4.1 引言 125
4.2 软件体系 126
4.2.1 概述 126
4.2.2 软件体系结构 127
4.2.3 软件结构的开放性 131
4.3 软件通信 132
4.3.1 概述 132
4.3.2 软件通信结构(SCA) 133
4.3.3 软件协同 142
4.4 软件设计方法 143
4.4.1 概述 143
4.4.2 面向过程的软件设计 145
4.4.3 面向对象的软件设计 147
4.5 编程语言 148
4.5.1 概述 149
4.5.2 无线知识描述语言 149
4.5.3 汇编语言 149
4.5.4 高级语言 149
4.5.5 硬件描述语言 151
4.6 软件下载 152
4.6.1 概述 153
4.6.2 软件下载 153
4.6.3 软件可重配置 155
4.7 应用举例 156
4.7.1 概述 156
4.7.2 软件设计举例 157
4.8 本章小结 158
4.9 进一步学习推荐书目 159
习题 160
第5章 认知无线电概论 161
5.1 从软件无线电到认知无线电 161
5.1.1 发展背景 161
5.1.2 认知无线电--软件无线电的新发展 162
5.2 认知无线电与软件无线电的关系 164
5.2.1 概述 164
5.2.2 软件无线电的发展 165
5.2.3 认知无线电的平台 166
5.3 认知无线电的技术特点 167
5.3.1 概述 167
5.3.2 认知能力 168
5.3.3 可重配置能力 169
5.4 认知无线电关键技术 169
5.4.1 地理定位技术 170
5.4.2 频谱感知技术 174
5.4.3 人工智能技术 175
5.4.4 网络技术 180
5.4.5 电磁兼容技术 184
5.5 认知无线电的认知技术 186
5.5.1 概述 186
5.5.2 无线场景分析 186
5.5.3 频谱空洞检测 188
5.5.4 自适应波束形成 190
5.5.5 信道容量估计 191
5.5.6 动态频谱管理 193
5.6 认知无线电的国际标准组织 195
5.6.1 概述 195
5.6.2 认知无线电工作组和特殊兴趣组 196
5.6.3 无线区域网络工作组 196
5.7 认知无线电的系统结构 197
5.7.1 认知无线电系统的组成 197
5.7.2 认知无线电发射机 198
5.7.3 认知无线电接收机 198
5.8 认知无线电与软件无线电的应用举例 199
5.8.1 软件控制无线电 199
5.8.2 综合航电系统 200
5.8.3 战术抗干扰可编程信号处理器 200
5.8.4 无线区域网络 201
5.9 本章小结 201
5.10 进一步学习推荐书目 202
习题 203
缩略语 204
参考文献 209
无线电麦克风制作方法: 先将一连接头,用以将麦克风本体连接至无线电通讯装置;一操控钮,连接至麦克风本体,以于操控钮被按下时,使麦克风本体接收一语音讯息,并将语音讯息传送至无线电通讯装置;一全球卫星定位...
能收,比如收音机到了国外招收当地的节目。对讲机和电台所使用的频率是国际电信联盟划分的,就是说全球同一业务的无线电都使用相同的波段。不然我们这些HAM怎么和国外的HAM交流。
有以下三种方法:1、可以用微波设备或者无线网桥设备;2、一套微波设备的效果和将两个用光纤连接同等效果;一套无线网桥设备的效果和将两个用网线连接同等效果;3、双向传输数据大小:16个2M的微波最大带宽是...
低信噪比下认知无线电的频谱感知技术
中山大学 硕士学位论文 低信噪比下认知无线电的频谱感知技术 姓名:张思敏 申请学位级别:硕士 专业:通信与信息系统 指导教师:戴宪华 20100606 低信噪比下认知无线电的频谱感知技术 作者: 张思敏 学位授予单位: 中山大学 本文链接: http://d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_Y1692054.aspx
认知无线电中OFDM信号信噪比盲估计
) ? ) ) 卷 a 知无线电。 认知无线电中OFDM信号信噪比盲估计 作者: 刘明骞, 李兵兵, 唐宁洁, 李钊 作者单位: 西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室,陕西西安710071 本文链接: http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_7635965.aspx
认知无线电技术被视为解决当前频谱资源利用率低的有效方案。各标准化组织和行业联盟纷纷展开对认知无线电技术的研究,并着手制定认知无线电的标准和协议,以其推动认知无线电技术的发展和应用。涉及认知无线电标准化的机构主要有美国电气电子工程师协会(IEEE)、国际电信联盟(ITU)、软件无线电论坛(SDRForum)和美国国防部高级研究计划署(DARPA)等。
IEEE涉及认知无线电的标准最受关注的有两个:IEEE802.22和IEEESCC41(或者称为P1900)。其中,IEEE802.22是采用认知无线电技术为基础的空中接口标准,IEEESCC41的标准化工作主要涉及动态频谱接入的相关技术。另外,我们认为,共存问题、动态频谱选择和功率控制、动态频谱接入等技术都属于认知无线电的范畴。因此,除上述两个标准之外,IEEE还有其他几个标准也涉及认知无线电,如IEEE802.11h、IEEE802.15和IEEE802.16h等。
已经完成的标准化有:(1)IEEE802.16.2-2001,(2)IEEE802.16a-2003,(3)IEEE802.16.2-2004,(4)IEEE802.15.2-2003,(5)IEEE802.15.4-2003,(6)IEEE802.11h-2003。
认知无线电的物理平台的实现是以软件无线电平台为基础的,其物理平台结构与软件无线电平台结构基本相同,两者之间的比较如图2所示,它主要在软件无线电平台的基础上增加了感知,学习等功能,以实现其独特的认知能力。
其中,无论对于软件无线电平台还是认知无线电平台,软件部分的硬件支撑都是通用硬件平台。也就是说,从图2可以看出,和软件无线电类似,认知无线电物理平台也主要由射频前端、数模模数转换器以及通用硬件平台3个部分组成。
图2 认知无线电与软件无线电物理平台结构的比较
其中,为软件提供硬件支撑的认知无线电通用硬件平台的组成和结构与软件无线电系统的硬件平台基本类似,但除了常见通信系统所需的数字信号处理外,认知无线电还需要完成频谱感知、频谱分析、频谱判决等认知无线电特有的功能。
而认知无线电平台中使用的A/D和D/A模块的作用和性能指标也与软件无线电系统基本相同。A/D和D/A模块一般集成在通用硬件平台之中。
另外,认知无线电平台射频前端除了完成软件无线电系统所需的不同频段的宽带射频信号和中频信号之间的转换外,还需要协助甚至单独完成宽带频谱感知等认知无线电特有的功能。但就结构而言,认知无线电平台的射频模块与软件无线电平台的射频前端基本类似。关于认知无线电的射频前端技术将在下面重点介绍。
相对软件无线电系统而言,认知无线电系统射频模块的特点就是,它需要协助系统甚至单独完成宽带频谱感知功能。这个功能要求射频模块的射频硬件具有很宽的工作频带范围,从而实现对频谱信息实时的、大范围的测量。和软件无线电射频模块类似,认知无线电射频模块的基本体系结构如图3所示。
图3 认知无线电的宽带射频前端结构
从图3中可以看出,和软件无线电的射频模块类似,认知无线电的射频前端具有混频、放大和自动增益控制等功能,实现大频谱范围内的射频信号与中频信号之间的转换,从而解决A/D的性能不满足对射频信号直接采样的问题。其中,可编程带通滤波器、低噪声放大器、可编程本地振荡器以及混频器和自动增益控制等需要具有与软件无线电平台类似的性能参数。
为了协助完成认知无线电系统的认知功能,对周围无线电环境中的授权用户进行检测,认知无线电系统的射频模块对某些部件的要求要高于软件无线电系统,它要求射频前端具有在大动态范围内检测一个或多个弱信号的能力,即接收机需要具有足够的工作带宽和灵敏度,使其能准确地检测不同频带不同功率电平的主信号。同时,考虑到频谱感知一般由能量检测、特征检测等方法完成,如果射频模块需要单独完成频谱感知,它还需要具有信号处理功能。
OSSIE (Open Source SCA Implementation Embedded), 是Wireless@Virginia Tech 贡献给开源社区的对软件定义无线电(SDR)尤其是对认知无线电的探索。它的主要目的是用于对软件定义无线电和无线通信技术进行研发和教学。该软件包包含基于JTRS 的软件通信结构(SCA)的SDR 的核心构架、快速开发 SDR 部件和信号波形处理程序的工具、预制部件的库及信号处理程序。而且还包括同Naval Postgraduate School 共同开发的用于实验室练习用的一组免费的练习,用于SDR 的教学和培训用。OSSIE 同GNU Radio 一样都可使用通用软件无线电平台(Universal Software Radio Peripheral - USRP)。