自适应通信

A
TO
14
8
2
X
7
11
FROM 9
5
1
3
2
6
B
TO
X
7
4
3
5
12
FROM 30
22
13
8
地址 C
TO
X
－
17
6
3
18
2
－
FROM 1
2
D
TO
－
4
5
12
20
－
7
15
21
－
FROM －
2
6
E
TO
X
14
6
7
10
－
9
12
X
C3 C4 C5 C2 C6
信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅
c.呼叫（CALL）：准备建立通信链路
that employs model-based reasoning
and at least a chess-program level of
sophistication in using, planning, and
creating radio etiquettes. Cognitive
radio is an emerging topic within
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天波
静 地面波 区
d2
d1
短波通信的特点
1．通信覆盖与远程通信能力强 2．通信系统顽存性强 3．运用模式多样、适用范围广 4．通信选频要求高、用频动态性强 5．通信容量小、通信稳定性较差
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自适应通信
自适应：自动调整满足要求
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• 目前，软件无线电的结构基本上可以分 为三种： -- 射频低通采样数字化结构； -- 射频带通采样数字化结构； -- 宽带中频带通采样数字化结构。
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THE END
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1、1991年Joseph Mitola III提出软件无线电
概念，并各到广泛认可。
I coined the term Software Radio in
1991 to signal the shift from
hardware intensive digital radios of
发射机具有相似结构 ：
频率合成器
调制器
高频功率放大器
低频放大器
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接收机也具有相似结构 ：
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• 矛盾的核心：互通性
• 为了解决互通性的问题，各国军方积极探索 ，提出一种研制多频段、多功能电台，用一 个系列的电台来解决互通问题的方案。 但是，其庞大的开支，短暂的寿命，使 这种设想并没有发挥多大作用。
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序号 时 间 1 1980 年 2 1992 年 3 1994 年 4 1995 年
发展历程 美国作为可编程模块化通信技术开始研究开发 SDR 技术
由 Joe. Mitola 正式提出软件无线电的概念 SPEAKeasy(PHASE I)开发完毕 欧洲电信标准协会(ETSI)举荐 SDR 做通用移动通信系统 (UMTS)；IEEE Communications Magazines 出 SR 专辑
DSP
宽带
A/D_D/A 转换器
射频前端 模块
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基本结构
模拟信号
接收通道 发射通道
数字信号
控制软件
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基本结构
三种基本结构： 射频低通采样数字化结构 射频带通采样数字化结构 宽带中频带通采样数字化结构
目前，在LF、HF波段可以实现理想的软件无线电结构，而 VHF、UHF只能实现上面的第三种结构。
自适应通信类型：
频率自适应 功率自适应 速率自适应 方向自适应
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频率自适应重点：短波频率自适应 工作频率范围为3MHz～30MHz
短波通信在航空通信中的地位 ● 短波通信是航空远程通信和低空超视距通信的主要手段， 也是我航空兵目前远程、超视距通信的唯一手段 ●短波通信依赖的电离层不稳定，是典型的变参信道。 ●短波通信以其技术简单、通信距离远、经济性、机动性、 顽存性等突出优点仍然受到重视。
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呼叫 应答
起始台
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目标台
软件无线电技术
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软件无线电的由来
无线通信在现代通信中占据着极其重要的位置 ，被广泛应用于商业、气象、军事、民用等领域 。然而，大家可曾知道…… • “沙漠风暴”行动和格林纳冲突，美军各种通信设 备的不兼容性暴露无疑，不得不借助许多额外的 无线电台，才能保障高效的通信联络。
the 1980's to the multiband
multimode software-defined radios of
the year 2000 and beyond. Last year, I
coined the term Cognitive Radio to
refer to that class of software radio
电子新技术与新装备
第3章 自适应通信与软件无线电
授课人 杜春梅
电波的主要传播方式
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地面波传播
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天波传播
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天波传播
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短波传播中的静区
d1 静区 d2
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短波自适应通信基本原理：
1.自动线路建立（ALE）
短波自适应通信系统的组成：
普通短波电台 自适应控制器（自动进行信道质量评估和自动线路建立， 即自动选择最佳可用信道）
最佳信道选择的因素： 通信距离 时间日期 噪声干扰
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2.线路质量分析（LQA） 自适应控制器用线路质量分析来选择最佳信道 传输质量的参数： 信号能量（信号功率） 噪声能量（噪声功率） 可靠性能（误码信率）
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software radio.
现代许多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。
2、美国军方开始的Speakeasy（易通话）研 发，代表软件无线电技术的研究全面开展 。
易通话电台试图通过全数字、软件可 编程、基带信号处理、多频段、小功率射 频收发信机、大功率放大器和天线分系统 来实现各种功能。目前，易通话已经完成 了第一阶段和第二阶段的研究。
b.双向LQA： 呼叫台选择单台地址或网地址，间隙发送特定信息 目标台回传信道质量评分
速度慢，对收、发信道均评价
分数越低质量越好
TO
质量评分
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主叫台
FROM 目标台
线路质量分析LQA评分数存贮举例
信道
对B台通信
C1
C2
C3
C4
C5
C6
FROM 10
4
1
0
5
15
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软件无线电技术的研究内容
1、软件无线电基本平台设计
一般说来，软件无线电主要由天线、射频 前端、宽带A/D-D/A转换器、通用和数字 信号处理以及各种软件组成，理想的软件 无线电的组成结构如下图：
电话 图像 数据 传真
窄带
A/D_D/A 转换器
实时、准实时 处理软件
信道1
信道2 信道3 信道4
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目标台
1组
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呼叫 应答
起始台
单呼
2组
目标台
起始台
网呼
1组
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2组
目标台
起始台
全呼
1组
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2组
e.线路建立（LINKED）： 呼叫应答成功后，显示提示符，线路建立，可以通信 扫描状态时收到呼叫，线路建立，显示地址，可以通信
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3、联合战术无线电系统（JTRS）
JTRS是美军为了适应三军联合作战的 需要，在MBMMR的基础上提出的一种战 术通信系统。系统构成的基础是基于 MBMMR的战术无线电台（JTR）。JTR系 列电台与常规电台的最大不同点是具有很 强的网络功能和信息安全处理能力。另外 ，JTR比MBMMR电台支持更加广泛的信号 波形，它还能适应技术发展进行快捷高效 的波形升级。
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软件无线电的由来
• 欧洲第一代模拟网：加入欧洲邮电会议 (CEPT)的16个国家，分别共使用6种不同 的制式。这些模拟通信体系的制式，频率 各不相同，不能互通、兼容。那些喜欢到 邻国旅游的人们，车一出国门电话就不通 了，带来了极大的不便。
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呼叫 应答
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百度文库
起始台
目标台
短波通信频率自适应归纳： ◆信道变化强烈，要采用自动线路建立（ALE） ◆线路质量分析（LQA）是实时信道估值的量化方法 ◆通信单元等待状态在所有信道上自动扫描接收 ◆自动建立通信线路是频率自适应的主要任务 ◆已建立的通信线路质量变化时能自动选择新的信道
5 1996 年 美国 FAA 要求研究使用 SDR；组建 SDR 标准化组织模块 化多功能传输系统论坛(MMITS Forum)
6 1997 年 由 MMITS 主持第一次 SDR 专题研讨会：
7 1998 年 准备策划制定面向 MMITS 的规格；年底更名为软件无线 电论坛（SDRF）
8 1999 年 美国完成了 SPEAKeasy(PHASEⅡ)的开发； 9 2001 年 开始 IMT-2000 业务。
研室副教授 杜春梅
• 成功吗？ （1）很强的灵活性 （2）较强的开放性 这使得软件无线电这一概念一经提出，
就得到了全世界无线电领域的广泛关注。
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软件无线电的发展概况
软件无线电技术的发现
SPEAKeasy Phase1
SPEAKeasy Phase2
MBMMR
目标台
1组
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呼叫 应答
起始台
单呼
2组
呼叫（CALL）：准备建立通信链路
目标台
起始台
网呼
1组
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2组
呼叫（CALL）：准备建立通信链路
目标台
起始台
全呼
1组
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2组
d.扫描（SCAN）：电台等待接收状态 轮流在所有信道上监测接收呼叫或LQA信号
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• 到底怎么办？
1992年，MILTRE公司的Joseph Mitola 首次明确提出了软件无线电的概念。其中 心思想是：
构造一个具有开放性、标准化、模块 化的通用硬件平台，将各种功能，如工作 频段、调制解调类型、数据格式、加密模 式、通信协议等用软件来完成，并使A/D 和D/A转换器尽可能靠近天线，以研制出 具有高度灵活性、开放性的新一代无线通 信系统。 信息对抗系通信对抗教
线路质量分析（LQA）方法 实时传输特定信号评估线路质量
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a.单向LQA： 主叫台在所有信道上，间隙播送特定信息 目标台记录接收信息的质量，按质量对信道打分排队
速度快，只评价收信路径质量
分数越低质量越好
质量评分
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主叫台
目标台
问题的提出：
电台按波段分类
中波电台 短波电台
超短波电台
相互独立且自成系列
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按调制方式分类
AM/DSB/SS
模拟信号 B/FM/PM
高频波
A/D PCM/DM
D/A
ASK/FSK/PSK （载波信号）
数字信号
（调制信号）
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