第1章 软件无线电与认知无线电概述
软件无线电的原理与应用_第一章
功率放大
内插与滤波
D/A
在A/D前采用带宽较窄的电调滤波器，根据需要的处理带宽进
行带通采样，对A/D工作带宽和滤波器要求较高
33
中频数字化采样
收发开关 低噪放大 宽带滤波 中放 A/D 数字信号 处理器 本振
功率放 大
宽带滤 波
D/A
超外差体制，容易实现，但离理想SDR要求最远，模拟器件太
多，可扩展性、灵活性差
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教学安排与考核方式
教学安排：
主讲14~16次（46课时）
考核方式：
大作业（理论分析+仿真）
6
第一章
绪 论
教学内容： 软件无线电的基本概念 发展概况 关键技术
7
1.1 SDR 概念的由来
软件无线电：
Software Radio 或 Software-Defined Radio
所谓软件无线电，是指构造一个具有标准化、模块化、开放
于利用已有的软件及硬件平台，加快开发速度。
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2．宽带／多波段天线
这是软件无线电不可替代的硬件出入口，只能靠硬件本身
来完成，不能用软件加载实现其全部功能。软件无线电对这部 分的要求包括：天线能覆盖所有的工作频段能用程序控制的方 法对功能及参数进行设置。实现的技术包括：组合式多频段天 线及智能化天线技术，模块化、通用化收发双工技术；多倍频
平台结构的通用性，所以在移动通信领域内，可以对不同体
制进行综合兼容。因此，软件无线电思想及技木的提出与实 现是非常必要的。
20
1.2 SDR的发展概况与应用
为克服美军常规作战中通信方面存在的问题， 加速高技术的应用，美国国会于1987年制定了 平衡技术倡议(BTI)。 1990年8月．美国国防部与Hazeltine公司签 订了430万美元的合同，开始研制SPeakeasy软 件无线电系统的第一阶段工作。
软件无线电技术综述
软件无线电技术具有广泛的应用领域，其中主要包括军事、移动通信、无线 传感器网络、广播通信等。在军事方面，软件无线电技术可用于构建灵活的军事 通信系统，提高作战指挥效率和协同能力。在移动通信方面，软件无线电技术可 以实现多模多频的通信功能，支持多种无线标准，提高移动设备的通信能力和互 联互通性。
在无线传感器网络方面，软件无线电技术可以构建低功耗、低成本的无线传 感器节点，实现传感器网络的灵活部署和智能感知。在广播通信方面，软件无线 电技术可以实现灵活的多通道音频传输，提高音频系统的传输效率和音质体验。
二、基本原理
软件无线电技术的基本原理是采用数字化技术，将信号从模拟域转换到数字 域进行处理。首先，天线接收的信号经过射频前端进行数字化转换，然后在数字 信号处理器（DSP）上进行各种信号处理算法的实现，如编解码、调制解调、滤 波等。此外，软件无线电技术还采用了空中接口协议，使得不同的无线电设备可 以相互通信。
随着技术的不断发展和应用需求的不断增长，软件无线电技术将迎来更多的 发展机遇和挑战。未来，软件无线电技术将朝着以下几个方向发展：
（1）更高性能的硬件平台：随着处理器、FPGA等硬件技术的不断发展，未 来软件无线电技术的硬件平台将更加高性能、低功耗，进一步提高系统性能和效 率。
（2）更智能的软件加载：未来，软件无线电技术的软件加载将更加智能化， 能够自适应地根据不同应用场景和需求进行快速开发和部署，提高系统的灵活性 和可靠性。
研究方法
无线电能传输技术的研究方法主要包括理论分析、数值仿真和实验验证三种。 理论分析通过对电磁场、磁场和电场的基本理论进行分析和建模，以研究无线电 能传输的规律和特性；数值仿真利用计算机软件对理论模型进行仿真和计算，以 获得更准确的预测结果；实验验证通过实际实验对理论和仿真的结果进行验证和 优化。
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
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_第一章_软件无线电的概述gy
DSP 处理
DAC 转换
概述 基于DR思想：单模式/单波段，基带采样
❖ 多波段/多模式时代
收/发 开关
RF:869~894MHz
射频 处理
下 变频
RF:1930~1990MHz
射频 处理
下 变频
RF:1805~1880MHz
射频 处理
下 变频
RF:935~960MHz
射频 处理
下 变频
中频 处理
下 变频
键盘/麦克风/ 扬声器/显示器等
软件定义 无线电 处理引擎
I/O
超高速 多路DAC
概述
二、历史
无线电技术的发展
❖ 通信是伴随人类进步的推动力 ❖ 通信传输最基本的问题就是将一端发出的信
息在另一端精确或者大致精确的重现
200多年以前现代文明还未启动，人类已经进行做 大量远距离通信的探索-----远古的烽火台！
❖ SR (Software Radio) 的特征：
数字化是在天线端（或者非常接近）进行 大动态范围 多波段 多模式 软件不仅定义处理功能，也定义结构、模式和波段
概述
4、自适应智能 AI-SR ) 的定义：具有自适应能 力，以达到提高性能和/或频谱利用率的软件无线电
❖ 1996年3月发起“模块化多功能信息变换系统”（MMITS） 论坛，1999年6月改名为“软件定义的无线电”（SDR）论 坛。
❖ 1996年至1998年间，国际电信联盟（ITU）制订第三代移动 通信标准的研究组对软件无线电技术进行过讨论，SDR也将 成为3G系统实现的技术基础。
❖ 从1999年开始，由理想的SWR转向与当前技术发展相适应 的软件无线电，即软件定义的无线电（Software Defined Radio，SDR）。1999年4月IEEE JSAC杂志出版一期关于
软件无线电论文认知无线电论文
《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。
第一章 软件无线电概述
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。
无线通信08 软件认知无线电20110413
认知无线电技术 (Cognitive Radio )
认知无线电技术作为软件无线电技术的 一个特殊扩展，受到日益广泛的关注。 一个特殊扩展，受到日益广泛的关注。 由于该技术能够自动检测无线电环境， 由于该技术能够自动检测无线电环境， 调整传输参数，从空间、时间、频率、 调整传输参数，从空间、时间、频率、 调制方式等多维度共享无线频谱， 调制方式等多维度共享无线频谱，可以 大幅度提高频谱利用效率。 大幅度提高频谱利用效率。 认知无线电（ radio，CR） 认知无线电（cognitive radio，CR）的 概念是由Joseph Mitola博士提出的 博士提出的， 概念是由Joseph Mitola博士提出的，他 1999年发表的一篇学术论文中描述了 在1999年发表的一篇学术论文中描述了 认知无线电如何通过一种“无线电知识 认知无线电如何通过一种“ 表示语言（RKRL） 表示语言（RKRL）”的新语言提高个人 无线业务的灵活性。 无线业务的灵活性。
五.软件无线电的未来 软件无线电的未来
软件无线电的未来发展是智能无线电 ）。简称 （Cognitive Radio）。简称 。 ）。简称CR。 CR是一种高度智能化的通信技术 CR是一种高度智能化的通信技术，它可 是一种高度智能化的通信技术， 以自己学习周围的环境， 以自己学习周围的环境，自己取得适当 的软件，自己选择最佳频段， 的软件，自己选择最佳频段，适合通信 环境的制式进行通信。 环境的制式进行通信。
无线通信
李榕教授 华南师范大学物理与电信工程学院 2011年 2011年4月13日 13日
第九讲
软件无线电技术 认知无线电技术
软件无线电
一。软件无线电的来由
美军统一其战术通信系统的动机及实践，开 美军统一其战术通信系统的动机及实践， 美国陆军的战术通信系统JTRS 发出了 美国陆军的战术通信系统 （Joint Tactical Radio System）及空军的 ） SPEAKeasy。并由此 发展出了软件无线电 。 的概念：一部无线通信机， 的概念：一部无线通信机，其通信功能由软 件来实现。同样的硬件，输入不同的软件， 件来实现。同样的硬件，输入不同的软件， 就具有不同的通信功能， 就具有不同的通信功能，这样就可以使不同 单位的不同制式的通信机可以互通。 单位的不同制式的通信机可以互通。
软件无线电技术综述
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。
认知无线电网络
3G中的软件无线电应用
具体地讲，软件无线电技术在第三代移动通信系统中 的应用体现在以下几个方面：
（1）为第三代移动通信手机与基站提供了一个开放的、
模块化的系统结构；
（2）智能天线结构的实现，空间特征矢量包括DOA（来波
方向估计）的获得、每射频通道权重的计算和天线波束赋 形；
（3）各种信号处理软件的实现，包括各类无线信令规则
1.4 CR技术的基本概念
自1999年“软件无线电之父”Joseph
Mitola Ⅲ博士首次提出了CR的概念并 系统地阐述了CR的基本原理以来，不 同的机构和学者从不同的角度给出了 CR的定义，其中比较有代表性的包括 FCC 和著名学者Simon Haykin教授的 定义。
FCC认为：“CR是能够基于对其工作环
3G手机
广州、北京、上海、沈阳、深圳、秦皇岛、厦门
等主要8个奥运城市于2008年8月开卖TD-SCDMA手 机，正式拉开中国3G应用的序幕 。 “视频通话”“手机电视”和“高速无线上网” 成为3G特色业务 。
作为中国首批商用 3G手机，三星 SGH-L288 不仅标志了中国3G 时代 的来临 ,更树立了 SAMSUNG Anycall 在3G 终端市场的领导地位。
Term coined by Mitola in 1999 Mitola’s definition:
Software radio that is aware of its environment and its capabilities Alters its physical layer behavior Capable of following complex adaptation strategies “A radio or system that senses, and is aware of, its operational environment and can dynamically and autonomously adjust its radio operating parameters accordingly” Learns from previous experiences Deals with situations not planned at the initial time of design
第一讲：软件无线电技术基础
4）结构 —模块化
软件无线电结构体现两大特点： 采用开放式、标准总线结构（包括串行、并行、 网络通信架构等） 采用模块化划分和实现功能，功能定义标准化、 结构/尺寸/电气接口规范化，来保障功能模块 开发的开放性与可移植性
5）控制网络化
6）体系标准化
软件无线电论坛：
?通过分析外部环境提供的激励来认识它通信任务的内容通过对接收和发送的多媒体内容进行分析选择适当的解决方式通过分析外部环境提供的激励来认识它通信任务的内容通过对接收和发送的多媒体内容进行分析选择适当的解决方式认知性?软件无线电模式能力和参数的自适应修改动态配置动态配置移动通信中软件无线电结构发展??aisr时代收发io超高频软件定义超高速智能键盘麦克风扬声器显示器等收发开关超高频宽带adc软件定义无线电处理引擎无线电处理引擎超高速多路dac智能宽带rf前端rf
数字化是在天线端（或者非常接近）进行 大动态范围 多波段 多模式 软件不仅定义处理功能，也定义结构、模式和波段
移动通信中软件无线电结构发展
软件定义时代－SDR
RF:869~894MHz 收/发 开关 射频 处理 下 变频 中频 处理 中频 ADC 软件定义 无线电 处理引擎
键盘/麦克风/ 扬声器/显示器等 I/O
DSP处理 数字TDMA
DSP处理 数字GSM
RF:935~960MHz 射频 处理 下 变频
四波段 四模式
数字处理 CDMA
3、SPR向软件定义无线电SR转换
软件定义无线电 (SDR) 的定义：其数字化是在天 线端（或者非常接近）进行，无线电所需要的所 有处理通过驻留在高速数字信号处理单元中的软 件来实现－－理想的软件无线电 SDR (Software Defined Radio) 的特征：
认知无线电技术介绍
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。
《软件无线电技术》课件
边缘计算技术可以将计算和数据处理能力从中心服务 器转移至设备边缘，降低延迟和提高响应速度。
物联网的广泛应用
随着物联网的广泛应用，软件无线电将在智能家 居、智能交通、智能工业等领域发挥重要作用。
软件无线电可以通过物联网技术实现各种设备的 互联互通，提高设备的智能化程度和用户体验。
软件无线电还可以通过物联网技术实现设备的远 程监控和维护，提高设备的可靠性和安全性。
谢谢聆听
信号处理复杂性
总结词
信号处理复杂性是软件无线电技术的另一个挑战。
详细描述
软件无线电需要处理各种不同的信号，包括模拟信号和数字信号，而且需要能够 快速、准确地转换和处理这些信号。这需要高效的算法和强大的计算能力，增加 了软件无线电的复杂性。
安全与隐私保护
总结词
安全与隐私保护是软件无线电技术必须考虑的重要问题。
详细描述
在无线通信中，安全和隐私保护至关重要。软件无线电需要 采取有效的措施来保护用户的隐私和通信安全，防止数据被 窃取或篡改。这需要在设计和实现软件无线电时充分考虑安 全和隐私保护的需求。
标准化与互操作性
总结词
标准化与互操作性是软件无线电技术的另一个挑战。
详细描述
为了实现不同厂商和不同系统之间的互操作性，软件无线电需要遵循统一的标准化协议和规范。这需要软件无线 电技术和相关标准不断发展和完善，以确保不同系统之间的兼容性和互操作性。同时，标准化也有助于推动软件 无线电技术的普及和应用。
的信号接收和发送，支持多种移动通信标准。
02பைடு நூலகம்
软件无线电技术可以提高移动通信系统的灵活性和可
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
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。
认知无线电到软件无线电
智能 交流 ，并实时调整 传输参数 （通 信频率 、 发射功率 、调制方式 、编码体制等 ），使通信 系统 的无 线电参数不仅 与规则相适应 ，而且能
与环境相 匹配 ，以达 到无论何时何地 都能达到 通信 系统 的高可靠性和 频谱利用 的高效性 。也 就是 说 ，ＳＤＲ关 注 的是 采用 软件方 式实现 无线 电系统信 号的处理 ；而ＣＲ强调 的是无 线系统能 够感知操 作环境 的变化 ，并据此调整 系统工作 参数 ，实现最佳适配 。从这个意义上 讲，ＣＲ是
Ｉ ．掌 銮 ………………………
…
．
认 知 无 线 电到 软 件 无 线 电
武警石 家庄士官学校 武 颖
【摘要 】认 知无线电 （Ｃｏｇｎｋｉｖｅ Ｒａｄｉｏ’ＣＲ）技术进 一步扩展 了软件无线 电 （ｓＤＲ）的功能，成为解决频谱资源 匮乏 问题的有效方法。基于认知 无线电在 无线通信 中的重要 作 用 ，介绍 了认知无 线电的概念 ，概述 了认知无 线电在 民用和军用领域的应用情况 ，讨论 了认知无线 电涉及的关键技术，指出 了开展认知无线电技术研究的重要意义 【关键词】认知无 线电；软件无 线电
预言为未来最热 门的无线技术 。 简 单而 论 ，认 知无 线 电实 际上 是 把软 件
无线 电与频 谱监视和管理有 效地结合在 一起。 认知无线 电可 以对周 围的电磁环境进 行扫 描监 视 ，确定频 谱利用状况 ，选 取最佳 的工作 体制 和参数 ，最 终建立起可靠 的通信链路 。从电子
认知无线 电可 以感知 周围电磁环境 ，通 过 无线 电知识描述 语言 （ＲＫＲＬ）与通 信 网络进 行
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2. 解决的方法 在现代战争中发挥着重要的作用的空军中，飞机 上有着众多的无线电设备： （1）雷达系统； （2）通信系统； （3）导航系统； （4）识别系统。 在传统的“硬件无线电”中，这些系统分别由不 同的硬件设备构成。飞行任务的日益复杂多样， 使得机载无线电设备越来越多，如图1-1所示。
3. 移动通信的困惑 在民用通信领域，无线移动通信是发展最 为迅速的通信技术。在短短的数十年中， 通信技术经历了两次变革： （1）从固定通信到移动通信； （2）从模拟通信到数字通信。 并将迎来第三次变革： （3）从“硬件无线电”到“软件无线电”。 近20年来，移动通信发生了飞速变化，如 图1-3所示。
• 3. 认知无线电、软件无线电与硬件无线 电的比较 • 表1-4 给出了硬件无线电、软件无线电与 认知无线电的结构对比。以便于读者进 一步电所需技术 • 软件无线电与认知无线电是一种崭新的 综合技术。为了实现软件无线电与认知 无线电，需要许多基本的支撑技术。 • 在这一节中，我们概述软件无线电与认 知无线电所需的技术。对于其中一些比 较重要的技术，将在后面章节专门叙述。
• 1.3.1 从“硬件无线电”到软件无线电 • 通信技术的飞速发展，极大的改变了我 们的世界。特别是无线通信与移动通信 技术的不断普及，全世界使用手机的用 户越来越多。无线数字通信技术已经成 为我们日常生活中不可或缺的东西。 • 随着无线技术的应用范围不断扩大，我 们身边的无线设备越来越多。面对越来 越多的通信系统，我们需要一种可以应 对多种通信功能的无线电通信设备，这 就是软件无线电系统。
• 4. 认知无线电的引出 • 将被授权用户称为主用户，或既有用户； 与之对应，未被授权的用户称为次用户， 或认知用户。 • 为了提高频谱资源的利用率，减少频谱 空洞的出现。可以在主用户没有使用授 权频谱的情况下，允许次用户接入频谱 空洞。这样，就可以提高频谱资源的利 用率。这就是认知无线电的基本思想。
• 1. 认知无线电的定义 • 定义：认知无线电（Cognitive Radio： CR）是一种智能无线通信系统，它可以 感知周围环境并进行学习，利用相应结 果调整自己的传输系统，使用最合适的 无线资源完成无线传输。
• 2. 认知无线电的目标 • 利用频谱空洞，提高频谱利用率，实现 自动选择最好、最经济的方式进行无线 传输。认知无线电的主要目标为： • （1）提高无线频谱的利用率； • （2）实现随时随地高度可靠的通信。
第 1章
第1章 软件无线电与认知无线电概述
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 软件无线电与认知无线电的研究背景 软件无线电与认知无线电的定义 软件无线电与认知无线电的发展 软件无线电与认知无线电所需技术 软件无线电与认知无线电的研究与进展 软件无线电与认知无线电的应用
1.1 软件无线电与认知无线电的研究背景 1.1.1 软件无线电的研究背景 1.1.2 认知无线电的研究背景
• 1.2 软件无线电与认知无线电的定义 • 随着无线通信技术的发展，无线电技术 经历了以下发展： • （1）从硬件无线电到软件无线电； • （2）从软件无线电到认知无线电。 • 那么，究竟什么是软件无线电？什么是 认知无线电？ • 在这一节中，我们给出软件无线电与认 知无线电的定义。
• 1.2.1 软件无线电的定义 • 现代通信技术中，无线通信与移动通信 无疑是发展最快、应用最广的技术之一。 无线通信与移动通信技术的发展，为我 们当今的生活带来了极大的改变。 • 随着通信进入数字技术时代，数字通信 系统已经成为我们当今主要的通信系统。 数字信号处理成为了解决通信问题的最 佳方法。
• 3. 软件无线电的特点与核心 • 软件无线电论坛的定义，比较全面的描 述了软件无线电的特点： • （1）三多：多频段/多模式/多功能 （Multiband/Multimode/Multirole：M3）； • （2）两可：可重配置/可重编程。
• 1.2.2 认知无线电的定义 • 认知无线电是一个非常新的无线电概念。 认知无线电是软件无线电的最顶端的应 用，如图1-7所示。
• 3. 认知无线电的能力 • 为了实现认知无线电的目标，认知无线电需要 具有以下能力： • （1）认知能力：即捕获或感知来自无线环境 的信息的能力，这是一种智能。也是认知无线 电与软件无线电的区别所在。 • （2）可重配置能力：是使无线设备，可以在 不改变硬件的条件下，根据无线环境，动态改 变自身系统结构与参数（如频率、功率、调制、 协议等）。这是软件无线电所具有的能力。
• 2. 频带分配 • 频谱是通信能够使用的唯一资源。与水、 空气等自然资源一样，频谱也是一种日 益短缺的资源。
• 3. 频谱利用率与频谱空洞 • 对于频谱这个通信能够使用的唯一资源。可用 频段分为两类： • （1）授权频段； • （2）非授权频段。 • 授权频段是由政府授权使用的。专门的频谱管 理机构分配特定的授权频段，供给特定的通信 业务使用。因此，授权频段具有独享性。 • 非授权频段是开放的，使用者无需申请，就可 以使用。因此，非授权频段通常是饱和的。
• 1. 软件无线电的含义 • 面对越来越多的各种通信设备，我们需 要一种软件无线电技术。有了这种软件 无线电技术，只需要配置一个无线电硬 件设备，就可以实现任何通信应用。
• 2. 软件无线电的定义 • 1992年，美国MITRE公司的Joseph Mitola III首次明确提出了“软件无线电”的概 念。他给出的软件无线电的定义为： • 定义1：软件无线电是多频带无线电，它 具有宽带的天线、射频转换、，模/数和 数/模变换，能够支持多个空中接口和协 议，在理想状态下，所有方面（包括物 理空中接口）都可以通过软件定义。
低速DSP 语音
其它终端
天线/RF段 DDC-数字下变频
高速处理段 DUC-数字上变频
低速处理段
• 4. 理想软件无线电 • 由软件定义无线电发展到理想软件无线 电（Ideal Software Radio：ISR，或 SWR），系统可以实现完全可编程，天 线的输入信号直接经过A/D变换器，取消 了大部分模拟器件，大大提高了系统性 能。
• 1. 硬件无线电 • 所谓硬件无线电，是指无线电设备的功 能是由硬件结构确定的，系统的工作很 少有软件参与，它们在功能上是确定的。 • 长期以来，我们在使用各种不同的硬件 无线电系统。比如：手机、收音机、电 视机、电话机、传真机等等。
功放
上变频
中放
上变频
D/A
FIR滤波
OQPSK 扩频调制
长PN码 扩频
• 4. 认知任务的完成 • 认知任务的完成需要数字信号处理与机器学习过程的 有机结合。认知任务可以分为三个部分： • （1）无线环境分析；具体包括： • 1）分析无线环境； • 2）检测频谱空洞。 • （2）信道状态估计；具体包括： • 1）估计信道状态； • 2）预测信道容量。 • （3）传输参数控制。具体包括： • 1）确定传输功率； • 2）确定数据速率； • 3）选择传输模式； • 4）选择传输带宽。
• 1.3 软件无线电与认知无线电的发展 • 软件无线电从20世纪70年代起源，到 1992年首次明确提出，经历了快速的发 展。直到软件无线电发展的顶级应用— 认知无线电。 • 在这一节中，我们讨论无线电技术从硬 件无线电到软件无线电、软件无线电到 认知无线电的发展过程，以使读者对软 件无线电和认知无线电有更多的了解。
• 3. 软件定义无线电 • 由软件控制无线电发展到软件定义无线 电（Software Defined Radio：SDR），系 统用软件控制参数，如：频带、调制、 波形、检测等等，不需要对硬件进行修 改，就可以改变系统的功能。
宽带 /多 频段 天线
RF 部分
A/D/A
DDC DUC
高速DSP 专用可编 程处理器
• 1.4.1 射频/微波技术 • 研究射频/微波的产生、放大、传输、辐 射、接收和测量的学科称为“/射频微波 技术”，它是近代科学技术的重大成就 之一。 • 1. 射频/微波的含义 • 射频，是指可以通过无线电发射的频率， 通常包括中波、短波、超短波、微波等 等频段。
• 2. 常用射频/微波频段 • 常用射频/微波频段如表1-5所示。
1.1.1 软件无线电的研究背景 与许多通信新技术一样，软件无线电技术， 最早也是由军事通信技术发展而来的。 经历了从军用到民用的发展进程。 20世纪70年代，软件无线电概念的最早， 源于美国军方对甚高频（VHF：Very High Frequency，30—300MHz）多模式 无线电系统的开发。 20世纪90年代，软件无线电概念才明确提 出。
• 1.3.2 从软件无线电到认知无线电 • 软件无线电已经能够成功完成有益于用 户与网络、有利于降低频谱拥挤的任务。 软件无线电使得电子设备在有限方式下 具有多方面功能。 • 为了提高频谱利用率、减少频谱空洞， 软件无线电发展到了它的最高形式：认 知无线电。
• 1. 认知无线电的概念 • 认知无线电就是利用频谱空洞提高频谱 利用率的软件无线电。认知无线电可以 看做是具有环境感知能力、主动学习能 力的智能化的软件无线电。 • 软件无线电与认知无线电的概念，最早 都是由Joseph Mitola III首创的。 • 1992年，Joseph Mitola III首次明确提出 软件无线电的概念，给出了软件无线电 的第一个定义。
AGC 双工器
FQI及1/3 卷积编码
中放
正交调制
FLASH 缓存器 高放 下变频 中放 下变频 A/D EEPROM 指峰1 指峰2 指峰3 声码器 及编码 数字合并器 射频部分 维特比译码器 基带部分 LCD及键盘 CPU 话音 搜索器 SRAM
• 2. 软件控制无线电 • 在上述硬件无线电的第二个阶段—数字 硬件无线电，虽然许多硬件的功能可以 由软件实现，但是，数字硬件无线电系 统的可重编程、可重配置能力较差。 • 虽然数字无线电系统可以通过软件方式 处理数据、控制系统，但是，系统的主 要功能是不能改变的。