软件无线电发射机 PPT课件
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软件无线电技术概述PPT课件
软件无线电技术
整理人：吴玉成
主要内容
一、软件无线电技术概述 二、软件无线电的关键和难点 三、软件无线电研究 四、软件无线电的应用 五、第三代移动通信中的软件无线电技术
一、 软件无线电技术概述
改变未来世界之技术 软件无线电的由来、发展及研究机构
软件无线电的基本概念
软件无线电主要特点 软件无线电优势
改变未来世界之技术
无线漫游的革命
• 无线通信领域是一个标准混乱的世界。手机通信、无线局 域网、军用无线通信、以及公共安全无线网络各自在特定 的频段工作，这一工作频率是相关硬件在工厂生产时就已 经设定的。所以美国的CDMA手机在欧洲不能用，而欧洲 的许多GSM手机在日本也没法用。
• 用软件替代相关硬件，从而能够与不同标准、不同工作频 段的无线通信网络兼容。这种技术称为软件无线电 (softwareradio)。
• 军事应用中，软件无线电技术将使海陆空各级指挥官和士 兵能够在激烈战斗的时候保持无线通信。
• 软件无线电技术进入消费市场还要再过一段时间。不过几 年之内，你就可以买一个能够在各种不同标准无线通信网 络工作的手机，从此无线漫游再无障碍。
• 软件无线电技术的崛起走的是从军用到民用的老路。无线 通信中CDMA(码分多址)本来是军用卫星通信技术，后来 用到民用移动通信，并因此出现了高通这样的企业。所以 就是在今天，军用领域的需求仍然是推动技术发展的动力。
软件无线电的由来
软件无线电最初是在军事通信中提出的，软件无线电作 为军用技术已有30年以上的历史，但是由于不同部队用 于不同目的的无线电台在工作频段、调制方式上存在差 异而无法互通。如果需要互通，就需要作进一步的改进， 如美国推出的JTRS(战术合作无线系统)的意向合同，其 目的就是能实现基于软件无线电技术的可以互操作、互 工作的系统。
整理人：吴玉成
主要内容
一、软件无线电技术概述 二、软件无线电的关键和难点 三、软件无线电研究 四、软件无线电的应用 五、第三代移动通信中的软件无线电技术
一、 软件无线电技术概述
改变未来世界之技术 软件无线电的由来、发展及研究机构
软件无线电的基本概念
软件无线电主要特点 软件无线电优势
改变未来世界之技术
无线漫游的革命
• 无线通信领域是一个标准混乱的世界。手机通信、无线局 域网、军用无线通信、以及公共安全无线网络各自在特定 的频段工作，这一工作频率是相关硬件在工厂生产时就已 经设定的。所以美国的CDMA手机在欧洲不能用，而欧洲 的许多GSM手机在日本也没法用。
• 用软件替代相关硬件，从而能够与不同标准、不同工作频 段的无线通信网络兼容。这种技术称为软件无线电 (softwareradio)。
• 军事应用中，软件无线电技术将使海陆空各级指挥官和士 兵能够在激烈战斗的时候保持无线通信。
• 软件无线电技术进入消费市场还要再过一段时间。不过几 年之内，你就可以买一个能够在各种不同标准无线通信网 络工作的手机，从此无线漫游再无障碍。
• 软件无线电技术的崛起走的是从军用到民用的老路。无线 通信中CDMA(码分多址)本来是军用卫星通信技术，后来 用到民用移动通信，并因此出现了高通这样的企业。所以 就是在今天，军用领域的需求仍然是推动技术发展的动力。
软件无线电的由来
软件无线电最初是在军事通信中提出的，软件无线电作 为军用技术已有30年以上的历史，但是由于不同部队用 于不同目的的无线电台在工作频段、调制方式上存在差 异而无法互通。如果需要互通，就需要作进一步的改进， 如美国推出的JTRS(战术合作无线系统)的意向合同，其 目的就是能实现基于软件无线电技术的可以互操作、互 工作的系统。
第二章软件无线电的体系结构ppt课件
软件无线电节点配置要求：
➢ 一个软年无线电节点可以进行个性配置， 可以改变空间接口的任何方面，如信号是否 跳频，是否扩频，当然改变配置后所需要的 资源（如运算容量、存储容量，带宽等）不、 能超过系统本身所能允许的最大限量。
➢ 进行了个性化配置的这样一个软件无线 电节点，可以将它的新的配置进行上载 (Upload)，传给服务供应商(Service Provider) 或软件无线电基站，而其它需要以这种个 性化方式进行通信的节点，就要从空中先 进行下载，将配置安装在自身的节点上再 进行通信.当然每一个新的个性化配置在使 用之前都应先确保其正确性和安全性。
➢ 传统通信需人工干预的控制很少，只有像电源 开关、音量控制等几个简单的控制功能；
➢ 软件无线电在此基础上扩展多频带、多模式、 多线程以及多个性化的特点；
软件无线电信道可扩展成三部份： ➢ 可编程的RF/信道接入部份,是对多个射频段和其 它信道的接入部份进行自动的接入； ➢ 中频部份主要是进行滤波、频率变换、波束形成 等处理； ➢ 调制解调部份包括了多种可用的调制技术；
图 软件无线电的拓扑结构
拓扑模型的好处： ➢ 可以明确系统顶层的即插即用接口； ➢ 可以预测和控制系统的性能； ➢ 为建立标准定义一个参考模型； ➢ 为产品的演化提供一个体系； 拓补模型的特点： 1.节点和有向线段可以带有有关的重要特性,这些重要 特性构成拓补空间的维数; 2.一个拓补结构包括了很多的空间,在这些空间上可以 从不同的角度得到系统的重要特性。
➢ 授权：确认用户可以访问数据或使用网络; ➢ 完整性：采用加密技术和编码技术保证信息的完整
性; ➢ 隐私：采用加密技术实现; ➢ 认证：简单口令或高级的加密的技术; ➢ 认可：接收者和传送者都肯定各自的行为,采用数字
软件无线电技术ppt
技术文挡及使用说明书编写
2014.01— 论文定稿， 准备答辩
一种GMSK发射设备关键射频指标的无线检测方法
LOGO
开发过程中可能会遇到的问题
设计GMSK载误波码的频率率升、相高位提取模块， 通位过和粗频调 率算，法然无粗后略通法的过跟细解踪调调原算发法射，载尽波量的精相确
的修正本地产生的载波相位，尽量降低本 地载波与原发射载波的相位与频率误差
研究进度计划
一种GMSK发射设备关键射频指标的无线检测方法
2013.01—2013.01
应用-电子战-电子干扰
目前的电子干扰系统往往都是在已知或者在事先假 设的几种信号样式下进行工作的，一旦目标信号特 征或通信方式发生变化，该系统就无能为力
跟踪跳频信号
软件化干扰发射机在一个通用扩展的硬件平台上， 采用软件实现各种干扰样式的形成以及干扰信号的 整个产生过程。开发式的硬件平台只涉及发射信号 的载频(外部)特征，发射信号的内部特征完全由不 同的软件来定义。载频特征一般来讲是相对固定的 ，而由软件定义的内部特征(干扰样式)可以升级换 代，以适应目标信号特征的千变万化。
▪ 工作的频段不同
▪ 调制方式不同
▪ 通信协议不同
▪ 数字信息的编码方式
▪ 加密方式不同等
SpeakEasy
应用-军事通信
❖ 联合战术无线电系统(JTRS)—波音、雷神MSRC
(1) 从波形有限的终端到多频段多模式多信道、可网络互联 的电台 (2)工作频谱为2~2000MHz可传输话音、数据和图象 (3)协同工作，并可与现有电台互连互通 (4)具有开放的体系结构 (5)硬件/软件模块化，便于
灵活性： 通过增加软件模块，实现新的功能，更新成本低
2014.01— 论文定稿， 准备答辩
一种GMSK发射设备关键射频指标的无线检测方法
LOGO
开发过程中可能会遇到的问题
设计GMSK载误波码的频率率升、相高位提取模块， 通位过和粗频调 率算，法然无粗后略通法的过跟细解踪调调原算发法射，载尽波量的精相确
的修正本地产生的载波相位，尽量降低本 地载波与原发射载波的相位与频率误差
研究进度计划
一种GMSK发射设备关键射频指标的无线检测方法
2013.01—2013.01
应用-电子战-电子干扰
目前的电子干扰系统往往都是在已知或者在事先假 设的几种信号样式下进行工作的，一旦目标信号特 征或通信方式发生变化，该系统就无能为力
跟踪跳频信号
软件化干扰发射机在一个通用扩展的硬件平台上， 采用软件实现各种干扰样式的形成以及干扰信号的 整个产生过程。开发式的硬件平台只涉及发射信号 的载频(外部)特征，发射信号的内部特征完全由不 同的软件来定义。载频特征一般来讲是相对固定的 ，而由软件定义的内部特征(干扰样式)可以升级换 代，以适应目标信号特征的千变万化。
▪ 工作的频段不同
▪ 调制方式不同
▪ 通信协议不同
▪ 数字信息的编码方式
▪ 加密方式不同等
SpeakEasy
应用-军事通信
❖ 联合战术无线电系统(JTRS)—波音、雷神MSRC
(1) 从波形有限的终端到多频段多模式多信道、可网络互联 的电台 (2)工作频谱为2~2000MHz可传输话音、数据和图象 (3)协同工作，并可与现有电台互连互通 (4)具有开放的体系结构 (5)硬件/软件模块化，便于
灵活性： 通过增加软件模块，实现新的功能，更新成本低
《软件无线电技术》PPT课件
3.2 软件无线电结构数学分析化
•数学分析的必要性
1. 要掌握一个软件模块的数据吞吐量、响应时间及其他 参数，对存储器、缓存空间和可处理资源进行量化，要 求数学分析。 2. 当重用自己软件库（或第三方）的软件时，会引起系 统性能下降，甚至崩溃，要用数学模型来刻画快速涌现 的技术。 3. 用拓扑结构特性研究SDR结构，可提高即插即用结构 的应用和资源的有效重用。
•美国
•SPEAKeasy：研制多频段、多模式电台(MBMMR)，已 完成两个阶段(Ⅰ、Ⅱ) •MMITS论坛(后更名为SDRF论坛) •PMCS(Programmable Modular Communication System)
研究基于SDR技术的3G系统的多频段多模式手机与基 站。
•中国
提出了3G标准TD-SCDMA，SDR技术是其关键技术之一。
1.6主要研究机构及其应用进展
1.1 软件无线电的基本思想
•由来
•基本思想:在尽可能靠近天线的地方使 用宽带A/D和D/A变换，并且尽可能多地 用软件来定义无线功能 •软件无线电台=高速计算机+天线 •无线电通信的一次革命 •模拟无线电（1G）
•数字无线电（2G） •软件无线电（3G）
所有的无线通信系统均可基于一种通用 可编程硬件平台，工作频段、编解码方式、 调制解调方式、加密解密算法、多址方式等 均可编程，通过注入不同的软件，形成不同 标准的软件无线电终端或基站。这样的无线 电台既可以与现有的其他无线电台进行通信， 还能在不同的无线电系统之间起到“无线电 网关”的作用，保证各种无线通信业务的无 缝集成。
• FIRST(Flexible Integrated Radio Systems Technology) 计划用SDR技术设计多频/多模可编程手机
软件无线电的接收机和发射机
模拟中频结构
外差式发射机(2)
数字中频结构
第4章 软件无线电的接收机和发射机
1、综述 2、变频技术和数字变频器 3、外差式接收机和发射机 4、零中频接收机和发射机 5、低中频接收机和发射机 6、镜像抑制接收机 7、正交失配的补偿 8、信道化接收机和发射机
零中频接收机(1)
思考：可否不使用中频，将射频信号经 一次变频直接变换到基带？ 可得到的好处：
占用发射机功率，降低发射效率 造成零中频接收机的直流失调
本振泄漏的来源
本振与射频端口之间隔离度不好 在混频器中由于本振自混频产生直流分量，该分 量与本振相乘后输出 在混频器输入端出现直流偏移
零中频发射机的本振泄漏问题(2)
注意：零中频接收机中也存在本振泄漏 问题，但该问题最直接影响的对象是零 中频接收机本身 对零中频发射机中的本振泄漏问题，最 主要的解决方法也是直流补偿，除此之 外，增加本振与射频端口的隔离度也是 一种重要手段
零中频发射机的本振牵引问题(1)
本振牵引是指由于本振和功放之间的隔离度不 好，造成功放输出的功率较大的信号回馈到本 振，导致本振频率受其影响而发生漂移的现象 本振牵引的严重程度与本振与功放之间的隔离 度及本振与功放输出频率之间的差异有关
零中频发射机的本振牵引问题(2)
解决方案：分频、倍频或和频
第4章 软件无线电的接收机和发射机
信道化发射机—多载波上变频(2)
多载波上变频信道化发射机的特点
中频很宽 合路后系统总带宽增长了M倍，各支路必须 通过内插来实现速率适配 工作过程可概述为：内插 + 低通滤波 + 上 变频 各支路输出的数字信号进行数字叠加后， 会出现峰均比较高的问题，设计时必须充 分考虑到
信道化发射机—多相FFT滤波器组
无线电发射、接收原理(讲稿)PPT课件
(2) 如果不进行调制而是把被传送的信号直接辐射出去， 那么各电台所发出的信号频率就会相同，它们混在一起，收 信者将无法选择所要接收的信号。而调制作用的实质是把各 信号的频谱搬移，使它们互不重叠地占据不同的频率范围， 也即信号分别托附于不同频率的载波上，接收机就可以分离 出所需频率的信号，不致互相. 干扰。九江职业大学信息工程学院7
2.有线传输：
.
九江职业大学信息工程学院3
放放大大器器
传输线
Mic (声→电）
SPEAKER
传输的是音频电流，离不开导线，传输不远
3.无线电波------与声波有着本质的不同
声波---------是机械振动的结果
无线电波---是电磁振荡的产物
电磁波（无线电波）的产生：
导线中流过交变的电流→→产生交变的磁场→→在其周 围再产生变化的电场→→又激起变化的磁场→→。。。→形 成不可分割的电场和磁场，像水波一样向外传播→→形成电 磁波
.
九江职业大学信息工程学1院4
8、既然无线电发射靠的是高频振荡电流。那 高频电流又是怎样产生的呢？
.
九江职业大学信息工程学1院5
• 产生高频振荡电流的电路叫作高频振荡电 路，它一般是由一个线圈（用字母 L 表示） 和电容（用字母 C 表示）构成的回路组成， 所以叫 LC 振荡电路，如图 所示：
.
.
九江职业大学信息工程学2院6
9、怎样的振荡电路才能有效向外辐射电磁波呢？
• 为了有效地发送电磁波， 就要使振荡电路 中的电场和磁场尽可能地分布到周围空间， 这 就必须对闭合振荡电路加以变化。把电 容器的极板尺寸加大，并 把极板间的距离 也相应变化和增大，就会使电容器内部电 场向 外辐射增多。如果继续变化，直 至把 两个极板变成两条导线，一 条伸入高空成 为天线，另一条埋 入地下成为地线，就变 成了如图所示的开放式振荡电路。
2.有线传输：
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九江职业大学信息工程学院3
放放大大器器
传输线
Mic (声→电）
SPEAKER
传输的是音频电流，离不开导线，传输不远
3.无线电波------与声波有着本质的不同
声波---------是机械振动的结果
无线电波---是电磁振荡的产物
电磁波（无线电波）的产生：
导线中流过交变的电流→→产生交变的磁场→→在其周 围再产生变化的电场→→又激起变化的磁场→→。。。→形 成不可分割的电场和磁场，像水波一样向外传播→→形成电 磁波
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九江职业大学信息工程学1院4
8、既然无线电发射靠的是高频振荡电流。那 高频电流又是怎样产生的呢？
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九江职业大学信息工程学1院5
• 产生高频振荡电流的电路叫作高频振荡电 路，它一般是由一个线圈（用字母 L 表示） 和电容（用字母 C 表示）构成的回路组成， 所以叫 LC 振荡电路，如图 所示：
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九江职业大学信息工程学2院6
9、怎样的振荡电路才能有效向外辐射电磁波呢？
• 为了有效地发送电磁波， 就要使振荡电路 中的电场和磁场尽可能地分布到周围空间， 这 就必须对闭合振荡电路加以变化。把电 容器的极板尺寸加大，并 把极板间的距离 也相应变化和增大，就会使电容器内部电 场向 外辐射增多。如果继续变化，直 至把 两个极板变成两条导线，一 条伸入高空成 为天线，另一条埋 入地下成为地线，就变 成了如图所示的开放式振荡电路。
软件无线电技术.正式版PPT文档
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。
❖ 目前，采用开放式系统体系结构（OSA），一种 非专利、层次化的体系结构，每个层次公开且有 明确定义的接口和标准
（6）开放性
3、已开发和正在开发的软件无线电系统
（1）SPEAKeasy
（2）JTRS（联合战术无线电系统） 目标： 支持的工作频率范围最初为：2MHz-2GHz； 可以通过波形软件进行重构； 支持话音、视频和数据的应用； 在软件和硬件方面都可扩展； 利用商业现货组件； 能够与不同的波形、传统的装备以及为不同环境而设 计的无线电系统进行互操作。 应用环境：机载、固定/舰载、车载、背负、手持
软件无线电技术
§7.1 软件无线电概述
1、软件无线电的由来
无线通信被广泛应用于商业、气象、军事、民用等领 域。军方：大量不兼容的协议降低了联合作战的能力。 （固定、机载、车载、背负。。。不同公司的产品）
❖ “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。
（6）CHARIOT(适于互操作通信的可变高级无线电系统)
弗吉尼亚工学院开发， 国防高级研究计划局的全球 移动信息系统计划的一部分，集中发展3个前沿技术： 自适应天线阵、多用户基站和自适应移动接收机。通过 创建形式化的结构，在运行环境中使用可重构的硬件实 现软件无线电系统，采用3种先进思想：自定义计算是一个无线电系统系列，共享通用的SCA（软 件通信体系结构），SCA强调开放式系统体系结构和 广泛使用的面向对象的方法。
❖ 目前，采用开放式系统体系结构（OSA），一种 非专利、层次化的体系结构，每个层次公开且有 明确定义的接口和标准
（6）开放性
3、已开发和正在开发的软件无线电系统
（1）SPEAKeasy
（2）JTRS（联合战术无线电系统） 目标： 支持的工作频率范围最初为：2MHz-2GHz； 可以通过波形软件进行重构； 支持话音、视频和数据的应用； 在软件和硬件方面都可扩展； 利用商业现货组件； 能够与不同的波形、传统的装备以及为不同环境而设 计的无线电系统进行互操作。 应用环境：机载、固定/舰载、车载、背负、手持
软件无线电技术
§7.1 软件无线电概述
1、软件无线电的由来
无线通信被广泛应用于商业、气象、军事、民用等领 域。军方：大量不兼容的协议降低了联合作战的能力。 （固定、机载、车载、背负。。。不同公司的产品）
❖ “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。
（6）CHARIOT(适于互操作通信的可变高级无线电系统)
弗吉尼亚工学院开发， 国防高级研究计划局的全球 移动信息系统计划的一部分，集中发展3个前沿技术： 自适应天线阵、多用户基站和自适应移动接收机。通过 创建形式化的结构，在运行环境中使用可重构的硬件实 现软件无线电系统，采用3种先进思想：自定义计算是一个无线电系统系列，共享通用的SCA（软 件通信体系结构），SCA强调开放式系统体系结构和 广泛使用的面向对象的方法。
《软件无线电技术》课件
通过云计算技术，软件无线电可以获得更高效和灵活 的计算资源，实现更复杂的信号处理和分析。
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
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
无线电接收与发射设备培训课件(PPT47张)
PLL频率合成数学调谐方框图
压控振荡器(VCO)实际上就是收音机的本振。由于基准
参考频率fr较低（例如FM为25kHz,AM为9kHz），并且每
个波段有各种不同的信号频率点，所以VCO的输出频率fout 必须经过分频比可变的可编程分频器进行分频，其分频模数 由微处理器(CPU)根据操作指令控制。 可编程分频器输出的信号频率fs送到相位比较器，与晶 振分频后得到的参考频率fr进行相位比较:当fs超前fr时，输 出高电平；当fs滞后fr时输出低电平。输出的误差信号经
当 r s
( t ) K sin( ) 则 u d 0 m r s
（1）
（1）式为相位比较器的鉴频特性，它具有正弦形式，如图 所示。
相位比较器的鉴频特性
在捕捉带的小范围内（1）式可简化为：ud0≈Kd(φr-φs) 当φr-φs较小时，相位比较器等效于相位减法器，具有
线性。这时，比较器输出电压的大小表示ur(t)和us(t)两路信
模拟调制，亦可采用数字调制方法。本章侧重介绍模拟的 调频收发系统。
以调频广播为例，其接收和发射的典型框图如图所示。
调频接收机原理图
调频发射机原理图
10.2 无线电接收机
无线电接收机经历了电子管、晶体管、中小规模集成 电路和大规模集成电路四个阶段。它们的原理框图大同小
异。这里我们以调频广播接收机为例进行介绍，其原理框
信号(PSG)，当PSG为高电平时，分频比为1/P+1，低电平 时为1/P。吞咽计数器的分频模数为M,可编程主计数器的分 频模数为N。初始状态时，控制器的数据转换锁存器将分频 模数M和N分别预置到吞咽计数器和主计数器，预置分频器
置入高分频模数P+1。 FM本振信号f0经1/P+1预分频后送
软件无线电软件无线电体系结构PPT课件
6.1.4 三种软件无线电结构的等效数
字谱 射频直接带通采样还存在“盲区”采样频带。“盲区”频
带的中心频率
f
0
m
由
下式定：
f0m
m 2
1
fS
式中，fS 为主采样频率，m为“盲区”频带号(m = 0,1,… M-1)，
其数字谱和射频信号谱如下图所示
XD( f )
B0
X
D
X
D
fSm / 4
X A ( f ) 跟踪滤 波器
• 本结构使前端电路设计得以简化，信号经过接收通道后的失真也小， 而且通过后续的数字化处理，本结构具有更好的波形适应，信号带 宽适应性以及可扩展性。
• 本结构的射频前端比较复杂，它的功能是将射频信号转换为适合于 A/D采样的宽带中频或把D/A输出的宽带中频信号变换为射频信号。
11
第11页/共74页
6.1.4 三种软件无线电结构的等效数字 谱
sin(0n) HLP (e j )
I (m) D
Q (m) D
第22页/共74页
22
在上图中，低通滤波器和后续的抽取器一起构成了一个标 准的抽取系统，该抽取系统可以通过多相滤波结构来实现，以降
低对滤波器吞吐率的要求。如果抽取因子D 很大，需要用多级抽
取来实现，如下图：
X (n)
cos(0n)
H1(e j )
• 低通采样的软件无线电结构的数字谱：
XD( f )
B f
fmin
fmax
fs / 2
图中的频率全部用模拟频率来表示的，且仅画了正半频率。
第12页/共74页
12
6.1.4 三种软件无线电结构的等效数 字谱
软件无线电的软件设计 ppt课件
（2）数字子系统。
ppt课件
5
2. 开放的软件结构
开放的软件结构，是为了实现理想的软件无线电要求：软 件具有相对于硬件平台的独立性。
开放的软件结构采用建立介于硬件与软件之间的中间件的 方法，形成硬件、软件、中间件的层次结构，如图 4-5 所 示。
ppt课件
6
4.2.3 软件结构的开放性 为了实现软件无线电的思想，使得开发的应用软件具有良 好的开放性。需要采用开放的软件结构。 软件结构的开放性体现在： （ 1 ）软件相对于硬件平台的独立性：这是由位于应用软 件与硬件平台之间的中间件来完成的。
ppt课件
16
2. 软件协同的发展 20 世纪 80 年代中期，国外已经有功能相对单一的 商品化工作流系统问世，这是早期软件协同的雏 形。 20 世纪 90 年代，随着计算机与网络技术的飞速发 展，协同软件成为不同单位业务流程自动执行和 信息流沟通交流的必要工具。 进入 21 世纪，随着电子政务、电子商务的不断发 展，一些企业开始推出基于工作流、表单的系统。
ppt课件
3
4.2.2 软件体系结构
软件无线电所使用的软件体系结构主要有以下两种： （1）硬件特定的软件结构。
（2）开放的软件结构。来自ppt课件4
1. 硬件特定的软件结构
硬件特定的软件结构是指，对于给定硬件所采用的软件结 构。它可以包括以下两个部分：
（1）模拟子系统。
第4章 软件无线电的软件设计
4.1 4.2 4.4 4.5 4.7
引言 软件体系 软件设计方法 编程语言 应用举例
4.3 软件通信
4.6 软件下载
ppt课件
5
2. 开放的软件结构
开放的软件结构，是为了实现理想的软件无线电要求：软 件具有相对于硬件平台的独立性。
开放的软件结构采用建立介于硬件与软件之间的中间件的 方法，形成硬件、软件、中间件的层次结构，如图 4-5 所 示。
ppt课件
6
4.2.3 软件结构的开放性 为了实现软件无线电的思想，使得开发的应用软件具有良 好的开放性。需要采用开放的软件结构。 软件结构的开放性体现在： （ 1 ）软件相对于硬件平台的独立性：这是由位于应用软 件与硬件平台之间的中间件来完成的。
ppt课件
16
2. 软件协同的发展 20 世纪 80 年代中期，国外已经有功能相对单一的 商品化工作流系统问世，这是早期软件协同的雏 形。 20 世纪 90 年代，随着计算机与网络技术的飞速发 展，协同软件成为不同单位业务流程自动执行和 信息流沟通交流的必要工具。 进入 21 世纪，随着电子政务、电子商务的不断发 展，一些企业开始推出基于工作流、表单的系统。
ppt课件
3
4.2.2 软件体系结构
软件无线电所使用的软件体系结构主要有以下两种： （1）硬件特定的软件结构。
（2）开放的软件结构。来自ppt课件4
1. 硬件特定的软件结构
硬件特定的软件结构是指，对于给定硬件所采用的软件结 构。它可以包括以下两个部分：
（1）模拟子系统。
第4章 软件无线电的软件设计
4.1 4.2 4.4 4.5 4.7
引言 软件体系 软件设计方法 编程语言 应用举例
4.3 软件通信
4.6 软件下载
软件无线电发射机 PPT课件
S1(n)
sin(1n)
I2(m) 基带正交
I
信号产生
I
Q2(m)
…
IL(m)
基带正交
I
信号产生
QL(m) I
cos(2n)
S2(n)
sin( 2n) cos(Ln)
SL(n)
DA
零点
sin(Ln)
镜频滤 S(t)
波器
17
本结构其实就是多个单通道发射机构成的并行发 射机。
本结构可以同时发射的多个信号只能位于某个单 通道发射机的频段内，即：
超宽带滤波 双工器
分波段滤波
超宽带放大 超宽带功率放大
超高速超宽带 超高速超宽带
超高速
DSP （软件）
6
2.2 射频带通采样软件无线电结构
射频带通采样软件无线电结构在A/D前采用了窄带电 调滤波器，根据所需的处理带宽进行带通采样，从而降低 了对A/D采样速率和后续DSP处理速度的要求。此结构将 会成为未来软件无线电发展的主流。
邵保华.软件无线电在扩频通信发射中的应用研究 [D].哈尔滨：哈尔滨工程大学,2004.
陈道锦.通信系统中中频发射模块的软件无线电仿 真及实现[D].南京：南京航空航天大学,2008.
39
任何一个无线电信号均可表示为：
S (t) a (t)c o s [2f0 t(t)]
式中，a(t),(t) 分别表示该信号的幅度调制信息 和相位调制信息， f 0 为信号载频。 对上式进行数字化，可得：
S ( n T S ) a ( n T S ) c o s [ 2 f 0 n T S ( n T S ) ]
本结构核心与信道化接收机相同，都是基于多相滤 波器，通过内插的方式来实现的。
sin(1n)
I2(m) 基带正交
I
信号产生
I
Q2(m)
…
IL(m)
基带正交
I
信号产生
QL(m) I
cos(2n)
S2(n)
sin( 2n) cos(Ln)
SL(n)
DA
零点
sin(Ln)
镜频滤 S(t)
波器
17
本结构其实就是多个单通道发射机构成的并行发 射机。
本结构可以同时发射的多个信号只能位于某个单 通道发射机的频段内，即：
超宽带滤波 双工器
分波段滤波
超宽带放大 超宽带功率放大
超高速超宽带 超高速超宽带
超高速
DSP （软件）
6
2.2 射频带通采样软件无线电结构
射频带通采样软件无线电结构在A/D前采用了窄带电 调滤波器，根据所需的处理带宽进行带通采样，从而降低 了对A/D采样速率和后续DSP处理速度的要求。此结构将 会成为未来软件无线电发展的主流。
邵保华.软件无线电在扩频通信发射中的应用研究 [D].哈尔滨：哈尔滨工程大学,2004.
陈道锦.通信系统中中频发射模块的软件无线电仿 真及实现[D].南京：南京航空航天大学,2008.
39
任何一个无线电信号均可表示为：
S (t) a (t)c o s [2f0 t(t)]
式中，a(t),(t) 分别表示该信号的幅度调制信息 和相位调制信息， f 0 为信号载频。 对上式进行数字化，可得：
S ( n T S ) a ( n T S ) c o s [ 2 f 0 n T S ( n T S ) ]
本结构核心与信道化接收机相同，都是基于多相滤 波器，通过内插的方式来实现的。
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器
S(t) DA
14
数字带通滤波器实现起来比较困难，可以采用 下面的模拟域滤波方案：
I(m)
基带 正交
I1
信号
产生
I1
Q(m)
cos(0n) sin( 0 n )
S(n)
I2
DA
模拟带通 滤波器
电 调 S(t) 滤 波 器
15
上面结构要求D/A要有相当高的转换速率，为避 免内插给D/A带来的负担，可以设想把内插移至 D/A之后通过模拟接零开关来实现，如下图：
超宽带滤波 双工器
分波段滤波
超宽带放大 超宽带功率放大
超高速超宽带 超高速超宽带
超高速
DSP （软件）
6
2.2 射频带通采样软件无线电结构
射频带通采样软件无线电结构在A/D前采用了窄带电 调滤波器，根据所需的处理带宽进行带通采样，从而降低 了对A/D采样速率和后续DSP处理速度的要求。此结构将 会成为未来软件无线电发展的主流。
后的信号谱为：
Sl(f)
0
fS / 2
f
0
fS / 2
fS
(I 1)fS /2 I f S / 2
f
13
用数字带通滤波器滤出第m次镜频，就相应得 到了载频为m倍于基带载频(m=1)的高频信号。
I(m)
基带 正交
I1
信号
产生
I1
Q(m)
cos(0n) sin( 0 n )
S(n)
I2
FIR
数字带 通滤波
窄带电调滤波器
放大器
A/D
双工器
功放
窄带电调滤波器
“0”内插上变频
D/A
DSP （软件）
7
2.3 宽带中频带通采样软件无线电结构
宽带中频带通采样软件无线电结构类似于中频数字化 接收机的结构，采用了多次混频体制或叫超外差体制。其 主要特点是中频带宽更宽，所有调制解调等功能全部由软 件加以实现，是近期软件无线电一种比较可行的设计方案。
(m 1 )f2 S{f1,f2,...,fL}mf2 S
18
3.3 信道化软件无线电发射机模型
任何一个无线电信号均可表示为：
S (t) a (t)c o s [2f0 t(t)]
式中，a(t),(t) 分别表示该信号的幅度调制信息 和相位调制信息， f 0 为信号载频。 对上式进行数字化，可得：
S ( n T S ) a ( n T S ) c o s [ 2 f 0 n T S ( n T S ) ]
中心思想：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，并使宽 带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。
3
2. 软件无线电的基本结构
软件无线电的结构：主要由天线、射频前端、宽 带A/D-D/A转换器、通用或专用数字信号处理 器以及各种软件组成。
也就是说，给定任何一种调制方式，就可以计算
出相应的两个正交分量I (n), Q (n)，然后分别与
两个正交本振 cos(0n)、 sin(0n) 相乘并求和，
即可得到调制信号S (n)。
I(n) cos(0n)
正交
S(n)
调制
信号产生
Q(n) sin( 0 n )
11
由于两个正交基带信号I(n)、Q(n)的带宽仅为信 号带宽，为使产生的基带信号与后面的采样速率 相匹配，在进行正交调制之前必须通过内插把低 数据速率的基带信号提升到采样频率上，整个实 现过程如下图。本结构又称基频发射机。
射频处 理前端
A/D
数字信号处理软
件
D/A
4Leabharlann 基于采样方式的不同，软件无线电的组成 结构可以分成以下3种：
1）射频低通采样结构 2）射频带通采样结构 3）宽带中频带通采样结构
5
2.1 射频低通采样软件无线电结构
射频低通采样数字化的软件无线电，其结构简洁，把 模拟电路的数量减少到最低程度，是最理想的软件无线电 结构。
S1(n)
sin(1n)
I2(m) 基带正交
I
信号产生
I
Q2(m)
…
IL(m)
基带正交
I
信号产生
QL(m) I
cos(2n)
S2(n)
sin( 2n) cos(Ln)
SL(n)
DA
零点
sin(Ln)
镜频滤 S(t)
波器
17
本结构其实就是多个单通道发射机构成的并行发 射机。
本结构可以同时发射的多个信号只能位于某个单 通道发射机的频段内，即：
I(m)
基带 正交
I1
信号
产生
I1
Q(m)
cos(0n) sin( 0 n )
模拟带通 滤波器
S(n) DA
零点
电 调 S(t) 滤 波 器
开关说明：接地时间
T1
(I
1)TS I
接信号时间 T2 TS I 16
3.2 多通道软件无线电发射机模型
基带正交 I1(m) I
信号产生 Q1(m)
I
cos(1n)
分段滤波器
高放
中放
双工器
本振
功放
放大
滤波
A/D DSP
（软件） D/A
8
3. 软件无线电发射机数学模型
软件无线电的发射机的基本组成结构为：
基带 调制
上变频
功率 放大
天线或 介质
本节将讨论 3 种不同的发射机数学模型：
单通道发射机数学模型 多通道发射机数学模型 信道化发射机数学模型
9
3.1 单通道软件无线电发射机模型
软件无线电发射机
专业：通信与信息系统 姓名：杨行 学号：2120110951
软件无线电发射机
1.软件无线电简介 2.软件无线电的结构 3.软件无线电发射机的数学模型 4.软件无线电发射机的结构 5.发射机功放线性化
2
1. 软件无线电简介
1992年，Joseph Mitola在美国通信系统会议上首次 明确提出了软件无线电（software radio）的概念。
式中，TS 1/ fS 为采样间隔，上式可简化为： S (n ) a (n )c o s [0 n (n )]
10
为便于进行信息调制，通常进行正交分解：
S ( n ) I ( n ) c o s (0 n ) Q ( n ) s in (0 n )
式中: I ( n ) a ( n ) c o s( n ) , Q ( n ) a ( n ) s i n ( n )
I(m)
基带
I
I(n)
正交
信号
产生
I
Q(m)
Q(n)
cos(0n) S(n)
sin( 0 n )
12
如何用目前中低速采样率的发射机来产生更高频 率的信号：1）利用模拟上变频的办法来实现。2） 采用内插技术实现数字上变频。
内插技术的基本原理： 设调制模型产生的数字谱为： S(f )
对S(n)进行I倍内插
S(t) DA
14
数字带通滤波器实现起来比较困难，可以采用 下面的模拟域滤波方案：
I(m)
基带 正交
I1
信号
产生
I1
Q(m)
cos(0n) sin( 0 n )
S(n)
I2
DA
模拟带通 滤波器
电 调 S(t) 滤 波 器
15
上面结构要求D/A要有相当高的转换速率，为避 免内插给D/A带来的负担，可以设想把内插移至 D/A之后通过模拟接零开关来实现，如下图：
超宽带滤波 双工器
分波段滤波
超宽带放大 超宽带功率放大
超高速超宽带 超高速超宽带
超高速
DSP （软件）
6
2.2 射频带通采样软件无线电结构
射频带通采样软件无线电结构在A/D前采用了窄带电 调滤波器，根据所需的处理带宽进行带通采样，从而降低 了对A/D采样速率和后续DSP处理速度的要求。此结构将 会成为未来软件无线电发展的主流。
后的信号谱为：
Sl(f)
0
fS / 2
f
0
fS / 2
fS
(I 1)fS /2 I f S / 2
f
13
用数字带通滤波器滤出第m次镜频，就相应得 到了载频为m倍于基带载频(m=1)的高频信号。
I(m)
基带 正交
I1
信号
产生
I1
Q(m)
cos(0n) sin( 0 n )
S(n)
I2
FIR
数字带 通滤波
窄带电调滤波器
放大器
A/D
双工器
功放
窄带电调滤波器
“0”内插上变频
D/A
DSP （软件）
7
2.3 宽带中频带通采样软件无线电结构
宽带中频带通采样软件无线电结构类似于中频数字化 接收机的结构，采用了多次混频体制或叫超外差体制。其 主要特点是中频带宽更宽，所有调制解调等功能全部由软 件加以实现，是近期软件无线电一种比较可行的设计方案。
(m 1 )f2 S{f1,f2,...,fL}mf2 S
18
3.3 信道化软件无线电发射机模型
任何一个无线电信号均可表示为：
S (t) a (t)c o s [2f0 t(t)]
式中，a(t),(t) 分别表示该信号的幅度调制信息 和相位调制信息， f 0 为信号载频。 对上式进行数字化，可得：
S ( n T S ) a ( n T S ) c o s [ 2 f 0 n T S ( n T S ) ]
中心思想：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，并使宽 带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。
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2. 软件无线电的基本结构
软件无线电的结构：主要由天线、射频前端、宽 带A/D-D/A转换器、通用或专用数字信号处理 器以及各种软件组成。
也就是说，给定任何一种调制方式，就可以计算
出相应的两个正交分量I (n), Q (n)，然后分别与
两个正交本振 cos(0n)、 sin(0n) 相乘并求和，
即可得到调制信号S (n)。
I(n) cos(0n)
正交
S(n)
调制
信号产生
Q(n) sin( 0 n )
11
由于两个正交基带信号I(n)、Q(n)的带宽仅为信 号带宽，为使产生的基带信号与后面的采样速率 相匹配，在进行正交调制之前必须通过内插把低 数据速率的基带信号提升到采样频率上，整个实 现过程如下图。本结构又称基频发射机。
射频处 理前端
A/D
数字信号处理软
件
D/A
4Leabharlann 基于采样方式的不同，软件无线电的组成 结构可以分成以下3种：
1）射频低通采样结构 2）射频带通采样结构 3）宽带中频带通采样结构
5
2.1 射频低通采样软件无线电结构
射频低通采样数字化的软件无线电，其结构简洁，把 模拟电路的数量减少到最低程度，是最理想的软件无线电 结构。
S1(n)
sin(1n)
I2(m) 基带正交
I
信号产生
I
Q2(m)
…
IL(m)
基带正交
I
信号产生
QL(m) I
cos(2n)
S2(n)
sin( 2n) cos(Ln)
SL(n)
DA
零点
sin(Ln)
镜频滤 S(t)
波器
17
本结构其实就是多个单通道发射机构成的并行发 射机。
本结构可以同时发射的多个信号只能位于某个单 通道发射机的频段内，即：
I(m)
基带 正交
I1
信号
产生
I1
Q(m)
cos(0n) sin( 0 n )
模拟带通 滤波器
S(n) DA
零点
电 调 S(t) 滤 波 器
开关说明：接地时间
T1
(I
1)TS I
接信号时间 T2 TS I 16
3.2 多通道软件无线电发射机模型
基带正交 I1(m) I
信号产生 Q1(m)
I
cos(1n)
分段滤波器
高放
中放
双工器
本振
功放
放大
滤波
A/D DSP
（软件） D/A
8
3. 软件无线电发射机数学模型
软件无线电的发射机的基本组成结构为：
基带 调制
上变频
功率 放大
天线或 介质
本节将讨论 3 种不同的发射机数学模型：
单通道发射机数学模型 多通道发射机数学模型 信道化发射机数学模型
9
3.1 单通道软件无线电发射机模型
软件无线电发射机
专业：通信与信息系统 姓名：杨行 学号：2120110951
软件无线电发射机
1.软件无线电简介 2.软件无线电的结构 3.软件无线电发射机的数学模型 4.软件无线电发射机的结构 5.发射机功放线性化
2
1. 软件无线电简介
1992年，Joseph Mitola在美国通信系统会议上首次 明确提出了软件无线电（software radio）的概念。
式中，TS 1/ fS 为采样间隔，上式可简化为： S (n ) a (n )c o s [0 n (n )]
10
为便于进行信息调制，通常进行正交分解：
S ( n ) I ( n ) c o s (0 n ) Q ( n ) s in (0 n )
式中: I ( n ) a ( n ) c o s( n ) , Q ( n ) a ( n ) s i n ( n )
I(m)
基带
I
I(n)
正交
信号
产生
I
Q(m)
Q(n)
cos(0n) S(n)
sin( 0 n )
12
如何用目前中低速采样率的发射机来产生更高频 率的信号：1）利用模拟上变频的办法来实现。2） 采用内插技术实现数字上变频。
内插技术的基本原理： 设调制模型产生的数字谱为： S(f )
对S(n)进行I倍内插