第一讲：软件无线电技术基础

J. C. Maxwell (1831-1879)
Guglielmo Marconi
无线电的定义和形态

通过电磁波来传播信息的方式叫无线电。

无线电的形态
广播与电视（DAB/DVB等） 军用电台（包括海/陆/空三军专用电台、海基 电台、陆航电台等） 无线对讲机终端和基站（“沙漠风暴”行动使 用35000部对讲机和集群手机） 移动通信终端和基站（民用） 数据链终端和基站（LINK4/11/16/22，卫星链 路，VDL1/2/4等） 雷达系统 … …



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

3、软件无线电的引入


“沙漠风暴”行动和格林纳达冲突，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。 矛盾的核心：互通性与灵活性 1991年Joseph Mitola III提出软件无线电概念，并 获得了广泛认可。

Joseph Mitola提出的软件无线电概念的中心思 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。
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：
移动通信中软件无线电结构发展

多波段/多模式时代－SPR
RF:869~894MHz
键盘/麦克风/ 扬声器/显示器等 I/O
收/发 开关
射频 处理
下 变频
中频 处理
中频ADC
下 变频
基带数字化 /模拟处理 高速DAC
RF:1930~1990MHz
射频 处理 下 变频
下变频
RF:1805~1880MHz 射频百度文库处理 下 变频
RF:1930~1990MHz 射频 处理 下 变频
高速 DAC
RF:1805~1880MHz 射频 处理 下 变频
RF:935~960MHz 射频 处理 下 变频
4、自适应智能－软件无线电AI-SR


自适应智能软件无线电 ( 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 AI (Adaptive intelligence) -SR 的特征： 基于对周围无线环境的感知交互作用，而自动 改变发送和接收参数。 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


数字化技术能大大提升系统精度、可靠性，改善 抗干扰能力，带来了电台数字化的革命 数字化电台（Digital Radio）的特征： 数字方式实现模拟功能－－目的是提高可靠性、 精度等 一般采用视频数字化（基带低频采样） 针对特定功能设计数字方案，是一种特定实现， 没有灵活性，单实现的效率高
小结：软件无线电技术
采样技术
数字化结构 变采样率信号 处理技术 数字 化技 术
基带处理的软件实现
软件化处理的前端技术 智能天线技术－软件控 制天线 软件 化技 术
无线电技术
软件无线电SR的概念
软件无线电教学实验系统
功 能 扩 展 接 口
DSP
FPGA RF
ARM AD DA JTAG 仿真端口
信号接收 发送接口
3）功能 — 虚拟化


采用通用结构，功能软件定义！ 虚拟化的概念：如虚拟仪器 ？？？ 功能虚拟化的发展带来 — 软件化的转变 模拟电台向软件定义的数字电台、软件编程电 台、软件定义电台转化；
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：
www.sdrforum.org
第二节：软件无线电的核心技术



技术数字化 平台通用化 功能虚拟化 结构总线化＋模块化 控制网络化 体系标准化
1）技术 — 数字化


半导体技术发展是高速、高精度AD成为可能： AD转换频率达到数十GHz； 数字化的系统优势 系统的程控能力 可大大提高精度 便于大规模集成 可靠性和可重复性
移动通信中软件无线电结构发展

AI-SR时代
键盘/麦克风/ 扬声器/显示器等 I/O 收 /发 开关 智能 宽带 RF前端 RF:869~894MHz RF:1930~1990MHz RF:1805~1880MHz RF:935~960MHz 超高频 宽带ADC 软件定义 无线电 处理引擎 超高速 多路DAC

IEEE对于软件无线电和认知无线电技术的标准 化工作进行了推进，目前正在制订的相关的标准 主要包括： IEEE 802.15、 IEEE 802.22、IEEE 802.16h、IEEE P1900、 IEEE 802.11h以及 IEEE 802.11y等；
第三节、无线电软件化的结构演变
1、无线电数字化－数字电台DR诞生
第一讲：软件无线电 技术基础
主讲人：王坚 wangjian3630@uestc.edu.cn
第一节、无线电与软件无线电概念
1、通信是人类文明和进步的推动力
200年以前现代文明还未启动，人类已经进行大 量远距离通信的探索，看看远古的烽火台吧！
2、无线电的诞生
Benjamin Franklin (1706-1790) Alexander Graham Bell
移动通信中软件无线电结构发展

模拟时代到数字时代－DR
键盘/麦克风/ 扬声器/显示器等 I/O
收 /发 开关
射频 处理
下 变频
中频 处理
下 变频
基带 数字化处理
基带 ADC
FPGA/ DSP处理
DAC 转换
基于DR思想：单模式/单波段，基带采样
2、一般的软件编程无线电－SPR概念


一般软件编程无线电 (SPR) 的定义：使用软件 技术来处理数字化的无线电信号 SPR (Software Programming Radio) 特征： 核心的无线电硬件平台－－是计算平台，如 通用可编程DSP或CPU等 一般采用中频数字化（IF带通采样技术） 软件来定义功能，包括信源处理、信道处理、 调制解调等

虚拟特性与升级 特殊应用：有些应用只有数字系统才能实现
2）平台 — 通用化



电子产品的通用结构 高速ADC/DAC + DSP + FPGA 高速ADC/DAC完成数字化处理 FPGA完成数字前端的高数据速率的实时处理，实 现各信道的信息提取，以及降低数据率的变采样 信号处理 DSP完成特定信道的信息处理，提取业务信息，实 现无线电功能。