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软件无线电的历史和发展趋势

软件无线电的历史和发展趋势
软件无线电的历史和发展趋势

软件无线电的历史和发展趋势

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摘要:自20世纪90年代初以来,移动通信领域一场新的技术革命悄然兴起,这就是以软件无线电为特征的新一代通信系统研究与开发。软件无线电(SWR)技术是第三代移动通信系统和军用电台的发展趋势。文章主要介绍了软件无线电的概念、软件无线电的研究历史、软件无线电的应用和软件无线电在国际和国内的发展趋势。

关键词:软件无线电(SDR),无线通信,移动通信

一、引言

软件无线电(SDR)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。由于软件无线电所具有的灵活性、开放性等特点,使其在无线通信中获得了广泛应用。随着研究的深入,软件无线电的民用潜力日益受到重视,民用研究已经成为软件无线电研究的主战场,尤其是在移动通信方面更具有广阔的发展空间,被比喻为第三代、第四代全球通信的基石。东芝、诺基亚、摩托罗拉等各大通信公司总裁都宣布要从数字无线电向软件无线电转变,并正在为此不懈努力。无论是GSM还是CDMA技术,解决不同公司、不同标准之间互通的最佳办法就是采用软件无线电解决方案。

二、软件无线电简介

软件无线电的产生原因与海湾战争有关,当时以美国为首的多国部队中使用了多种不同制式的通讯设备,因而造成了互相通讯的困难。在1992年5月在美国通信系统会议上,JesephMitola(约瑟夫·米托拉)首次提出了“软件无线电”(SoftwareRadio,SDR)的概念。1995年IEEE通信杂志(CommunicationMagazine)出版了软件无线电专集。当时,涉及软件无线电的计划有军用的SPEAKEASY(易通话),以及为第三代移动通信(3G)开发基于软件的空中接口计划,即灵活可互操作无线电系统与技术(FIRST)。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(SoftwareDefinedRadio,SDR)。1999年4月IEEEJSAC杂志出版一期关于软件无线电的选集。同年,无线电科学家国际联合会在日本举行软件无线电会议。同年还成立亚洲SDR论坛。1999年以后,集中关注使SDR的3G成为可能的问题。

软件无线电技术,顾名思义是用现代化软件来操纵、控制传统的“纯硬件电路”的无线通信。软件无线电技术的重要价值在于:传统的硬件无线电通信设备只是作为无线通信的基本平台,而许多的通信功能则是由软件来实现,打破了有史以来设备的通信功能的实现仅仅依赖于硬件发展的格局。软件无线电技术的出现是通信领域继固定通信到移动通信,摸拟通信到数字通信之后第三次革命。

三、软件无线电的应用

软件无线电技术广泛应用于无线电通信领域。具体如下:

1、蜂窝移动通信系统

在蜂窝移动通信系统中,基站和移动终端采用软件无线电结构,硬件简单,功能由软件定义。射频频段、信道访问模式及信道调制都可编程。在此系统中,软件无线电的发射与其它系统不同,它先划分可用的传输信道,探测传播路径,进行适合信道的调制,电子控制发射波束指向正确的方向,选择合适的功率,然后再发射。接收也同样如此,它能划分当前信道和相邻信道的能量分布,识别输入传输信号的模式,自适应抵消干扰,估计所需信号多径的动态特征,对多径的所需信号进行相干合并和自适应均衡,对信道调制进行栅格译码,然后通过FEC译码纠正剩余错误,尽可能降低误比特率。此外,软件无线电能通过许多软件工具增加增值业务。这些软件工具能帮助分析无线电环境,定义所需的增加内容,在无线环境下,测试由软件开发增值业务的样板,最后再通过软件或硬件开放该增值业务。

2、智能天线

智能天线最初用于雷达、声纳及军事通信领域,由于价格等因素,一直未能普及到其它通信领域。数字信号处理技术迅速发展,数字信号处理芯片的处理能力不断提高,芯片价格

已可接受。同时,利用数字技术可在基带形成天线波束,取代了模拟电路,提高了天线系统的可靠性和灵活程度。在TD-CDMA方案中,基站采用智能天线技术,利用数字信号处理技术识别用户信号到达方向,形成天线主波束。

引入空分多址(SDMA)方式后,根据用户信号不同的空间传播方向,提供不同的空间信道。采用数字方法对阵元接收信号加权处理,形成无线波束,使主波束对准用户信号方向,干扰信号方向形成天线方向零缺陷或较低的功率增益,达到抑制干扰目的。

使用智能无线的优势在于:(1)无线波束赋形的结果等效于提高天线的增益;(2)天线波束赋形后,可大大减少多径干扰;(3)信号到达方向(DOA)提供了用户终端的方位信息,用于实现用户定位;(4)用多个小功率放大器代替大功率放大器,降低了基站成本,提高了设备可靠性。

3、多频多模手机

在欧洲的ACTSFIRST项目中,将软件无线电技术应用于设计多频/多模(可兼容GSM、DCS1800、WCDMA及现有的大多数模拟体制)可编程手机。它可自动检测接收信号,接入不同的网络,而且能满足不同接续时间的要求。软件无线电技术可用不同软件实现不同无线电设备的各种功能,可任意改变信道接入方式或调制方式,利用不同软件即可适应不同标准,构成多模手机和多功能基站,具有高度的灵活性。

它的出现,使通信的发展经历了由固定到移动,由模拟到数字,由硬件到软件的三次变革。软件无线电技术正越来越广泛应用于移动通信领域,在第二代移动通信系统向第三代移动通信系统过渡过程中,软件无线电技术将发挥重要作用。

4、卫星通信

在当今通信领域中,卫星通信是最重要的通信方式之一。但是,由于卫星通信系统设备种类繁多,设备管理和维护工作复杂,使得卫星通信系统更新换代周期长,不能很好地适应现代高科技的发展步伐。而软件无线电以其软件定义功能和开放式模块化结构的技术思想能很好地解决卫星通信系统存在的问题,因此,研究具有软件无线电特征的卫星通信系统是很有意义的。

在卫星通信系统中,系统功能主要指多址方式、网络结构、组网协议和通信业务等;而设备功能指接口标准、调制解调方式、信道编码方式、信源编码方式、信息速率、复用方式

等。软件无线电技术思想就是采用先进的技术手段,使得上述功能可以用软件来定义。通过友好的人机界面,人们可以在不改变硬件设备的情况下实时地改变通信系统的功能,从而使该系统能适应各种应用环境,因而具有很强的适用性和灵活性。

四、软件无线电现状和发展趋势

软件无线电(SDR)作为当今无线通信领域的新技术,正在起起内外越求越多的关注,在通信领域是继模拟技术到数字技术、固定通信到移动通信之后的新的无线电通信体制。随着通信技术的发展,兼容各种不同制式类型的设备已经日益显露出其需求性,与传统的无线电系统相比,软件无线电系统具有结构通用、功能软件化、互操作性妤等一系列优点。

目前以美国和西欧为主导的发达国家都在积极地致力于软件无线电技术的研究和系统的开发利用。美国在其国防技术领域计划中,将软件无线电视为战场无缝通信的基石和首要的技术挑战,认为是用来解决多售主、多网络、联合/多兵种合成部队和商业环境中通信设备互操作性问题的有效手段。其最终目标是:在此基础上发展利用商业标准和协议,达到战术系统之间以及战术系统与全球通信系统之间的自动化无缝接口,实现数据/语音一体化传输和数字战场通信,确保战区内分散在各处的阵地,直到最低梯队步兵和每艘舰艇和每架飞机之间能够进行可靠、透明、安全的连通。

在美国防部计划的推动下,其它一些国防电子公司也展开了多频段多模式电台研制工作。据报道,美国哈里斯公司已研制成功一种AN/VRC-94(E)的多频段车载收发信机,可与其它电台(如AN/PRC-117A和AN/VRC-94A)互通。美国马格纳斯克公司也研制出AN/GRC-206(V)多频段多模式电台,该系列产品是为美国三军实施前方地域控制、空中交通管制和空中补给支持行动而设计的,它是一种HF/VHF/UHF综合通信系统。美陆军正在研制新一代三频段的超高频战术卫星通信终端,以实现真正意义的互通能力。

在中国,软件无线电技术受到相当重视,在“九五”和“十五”预研项目和“863”计划中都将软件无线电技术列为重点研究项目。“九五”期间立项的“多频段多功能电台技术”突破了软件无线电的部分关键技术,开发出4信道多波形样机;我国提出的第三代移动通信系统方案TD-SCDMA,就是利用软件无线电技术完成设计。软件无线电需要将现代先进的通信技术、微电子技术和计算机技术结合在一起,是一个中长期的研究项目,需要很

强的综合实力。

五、结束语

本文介绍了SDR的研究现状与发展趋势。随着各种软件无线电通信系统的研制成功,证明软件无线电不但在技术上是完全可行的,而且还代表着未来无线通信体制的发展趋势。软件无线电技术有着广泛的应用前景,特别是对航空航天,多频段、多用户、多模兼容以及互联系统,它不仅在军事领域,而且在民用领域也有着极为广阔的应用前景。

参考文献

1唐秀玲无线电发展现状与趋势 [期刊论文] 2002

2邬正义.范瑜.徐惠刚现代无线电通信技术 . 高等教育出版社,2006

3徐永胜国外军用软件无线电的发展现状 [期刊论文] -电讯技术2001(03)

4查光明.倪成凯.孙科维软件无线电的兴起、特点及其关键技术 [期刊论文] -云南民族大学学报(自然科学版)2003(03)

5吴启晖.莫永成.王金龙.陈朝晖第三代移动通信系统中的软件无线电技术 [期刊论文] -移动通信2000(02)

无线电导航的发展历程

1.无线电导航的发展历程 无线电导航是20世纪一项重大的发明 电磁波第一个应用的领域是通信,而第二个应用领域就是导航。早在1912年就开始研制世界上第一个无线电导航设备,即振幅式测向仪,称无线电罗盘(Radiocompass),工作频率0.1一1.75兆赫兹。1929年,根据等信号指示航道工作原理,研制了四航道信标,工作频率为0.2一0.4兆赫兹,已停止发展。1939年便开始研制仪表着陆系统(ILS),1940年则研制脉冲双曲线型的世界第一个无线电定位系统奇异(Gee),工作频率为28一85兆赫兹。1943年,脉冲双曲线型中程无线电导航系统罗兰A(Loran-A)投入研制,1944年又进行近程高精度台卡(Dessa)无线电导航系统的研制。 1945年至1960年研制了数十种之多,典型的系统如近程的伏尔(VOR)、测向器( D ME)、塔康(Tacan)、雷迪斯特、哈菲克斯(Hi-Fix)等;中程的罗兰B(Loran-B)、低频罗兰(LF-Loran)、康索尔(Consol)等;远程的那伐格罗布((Navaglohe)、法康(Facan)、台克垂亚(Dectra)、那伐霍(Navarho),罗兰C(Loran-C)和无线电网(Radionrsh)等;超远程的台尔拉克(Delrac)和奥米加(Omega)与。奥米加;空中交通管制的雷康(Rapcon)、伏尔斯康(VOLSCAN)、塔康数据传递系统(Tacandata-link)和萨特柯((Satco)等,另外还有多卜勒导航雷达(Doppler navigation tadar),这期间主要保留下来的系统如表1 表1主要地基无线电导航系统运行年代表 1.1 无线电导航发展的重大突破 1960年以后,义发展了不少新的地基无线电导航系统。如近程高精度的道朗((TORAN)、赛里迪斯(SYLEDIS)、阿戈(ARGO)、马西兰(MAXIRAN)、微波测距仪(TRISPONDER)以及MRB-201,NA V-CON,RALOG-20,RADIST等等;中程的有罗兰D (Loran-D)和脉冲八(Pulse8)等;远程的恰卡(Chayka);超远程的奥米加((Omega与 );突破在星基的全球导航系统,还有新的飞机着陆系统。同时还开始发展组合导航与综合导航系统,以及地形辅助导航系统等。表2列出几种常用的系统及主要性能与用量。 表2几种常用的地基系统性能与用量 *D为飞行距离。

软件无线电(个人整理)

1. 软件无线电是什么
无线通信在现代通信中占据着极其重要的位置, 几乎任何领域都使用无线通信, 包括有 商业、气象、金融、军事、工业、民用等。我们可从通信系统、调制方式、多址方式等几方 面可看到无线通信系统种类的繁多。 类 别 通信系统 调制方式 多址方式 种 类
卫星通信系统、蜂窝移动通信系统、无线寻呼系统、短波通信系统、 微波通信系统等 AM、FM、LSB、USB、ISB、FSK、PSK、MSK、GMSK、QAM 等 时分多址(TDMA) 、频分多址( FDMA)和码分多址(CDMA)等
各种通信系统由于自身的特点而适用于各种特定的场合,例如: 短波电台适合远距离,其所需的发射功率不大,传输的“中继系统” —电离层不会被 摧毁;卫星通信能传播高质量的信息,所能提供的频带很宽 微波通信抗干扰能力强,适合大量的数据传输,但只能在点与点之间传输,传输距离 又有一定的限制 由于无线通信的设备简单、便于携带、易于操作、架设方便等特点,在军事和民用通信领域 中都是不可缺的重要通信手段。 然而, 电台往往是根据某种特定的用途而设计的, 功能单一, 有些电台的基本结构相似,而信号特征差异很大。比如,工作的频段不同,调制方式不同, 波形结构不同,通信协议不同,数字信息的编码方式、加密方式不同等等。电台之间的这些 差异极大地限制了不同电台之间的互通互连。 经过几十年的发展, 无线通信已有很大的发展, 通信系统由模拟体制不断向数字化体制过渡, 因此是否可能在数字化体制础上一个电台能满足多调制方式和多址方式, 从而根椐需要构成 多种通信系统呢。 我们先看一下一个数字蜂窝网接收站, 显示在图 1 中。 (注意: 为了说明软件无线电的概念, 这里给出了无线电的接收装置部分) 。
图 1:窄带无线接收装置

北斗卫星发展历程

中国北斗卫星导航系统发展历程 相信在座的大部分都只知道北斗时中国的导航系统,但并没有深入的了解,那中国北斗卫星导航系统是如何发展到如今的地步呢? 中国北斗卫星导航系统(BeiDouNavigationSatelliteSystem,BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统(BDS)和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO,是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。 北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并具短报文通信能力,已经初步具备区域导航、定位和授时能力,定位精度10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。 2017年11月5日,中国第三代导航卫星顺利升空,它标志着中国正式开始建造“北斗”全球卫星导航系统。 卫星导航系统是重要的空间信息基础设施。中国高度重视卫星导航系统的建设,一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。2000年,首先建成北斗导航试验系统,使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域,产生显着的经济效益和社会效益。特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。为了更好地服务于国家建设与发展,满足全球应用需求,我国启动实施了北斗卫星导航系统建设。 2012年12月27日,北斗系统空间信号接口控制文件正式版1.0正式公布,北斗导航业务正式对亚太地提供无源定位、导航、授时服务。 2013年12月27日,北斗卫星导航系统正式提供区域服务一周年新闻发布会在国务院新闻办公室新闻发布厅召开,正式发布了《北斗系统公开服务性能规

软件无线电发展现状

<<移动通信>.>>2002年第 4期 软件无线电发展现状 罗序梅信息产业部电子七所 1 前言 — 软件无线电是实现无线通信新体系结构的一种技术,在经过近几年的发展之后,其重要性和可 行性正逐步被越来越多的人所认识和接受。软件无线电技术的重要价值体现在:硬件只是作为 无线通信的基本平台,而许多的通信功能则是通过软件来实现的,这就打破了长期以来设备的 通信功能实现仅仅依赖于硬件的发展格局。所以有人称,软件无线电技术的出现是通信领域继 固定到移动,模拟到数字之后的第三次革命。本文主要介绍全球软件无线电技术研究动态、对 实现软件无线电台至关重要的器件技术的发展以及软件无线电台商用前景。 2 全球软件无线电技术研究动态 软件无线电技术具有结构的开放性、软件的可编程性、硬件的可重构性以及功能和频段的… 多样性等特点,无论在军事还是在商用通信中都有着巨大的应用潜力。也正是因为这些独特的 优势,引发了全球对软件无线电技术的关注和研发热潮。除美国在 90年代初开始实施易通话计 划并成功地研制出多功能多频段电台外,欧洲、日本、中国等全球其它地区也纷纷开展了各自 的软件无线电技术项目。 欧洲委员会已将软件无线电技术列为重要的研发项目,大量与软件无线电技术相关的研究项目正在其 ACTS计划中进行。受潜在的商业利益所驱动,其研究重点集中在第三代标准上, 这包括 FIRST(灵活的综合无线电系统和技术)、FRAMES(未来无线电宽频段多址系统)和 · SORT等项目。前两个项目利用软件无线电台样机研究开发下一代无线接口。其中

FIRST项目 主要是评估实现软件重构空中接口的问题。目前最公开的工作集中在 RF结构最佳划分方法及 数字处理的实现上。 SORT主要是开展有关第三代系统( UMTS)在地面和卫星接入方面的硬件 重构问题的研究,演示灵活而有效的软件可编程电台,实施该项目的目标是:

软件无线电技术综述_陶玉柱

2011年第01期,第44卷 通 信 技 术 Vol.44,No.01,2011 总第229期 Communications Technology No.229,Totally 软件无线电技术综述 陶玉柱, 胡建旺, 崔佩璋 (军械工程学院 光学与电子工程系,河北 石家庄 050003) 【摘 要】软件无线电是最近几年提出的一种实现无线电通信的体系结构 ,被认为是继模拟通信、数字通信之后的第三代无线电通信技术。在无线电应用领域,软件无线电已经成为一个重要的研究课题。特别是在信息成为主导市场竞争优胜劣汰、军事斗争成败等重大问题的关键因素后,软件无线电技术作为一种有利于技术体制改革创新、有利于提高信息处理能力的关键技术,已经得到了飞速的发展。介绍了软件无线电的基本概念、功能结构、关键技术等问题,同时阐述了软件无线电的应用和发展前景。 【关键词】软件无线电;高速DSP;认知无线电 【中图分类号】TN924.1 【文献标识码】A【文章编号】1002-0802(2011)01-0037-03 An Overview of Software Radio TAO Yu-zhu, HU Jian-wang, CUI Pei-zhang (Department of Optics and Electronic Engineering, Ordnance Engineering College, Shijiazhuang Hebei 050003, China) 【Abstract】Software radio is a recently proposed system in realizing wireless communication, and is regarded as the 3rd generation wireless communication technique following the analog communication and the digital communication. Software radio technology has become an important subject in the field of radio application. Especially when the information becomes the key factor to dominating the market competition and the victory of a military warfare, SDR, as a technology in favour of reform and innovation of the system and of information processing ability, has already achieved fast development. This paper describes its concept, function structure and some key techniques, including its applications and development prospects. 【Key words】software radio; high-speed DSP; cognitive radio 0 引言 伴随着通信系统由模拟体制向数字体制的逐步转变,无线通信得到了飞速发展。但传统的通过硬件设备改造升级来完成无线通信新技术改革的方法带来了很多问题,如不同通信系统的兼容性差、互联互通互操作程度低、浪费成本不利于新技术的普及推广等,大大制约了无线电技术的进一步发展。尤其是在信息成为主导通信领域的关键因素后,如何有效的提高信息的传输速率,以及适应新情况即使做出技术升级与改造,已经成为通信领域的关键问题[1]。在这种情况下,软件无线电技术作为实现通信的新概念和新体制应运而生。1 软件无线电技术概述 1.1 软件无线电的概念 软件无线电的概念最早是在1992年5月由Jeo Mitola首次提出的,即可编程或可重构电台当时提出的这个概念具有一定的局限性,后来随着技术发展和研究深入,软件无线电论坛对软件无线电进行了重新定义,即软件无线电是指能够实现充分可编程通信,对信息进行有效控制,覆盖多个频段,支持大量波形和应用软件的通信设备。也就是说,一个无线电系统中,天线以后就数字化,对信号的所有的必要的处理都由存放在高速数字信号处理器中的软件来完成。 软件无线电的基本思想就是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托,通过软件编程来实现无线电台的各种功能,从基于硬件、面向用途的电台设计方法中解放出来。功能的软件化的实现方法势必减少功能单一、灵活性差的硬件电路,尤其是减少模拟环节,把数字化处理(宽带模数变换器 收稿日期:2010-06-08。 作者简介:陶玉柱(1986-),男,硕士,主要研究方向为战场信息处理 及信息应用;胡建旺(1967-),男,副教授,主要研究方向 为通信设备检测、自动化测试;崔佩璋(1972-),男,讲师, 主要研究方向为情报指挥系统及无线通信。 37

无线电导航的发展历程

无线电导航的发展历程 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】

1.无线电导航的发展历程 无线电导航是20世纪一项重大的发明 电磁波第一个应用的领域是通信,而第二个应用领域就是导航。早在1912年就开 始研制世界上第一个无线电导航设备,即振幅式测向仪,称无线电罗盘(Radiocompass),工作频率一兆赫兹。1929年,根据等信号指示航道工作原理,研制了四航道信标,工作频率为一兆赫兹,已停止发展。1939年便开始研制仪表着陆系统(ILS),1940年则研制脉冲双曲线型的世界第一个无线电定位系统奇异(Gee),工作频率为28一85兆赫兹。1943年,脉冲双曲线型中程无线电导航系统罗兰A(Loran-A)投入 研制,1944年又进行近程高精度台卡(Dessa)无线电导航系统的研制。 1945年至1960年研制了数十种之多,典型的系统如近程的伏尔(VOR)、测向器( D ME)、塔康(Tacan)、雷迪斯特、哈菲克斯(Hi-Fix)等;中程的罗兰B(Loran-B)、低频罗兰(LF-Loran)、康索尔(Consol)等;远程的那伐格罗布((Navaglohe)、法康(Facan)、台克垂亚(Dectra)、那伐霍(Navarho),罗兰C(Loran-C)和无线电网(Radionrsh)等;超远程的台尔拉克(Delrac)和奥米加(Omega)与。奥米加;空中交通管制的雷康(Rapcon)、伏尔斯康(VOLSCAN)、塔康数据传递系统(Tacandata-link)和萨特柯((Satco)等,另外还有 多卜勒导航雷达(Doppler navigation tadar),这期间主要保留下来的系统如表1 表1主要地基无线电导航系统运行年代表 1.1 无线电导航发展的重大突破 1960年以后,义发展了不少新的地基无线电导航系统。如近程高精度的道朗((TORAN)、赛里迪斯(SYLEDIS)、阿戈(ARGO)、马西兰(MAXIRAN)、微波测距仪(TRISPONDER)以及MRB-201,NAV-CON,RALOG-20,RADIST等等;中程的有罗兰D (Loran-D)和脉冲八(Pulse8)等;远程的恰卡(Chayka);超远程的奥米加((Omega与);突破在星基的全球导航系统,还有新的飞机着陆系统。同时还开始发展组合导航与综合导航系统,以及地形辅助导航系统等。表2列出几种常用的系统及主要性能与用量。 表2几种常用的地基系统性能与用量 *D为飞行距离。

无线电导航的发展历程.

1.无线电导航的发展历程 无线电导航是 20世纪一项重大的发明 电磁波第一个应用的领域是通信,而第二个应用领域就是导航。早在 1912年就开始研制世界上第一个无线电导航设备,即振幅式测向仪,称无线电罗盘(Radiocompass,工作频率 0.1一 1.75兆赫兹。 1929年,根据等信号指示航道工作原理,研制了四航道信标,工作频率为 0.2一 0.4兆赫兹,已停止发展。 1939年便开始研制仪表着陆系统 (ILS,1940年则研制脉冲双曲线型的世界第一个无线电定位系统奇异 (Gee, 工作频率为 28一 85兆赫兹。 1943年,脉冲双曲线型中程无线电导航系统罗兰 A(Loran-A投入研制, 1944年又进行近程高精度台卡 (Dessa无线电导航系统的研制。 1945年至 1960年研制了数十种之多, 典型的系统如近程的伏尔 (VOR、测向器 ( D ME、塔康 (Tacan、雷迪斯特、哈菲克斯 (Hi-Fix等 ; 中程的罗兰 B(Loran-B、低频罗兰 (LF-Loran、康索尔 (Consol等 ; 远程的那伐格罗布 ((Navaglohe、法康 (Facan、台克垂亚 (Dectra、那伐霍 (Navarho,罗兰 C(Loran-C和无线电网(Radionrsh等 ; 超远程的台尔拉克 (Delrac和奥米加 (Omega与。奥米加 ; 空中交通管制的雷康 (Rapcon、伏尔斯康 (VOLSCAN、塔康数据传递系统 (Tacandata-link 和萨特柯 ((Satco等,另外还有多卜勒导航雷达 (Doppler navigation tadar, 这期间主要保留下来的系统如表 1 表 1主要地基无线电导航系统运行年代表 1. 1 无线电导航发展的重大突破 1960年以后, 义发展了不少新的地基无线电导航系统。如近程高精度的道朗((TORAN、赛里迪斯 (SYLEDIS、阿戈 (ARGO、马西兰 (MAXIRAN、微波测距仪(TRISPONDER 以及 MRB-201,NA V-CON,RALOG-20,RADIST 等等 ; 中程的有罗兰 D (Loran-D和脉冲八 (Pulse8等 ; 远程的恰卡 (Chayka;超远程的奥米加 ((Omega 与 ; 突破在星基的全球导航系统,还有新的飞机着陆系统。同时还开始发展组合导

软件无线电系统综述

软件无线电系统综述 [摘要] 软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托,通过软件编程来实现无线电台的各种功能。本文介绍了其系统的软硬件组成和发展情况。 [关键词]软件无线电GNU Radio USRP 一、引言 由于无线电系统,特别是移动通信系统的领域的扩大和技术复杂度的不断提高,投入的成本越来越大,硬件系统也越来越庞大。为了克服技术复杂度带来的问题和满足应用多样性的需求,特别是军事通信对宽带技术的需求,提出在通用硬件基础上利用不同软件编程的方法。软件无线电将把无线电的功能和业务从硬件的束缚中解放出来。 二、软件无线电系统简介 软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托,通过软件编程来实现无线电台的各种功能,从基于硬件、面向用途的设计方法中解放出来。功能的软件化实现势必要求减少功能单一、灵活性差的硬件电路,尤其是减少模拟环节,把数字化处理(A/D和D/A变换)尽量靠近天线。软件无线电强调体系结构的开放性和全面可编程性,通过软件更新改变硬件配置结构,实现新的功能。软件无线电采用标准的、高性能的开放式总线结构,以利于硬件模块的不断升级和扩展。 上图表示一个典型的软件无线电处理流程图。为了理解无线电的软件模块,首先需要理解和其关联的硬件。在这个图中的接收路径上,能够看到一个天线,一个RF前端,一个模拟数字转换器ADC和一堆代码。ADC是一个连接连续模拟的自然世界和离散的数字世界的桥梁。 三、软件无线电软件平台GNU Radio GNU Radio是一种运行于普通PC上的开放的软件无线电平台,其软件代码设计完全公开。基于该平台,用户能够以软件编程的方式灵活地构建各种无线应用。 GNU Radio是一个对学习,构建和部署软件定义无线电系统的免费软件工具包。GNU Radio是一个无线电信号处理方案。它的目的是给普通的软件编制者提供探索电磁波的机会,并激发他们聪明的利用射频电波的能力。 它提供信号运行和处理模块,用它可以在易制作的低成本的射频(RF)硬件和通用微处理器上实现软件定义无线电。这套套件广泛用于业余爱好者,学术机构

我国无线电导航的发展现状与对策浅析

我国无线电导航的发展现状与对策浅析 摘要在过去的五十年里,我国的无线电导航技术得到了飞速的发展和进步,无线电导航业务也在不断发展,一个空白阶段逐渐发展到今天的无线电导航系统工程,为中国的航空、航海、国防、经济等方面的发展做出了巨大的贡献。本文对我国无线电导航系统的发展进行了深入的探讨和分析,并提出了我国无线电导航的相关建议和对策。同时,对未来无线电导航的发展前景也作了展望。 关键词无线电导航;发展;回顾建议 前言 无线电导航系统安装在车辆的导航设备和地面或卫星导航站,获得导航信息通过之间的无线电信号传输和通信导航设备和导航,表明承运人或实时位置的位置,以便完成导航任务。无线电导航在航空、导航、航空航天等领域得到了广泛的应用,在陆地交通、工农业生产、大地(海洋)勘探调查、旅游勘探、科学研究等诸多方面发挥着越来越重要的作用。 1 导航技术的概念 所谓的导航是指将载体从一个地方引导到另一个地方的控制过程。现代导航技术的应用必须选择导航方案,通过选择具有高可靠性和高精度的导航设备来完成导航。导航系统构成导航系统,对各种导航元素进行处理,并提供定位信息,实现正确、可靠的导航。导航可分为无线电导航、惯性导航、天文导航、多普勒导航和仪器导航。主要方法是角度测量和距离测量[1]。 2 我国导航系统发展历史和现状 20世纪50年代以后,随着我国国防建设和经济社会的进步,无线电导航技术的发展给中国的国防建设带来了巨大的推动,特别是在国防建设方面,无线电导航技术已成为发展需求的主力军。同时,无线电导航技术在我国导航技术发展的速度和水平上也起着决定性的作用。根据我国的发展,无论是在战略或策略还是设备取得了前所未有的进展,中国航空、航海武器的装备发展水平已经提升,与此同时,在航行保障环节就导航系统提出了更高的要求和标准,进而给我们国家的飞机以及军舰在不同地区以及阶段航行过程中,可以掌握自己的地位提供了保证。无线电导航系统具有多种组成部分,各组成部分相互协调配合,是地面无线电导航技术的核心内容;自主导航系统发挥辅助作用,配备完整的导航混合系统系统,实现了在航行标准不同阶段的军事和民用航空导航技术的用户。然而,这一制度有一定的局限性,只有军事导航发挥了重要作用,但也受到传统观念的束缚,在一定程度上制约了航行要求的提高和发展,从而使新技术的研究与发展以及导航设备产生了一定的影响。此外,与先进的国家导航技术相比,我国的无线电导航系统仍存在一定的差距[2]。

软件无线电(software radio)

概要 软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托,通过软件编程来实现无线电台的各种功能,从基于硬件、面向用途的电台设计方法中解放出来。功能的软件化实现势必要求减少功能单一、灵活性差的硬件电路,尤其是减少模拟环节,把数字化处理(A/D和D/A变换)尽量靠近天线。软件无线电强调体系结构的开放性和全面可编程性,通过软件更新改变硬件配置结构,实现新的功能。软件无线电采用标准的、高性能的开放式总线结构,以利于硬件模块的不断升级和扩展。 软件无线电(software radio)在一个开放的公共硬件平台上利用不同可编程的软件方法实现所需要的无线电系统。简称SWR。理想的软件无线电应当是一种全部可软件编程的无线电,并以无线电平台具有最大的灵活性为特征。全部可编程包括可编程射频(RF)波段、信道接入方式和信道调制。 一般说来,SWR就是宽带模数及数模变换器(A/D及D/A)、大量专用/通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Proicesser,DSP)构成尽可能靠近射频天线的一个硬件平台。在硬件平台上尽量利用软件技术来实现无线电的各种功能模块并将功能模块按需要组合成无线电系统。例如:利用宽带模数变换器(Analog Digital Converter,ADC),通过可编程数字滤波器对信道进行分离;利用数字信号处理技术在数字信号处理器(DSP)上通过软件编程实现频段(如短波、超短波等)的选择,完成信息的抽样、量化、编码/解码、运算处理和变换,实现不同的信道调制方式及选择(如调幅、调频、单边带、跳频和扩频等),实现不同的保密结构、网络协议和控制终端功能等。 在目前的条件下可实现的软件无线电,称做软件定义的无线电(Software Defin ed Radio,SDR)。SDR被认为仅具有中频可编程数字接入能力。 发展历史无线电的技术演化过程是:由模拟电路发展到数字电路;由分立器件发展到集成器件;由小规模集成到超大规模集成器件;由固定集成器件到可编程器件;由单模式、单波段、单功能发展到多模式、多波段、多功能;由各自独立的专用硬件的实现发展到利用通用的硬件平台和个性的编程软件的实现。 20世纪70~80年代,无线电由模拟向数字全面发展,从无编程向可编程发展,由少可编程向中等可编程发展,出现了可编程数字无线电(PDR)。由于无线电系统,特别是移动通信系统的领域的扩大和技术复杂度的不断提高,投入的成本越来越大,硬件系统也越来越庞大。为了克服技术复杂度带来的问题和满足应用多样性的需求,特别是军事通信对宽带技术的需求,提出在通用硬件基础上利用不同软件编程的方法。20世纪80年代初开始的软件无线电的革命,将把无线电的功能和业务从硬件的束缚中解放出来。 1992年5月在美国通信系统会议上,Jeseph Mitola(约瑟夫·米托拉)首次提出了“软件无线电”(Software Radio,SWR)的概念。1995年IEEE通信杂志(Comm unication Magazine)出版了软件无线电专集。当时,涉及软件无线电的计划有军用的SPEAKEASY(易通话),以及为第三代移动通信(3G)开发基于软件的空中接口计划,即灵活可互操作无线电系统与技术(FIRST)。

基于软件无线电的直接扩频方案的实现【开题报告】

开题报告 电子信息工程 基于软件无线电的直接扩频方案的实现 一、综述本课题国内外研究动态,说明选题的依据和意义 20世纪90年代初,美国MITRE公司的首席科学家J.Mitola首先提出软件无线电概念。软件无线电最初指一种宽频段多模式的无线电台,利用加载在一定硬件上的软件来实现所需的无线通信功能。现在,软件无线电是指将模块化、标准化和通用化的硬件单元以总线或交换方式连接起来构成通用平台,通过在这种平台上加载模块化、标准化和通用化的软件来实现各种无线通信功能的一种开放体系结构及技术。 软件无线电提出了一种崭新的设计、制造和使用无线通信系统与设备的思想,它摆脱了面向用途而完全依赖硬件的传统无线电设计思路,通过一种模块化的通用硬件平台,把系统提供的业务从长期依赖于固定电路的方式中解放出来,利用软件软件可编程、易修改和成本低的优势,把无线通信技术水平提升到一个新的高度。扩频通信是无线通信中一种主要的技术,凭着抗干扰、抗噪音、保密性、多址复用等一系列优势,目前在无线通信中得到了广泛的应用。而直接扩频作为目前扩频通信中使用最多,最为典型的一种工作方式,随着软件无线电在无线通信中的应用,使得基于软件无线电的直接扩频技术越来越受到重视,成为研究的热点。 目前人们普遍认为,近几十年来无线通信经历了三次大的变革。第一次是模拟到数字的变革;第二次是从固定到移动的变革;而第三次是从硬件到软件、从专用到通用的变革,这就是指软件无线电技术革命。 现代军事通信系统要求具备灵活性、抗干扰性、易开发和维护、互通性等各种优点,软件无线电就是实现现代军事通信要求特性的关键。自从它诞生以来,软件无线电在军事通信中得到了广泛的应用。软件无线电在移动通信系统中,特别是在3G和B3G新一代移动通信系统中的应用也已成为研究的热点。扩频技术作为通信系统中一种典型的、广泛应用的技术,必将从软件无线电的发展中获益。欧洲的先进通信技术与业务计划中,有三项计划是将软件无线电技术应用在第三代移动通信系统中的。在国内,研究软件无线电起步较早的是一些著名的大学、

软件无线电技术

第四代移动通信技术之软件无线电技术 【摘要】软件无线电是目前无线通信领域在固定至移动、模拟至数字之后的最新革命,其正朝着产业化、全球化的方向发展,将在4G系统中得到广泛应用。本文主要研究软件无线电技术对通信传输的改善以及4G系统中软件无线技术的应用特点等。 一、引言 软件无线电提供了一条满足未来个人通信需要的思路。软件无线电突破了传统的无线电台以功能单一、可扩展性差的硬件为核心的设计局限性,强调以开放性的最简硬件为通用平台,尽可能地用可升级、可重配置不同的应用软件来实现各种无线电功能的设计新思路。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。 图一、软件无线电原理框图 1 二、简介 软件无线电(SWR)技术是近年来提出的一种实现无线通信的新的体系结构,它的基本概念是把硬件作为无线通信的基本平台,而把尽可能多的无线通信及个人通信功能用软件实现。 1、WLAN与蓝牙融入广域网 近年来各国都在积极进行4G的技术研究,从欧盟的WINNER项目到我国的“FuTURE计划”都是直接面向4G的研究。 日本对4G技术的研究在全球范围内一直处于领先地位,早在2004年,运营商NTTdocomo就进行了1Gbit/s传输速率的试验。目前还没有4G的确切定义,但比较认同的解释是:4G采用全数字技术,支持分组交换,将WLAN、蓝牙技术等局域网技术融入广域网中,具有非对称的和超过100Mbit/s的数据传输能力,同时,因为采用高度分散的IP网络结构,使得终端具有智能和可扩展性。

北斗导航系统发展史

北斗导航系统发展史 摘要:2016年6月12日,中国在西昌成功发射了第23颗北斗导航卫星。此次成功发射的卫星将与其他的在轨卫星共同提供服务,为北斗导航系统从亚太区域系统转向全球服务奠定了基础。作为我国自主开发建设的全球卫星导航系统,北斗与俄罗斯的GLONASS,美国的GPS以及欧洲的GALILEO并誉为四大全球卫星导航系统。虽然在这四大导航系统中,北斗是最“年轻”的,但其正借着后发优势迎头赶上。北斗已经同高铁一样,成为中国在世界上一张亮眼的名片。回顾北斗系统发展的历程,不仅能让人体会到个中艰辛。更能为我国科技建设提供值得参考的经验。 1. 全球卫星导航系统的起源 1957年10月4日,前苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星sputnik。这颗卫星的构造非常简单,只是在密封的铝制外壳密封了一个化学电池、一只温度计和一台双频发报机。但在当时,这颗卫星却引起了全世界科学家的关注。美国约翰.霍普金斯大学的W.Guier和G.Wieffembach博士通过跟踪、检测该卫星所发出的信号发现:由于卫星与地面之间有着相对运动,接收到的电磁波信号存在多普勒频移。如果在地面上位置已知点检测接收到的多普勒频移曲线,就可以计算出卫星的运行轨道。但是反过来,如果已知了卫星的运行轨道,就能通过多普勒算出用户的位置,这就是卫星导航系统的最初构想。 如何在茫茫大海上定位军舰,对于美国海军来说一直是个大问题。在苏联发射第一颗卫星之前,海军使用的是罗兰无线电远程导航系统。罗兰是一种陆基双曲无线电导航系统,船舶通过计算出接收陆地上两个发射台信号的时间到达差,就可以将自己位置确定在以两个发射台为焦点的双曲线上。再利用另外两个发射台,可以将位置确定在另一条双曲线上。通过计算出双曲线的两个交点,采用估计位置排除出其中一个即可实现定位。相较GPS,罗兰系统的作用范围有限(最远2000km),定位精度低(百米级),而且只能提供二维定位,在GPS出现后很快就逐渐被淘汰。美国海军敏锐地意识到使用卫星定位的巨大潜力,于1958年起与美国国防部高级研究计划局(DARPA)共同进行了对海军导航定位系统(NNSS)的基础研究,并成功开发出了世界上第一个卫星导航系统----子午(Transit)卫星系统。子午卫星系统一共包含六颗通过极地的卫星,只能够提供精度较低的二维定位,而且每次定位的时间长达30-110分钟,从现在看来应用价值不高,但是子午卫星系统验证了构建卫星导航系统的可行性,而且该系统的许多想法对于GPS的开发、应用有着相当重要的借鉴意义。 在子午卫星系统的基础上,美国国防部于1973年4月提出了研究更加先进的新一代导航定位系统的想法,这就是全球定位系统(GPS)。经过20年的建设,至1993年已经建成实用的包含24颗卫星的GPS星座。相比子午卫星系统,GPS提高了卫星数量、采用了更加先进的计时设备、同时将之前采用的多普勒定位方法改进为基于伪随机测距码的定位方法,能够提供实时、精确的导航服务。而且通过覆盖全球的GPS卫星星座,GPS能够在世界任何地方提供全天候的导航、授时服务。在美国宣布要研制全球导航卫星系统以后,当时冷战的另一方苏联紧追不舍,也提出了建设导航卫星系统的设想,在80年代初开始建设与GPS 类似的GLONASS系统,并最终于1995年建设成拥有24颗卫星的完整系统。 2. 为什么要发展自主导航系统: 当前,GPS占据了全球导航定位市场的绝大多数份额。一提到导航定位,人们首先想起的就是GPS。经过多年的发展,GPS系统在市场上已经形成了一整套成熟、廉价的解决方案。那么既然已经有了这样一套现成可用的卫星导航系统,为什么我们还要不惜耗费那么多人力、物力重复建设我们的北斗导航系统呢? 回到GPS系统上,根据伪随机码序列的不同,GPS播放的信号可以分为C/A码(民用),P码(军用)。P码的定位精度高于民码,但是只有授权用户才能使用。在第一代的GPS系统中,由于采用C/A码的民用定位精度远高于美国技术人员的预测值。为了保护美国的国家安全,美国于1984年采用了选择可用性技术(Selective Availablity),这项技术通过向卫星播发的电磁波施加干扰,限制了非特许用户的定位精度。虽然在其后的第二代GPS系统中,美国取消了这项政策。但是民用GPS信号的精度相比军用还是相差巨大。而且,在冲突或者紧急情况下,如果美军再次采用SA技术在GPS民码中引入干扰或者直接

4G通信技术综述讲解

4G通信技术综述 移动通信技术已经历了三个主要发展阶段。每一代的发展都是技术的突破和观念的创新。第一代起源于20世纪80年代,主要采用模拟和频分多址(FDMA)技术。第二代(2G)起源于90年代初期,主要采用时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)技术。第三代移动通信系统(3G)可以提供更宽的频带,不仅传输话音,还能传输高速数据,从而提供快捷方便的无线应用。然而,第三代移动通信系统仍是基于地面标准不一的区域性通信系统,尽管其传输速率可高达2 Mb/s,但仍无法满足多媒体通信的要求,因此,第四代移动通信系统(4G)的研究随之应运而生。 一、4G通信技术的概念 4G的定义到目前为止依然有待明确,它的技术参数、国际标准、网络结构、乃至业务内容均未有明确说法。在2002年底Wi-Fi热潮中,Wi-Fi被视作4G技术。但4G技术的提倡者认为,4G与 Wi-Fi不同。 2004年6月,市场研究公司Forrester的分析师预测,4G移动服务将是3G与WiMax结合在一起的技术。4G将提供以太网的接入速度(如10Mb/s),并且通过在一部手机中把3G和WiMax技术结合在一起,提供集成无线局域网和广域网的服务。WiMax(或者说是802.16标准)能够提供无线宽带网服务,最远距离可达30英里,速率大约是10 Mb/s。在2004年富士通发布的白皮书中,将WiMAX指为“4G”无线技术。 另外,也有很多专家对LAS-CDMA十分看好,认为LAS-CDMA代表着4G水平。 4G到底是什么样的技术呢?目前普遍描述如下: 4G是集3G与WLAN于一体,并能够传输高质量视频图像,它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G 系统能够以100Mb/s的速率下载,比目前的拨号上网快2000倍,上传的速度也能达到20Mb/s,并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面,4G与固定宽带网络在价格方面不相上下,而且计费方式更加灵活机动,用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。此外,4G可以在DSL 和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署,然后再扩展到整个地区。很明显,4G有着不可比拟的优越性。4G与3G之间的主要区别在于终端设备的类型、网络拓扑的结构以及构成网络的技术类型。终端设备除了手机之外应当包括头戴式话机、PDA终端、膝上机、手表式话机、电视机、游戏机、DVD、零售机,甚至宠物机等等,凡是人所能构想的和能够识别IP地址的无线电收发信机。其次,4G是由多种技术组成的,包括彼此似乎不相干的技术,如Wi-Fi、超宽带无线电、便携式电脑、软件无线电等技术构成的高速全球通网络。 与3G手机相比,4G手机的功能更强大,应用更广泛。4G手机智能化程度更高,通话只是最最基本的功能之一,更多的功能体现在多媒体应用方面。 二、4G通信的关键技术

军用软件无线电通信技术发展分析

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/442409718.html, 军用软件无线电通信技术发展分析 作者:王志田 来源:《中国新通信》2016年第24期 【摘要】无线电通信技术能够帮助人们不受地域和时间的限制进行沟通的方式,随着我 国目前社会不断发展,无线电通信技术早就成为了人们生活的一部分,为人们的生活和工作都带来很大的便利条件。同时随着通信技术的发展,一部分的通信产品开发费用上升,并且出现新通信体制同时共存现象,通信系统之间的联系也变得更加复杂和困难。软件无线电逐渐被我军研究和应用,由于它具备了灵活性和通用性的使用特点,所以不仅在商用,在军用无线电通信领域同样起到了重要的作用。本文主要介绍了软件无线电的概念和其中包含的重要技术,以及军用无线电技术的现状和发展趋势。 【关键词】军用软件软件无线电通信技术 软件无线电的概念是1992年被提出来的,它具备了完全的数字化、模块化和全程可编程性,升级系统更加的便捷和可扩充,所以这一概念也同样带动了信息领域的第三次技术变革。软件无线电实现了军用电台还有各个网系之间的互联互通和互相操作,实现了通信系统的升级换代,变得更加经济合理。所以目前更加具备灵活性、开放性和通用型的军用软件无线电通信技术是我们国家部队通信技术研究者要不断研究的课题。 一、软件无线电的概念 软件无线电就是利用硬件建设为无限通新的平台,然后实现无线通信和个人通信功能的软件实现。软件无线电是近些年来才提出的一种概念,可实现无线通信的新体系结构,该结构具备了很强的灵活性和开放型。目前软件无线电具备了很多无线通信体制达不到的优点,所以会有很广泛的应用市场。让无线电通信技术在军事方面能够实现各个军用电台的互联互通,同时能够接入各种各样的军用移动通信网。软件无线电通信技术同样在生活中实现了移动电话通用手机、多频段多种模式的移动电话通用基站、无线局域网以及通用网关软件无线电的领域使用。无线通信产品的价值都体现在了软件上,通过软件来实现通信新系统核心产品的开发,代表了无线电领域从固定发展到了移动,从模拟发展到了数字的第三次信息技术革命。 二、国内软件无线电的技术发展和军事应用现状 我们国家目前针对软件无线电技术的研究还处于初步发展阶段,在某高新科技计划中专门针对高新通信技术制定了“软件无线电技术”的专业研究项目组,充分表示了国家针对这一项目的重视。在我们的现实生活中,软件无线电技术已经成功面向800MHz商用蜂窝移动通信、卫星通信、GPS全球定位系统等领域的应用。

智能天线与软件无线电技术

第九章智能天线与软件无线电技术 9.1 智能天线技术 9.1.1 智能天线基本概念与发展过程 智能天线(Smart Antenna)可定义为:天线阵+智能算法。其中,智能算法的作用是根据不同的无线电传播环境,调整天线波束,以达到提取期望信号、抑制干扰和滤除噪声的目的。智能天线的本质是一种自适应空分多址技术(SDMA),智能天线+软件无线电(Software radio)技术是未来无线通信的发展方向。智能天线的发展过程如下: (1)智能天线的概念最早源于雷达和声纳系统中采用的阵列天线。 (2)阵列天线根据波束形成方式的不同,又可分为模拟波束成形和数字波束成型两种。模拟波束成形一般可用于中频、射频直接成形,实现难度大、精度低,而数字波束成形一般在中频以下,实现方便、精度高。现阶段移动通信中的智能天线就属于这一类。数字波束成形的发展方向是在射频实现。 (3)智能天线技术中,将中频和射频看作是一个线性系统的信道,为了实现在基带数字信号处理与最终的射频调整的一致性和等效性,要求中频和射频系统有较高的线性度。 (4)自1959年Van Atta提出自适应天线阵列的概念以来,到目前已经历了45年发展历程,可分为5个阶段: a.1964年IEEE Tran.AP的特刊为标志,研究工作主要集中在自适应波束的控制上。例如,自适应相控制阵列天线和自适应波束操纵天线等。 b.1976年IEEE Tran.AP的特刊为标志,研究工作主要集中在自适应零陷控制上。例如,自适应滤波、自适应调零、自适应旁瓣对消和自适应杂波控制等。 c.1986年IEEE Tran.AP的特刊为标志,研究工作主要集中在空间谱估计上。例如,最大似然谱估计、最大熵谱估计和空间正交谱估计等。 d.1997年Godara对智能天线在移动通信中的应用进行了综述。 e.2002年Reed出版了专著,首次从无线电工程的角度全面介绍了软件无线电设计方法学,提出了图 9.1所示的软件无线电模型,明确了智能天线在未来无线通信发展中的作用。 图9.1 软件无线电模型图 9.1.2 智能天线提高移动通信的性能 智能天线能够通过波束形成、空时均衡或分集处理来提高移动通信的性能。 1.波束形成

认知无线电的发展历程与现状

认知无线电的发展历程与现状 摘要:认知无线电是一种通过与其运行环境交互而改变其发射参数从而提高频谱利用率的新的智能技术,其核心思想是CR具有学习能力,能与周围环境交互信息,以感知和利用在该空间的可用频谱,并限制和降低冲突的发生,认知无线电就是通过频谱感知(Spectrum Sensing)和系统的智能学习能力,实现动态频谱分配(DSA:dynamic spectrum allocation)和频谱共享(Spectrum Sharing)。本文主要分析认知无线电的起源,认知无线电的关键技术概要,认知无线电的相关标准化进程以及认知无线电的应用场景等多个方面,对认知无线电进行一个概述,从而加深对无线电的认知与了解。 关键字:认知无线电、起源、关键技术、标准化、应用 随着无线通信需求的不断增长,对无线通信技术支持的数据传输速率的要求越来越高。根据香农信息理论,这些通信系统对无线频谱资源的需求也相应增长,从而导致适用于无线通信的频谱资源变得日益紧,成为制约无线通信发展的新瓶颈。另一方面,已经分配给现有很多无线系统的频谱资源却在时间和空间上存在不同程度的闲置。为解决无线频谱资源紧的问题,出现了许多先进的无线通信理论与技术,如链路自适应技术、多天线技术等。这些技术虽然能提高频谱效率,但仍受限于Shannon理论。 美国联邦通信委员会的大量研究表明:ISM频段以及适用于陆地移动通信的2GHz左右授权频段过于拥挤,而有些授权频段却经常空闲。因而提出了认知无线电。认知无线电是一种智能频谱共享技术。它通过感知频谱环境、智能学习并实时调整其传输参数,实现频谱的再利用,进而显著地提高频谱的利用率,通过从时间和空间上充分利用那些空闲的频谱资源,从而有效解决上述难题。 1.认知无线电的发展历程 认知无线电的概念是由Joseph Mitola博士在1999年提出的,他认为认知无线电可以使SDR从预置程序的盲目执行者转变为无线电领域的智能代理,并在论文中描述了认知无线电如何通过无线电知识表示语言(RKRL)来提高个人无线业务的灵活性。2004年Rieser支出认知无线电不一定必须有SDR的支撑,他提出基于遗传算法的生物启发认知模型更适用于可快速部署的灾难通信系统。该认知模型可对无线电系统的物理层和MAC层烦人演进建模,主要由三部分组成,包括用于监听无线环境,进行信道建模的无线信道遗传算法(WCGA)、演进并自适应无线环境的无线通信遗传算法(WSGA)和根据无线电信道模型和无线电参数,监视并改变系统的状态,以决定如何适应无线电的认知监视系统(CSM)。 2003年5月,FCC召开了无线电研讨会,讨论了利用认知无线电技术实现灵活频谱利用的相关技术问题。并且对从频谱管理的角度出发对认知无线网进行了官方定义,认为认知无线电是指能够通过与工作环境的交互,改变发射参数的无线电设备。针对频谱利用率低的现状,FCC提出采用认知无线电技术实现“开放

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