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软件无线电系统综述

软件无线电系统综述
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

软件无线电原理与应用思考题

《软件无线电原理与应用》思考题 第1章 概述 1. 软件无线电的关键思想 答:A/D 、D/A 尽量靠近天线 a) 用软件来完成尽可能多的功能 2. 软件无线电与软件控制的数字无线电的区别 答:软件无线电摆脱了硬件的束缚,在结构通用和稳定的情况下具有多功能,便于改进升级、互联和兼容。而软件控制的数字无线电对硬件是一种依赖关系。 3. 软件无线电的基本结构 答:书上第5页 第2章 软件无线电理论基础 1. 采样频率(fs)、信号中心频率(fo)、处理带宽(B)及信号的最低频率(f L )、最高频率(f H )之间的关系,最 低采样频率满足的条件 答:带通采样解决信号为(f L ~f H )上带限信号时,当f H 远远大于信号带宽B 时,若按奈奎斯特采样定理,其采样频率会很高,而采用带通信号则可以解决这一问题,其采样频率12n 4f 12n )f f (2f 0H L s +=++= ,n 取能满足2B f S ≥的最大正整数,B 2 12n f 0+=。 2. 频谱反折在什么情况下发生,盲采样频率的表达式 答:带通采样的结果是把位于(nB ,(n+1)B )不同频带上的信号都用位于(0,B )上相同的基带信号频谱来表示,在n 为奇数时,其频率对应关系是相对中心频率反折的,即奇数带上的高频分量对应基带上的低频分量,且低频高频对应高频分量。 盲区采样频率的表达式为: S Sm f 12n 22m f ++= m 取0,1,2,3……的盲区,当取n=m+1时,S Sm f )3 2m 11(f +-= 3. 画出抽取与内插的完整框图,所用滤波器带宽的选取,说明信号处理中为什么要采用抽取与内插, 抽取与内插有什么好处 答:抽取内插的框图见24页。其中抽取滤波器带宽D /π,内插滤波器带宽I /π。 图像

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 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 Shari ng )。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张,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张的问题,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Sha nnon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

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

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:

认知无线电技术

现代通信系统 论文 题目:认知无线电技术 姓名:朱雪峰 学院:潇湘学院 专业:通信工程 班级: 001 学号: 1254040121 指导教师:钟斌 2015年11月1日

目录 一、引言 (2) 二、认知无线电的基本概念 (2) 三、认知无线电的功能与实现 (4) 1.认知无线电的主要功能 (4) 2.认知无线电的实现关键 (5) 四、认知无线电的标准化 (7) 五、认知无线电的管制与应用情况 (8) 六、未来发展与展望 (9)

认知无线电技术的研究及发展 【摘要】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。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。本文首先从认知无线电技术的定义入手,分别讨论了认知无线电的基本概念、功能与实现、标准化的进程。然后介绍了当前应用状况,最后分析了未来的发展及面临的挑战。 一、引言 随着无线通信技术的发展,人们可以获得的带宽不断地增加,移动通信的数据速率从10 kbit/s增长到2 Mbit/s,在不久的将来还可能提高到上百兆比特每秒。但即使如此,也无法满足人们日益增长的无线接入需求。为了缓解这一矛盾,一方面,人们不断开发新的无线接入技术,利用新的频段来提供各种业务;另一方面,不断改进各种编码调制方式,提高频谱效率。但由于移动终端天线尺寸和功率的限制,可以用于无线接入的频段很有限。在提高频谱效率方面,目前较为先进的CDMA空中接口技术,如HSDPA可以达到1 bit/(s·Hz)的频谱效率,将来OFDM和MIMO技术的应用也只能达到3-4 bit/(s·Hz)的频谱效率。3-4倍的频谱效率的提高对于人们成百上千倍的带宽需求增长是微不足道的。认知无线电技术的出现,为解决频谱资源不足、实现频谱动态管理及提高频谱利用率开创了崭新的局面。 二、认知无线电的基本概念 认知无线电(cognitive radio,CR)的概念是由Joseph Mitola博士提出的,他在1999年发表的一篇学术论文[1]中描述了认知无线电如何通过一种“无线电知识表示语言(RKRL)”的新语言提高个人无线业务的灵活性。随后在2000年瑞典皇家科学院举行的博士论文答辩中详细探讨了这一理论[2]。 认知无线电也被称为智能无线电。从广义上来说是指无线终端具备足够的智能或者认知能力,通过对周围无线环境的历史和当前状况进行检测、分析、学习、推理和规划,利用相应结果调整自己的传输参数,使用最适合的无线资源(包括频率、调制方式、发射功率等)完成无线传输。认知无线电能够帮助用户自动选择最好的、最廉价的服务进行无线传输。甚至能够根据现有的或者即将获得的无线资源延迟或主动发起传送。 由定义可以看出。认知无线电的一个最大优势就是无线用户可以通过该技术实现“频谱共享”。目前大多数频谱已经被划分给不同的许可持有者(又称为首要用户),包括移动通信、应急通信、广播电视等。但是随着用户需求的增长,简单地通过开发新的无线接入技术和使用新的频点已经无法充分满足市场需求。 近年来,很多学者通过监测分析当前无线频谱使用状况发现,虽然大部分频谱已经被分配给不同的用户,但是在相同时间、相同地点频谱的使用却非常有限。常常是大部分频点未被使用,而某些热点频率又处于超负荷运行。美国联邦通信管理委员会(FCC)充分注意到了这一点,于2002年11月出版了频谱政策任务组撰写的一份报告[3],该报告指出,当前分配的绝大多数频谱的利用率为15%-85%。因此FCC认为当前存在的最主要问题并不是没有频谱可用,而是现有的频谱分配方式导致资源没有被充分利用。只有彻底改变当前固定频谱分配政策,部分甚至全部采用动态频谱分配政策,使多种技术可以实现“频谱共享”,才能

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

认知无线电之频谱共享技术

软件无线电课程论文 论文题目:认知无线电之频谱共享技术 姓名: 学号: 班级: 目录 目录 2 摘要 3 1 引言 3 2 研究现状 3 3 基本原理和算法 3 4 分布式动态频谱共享系统系统模型 3 5 个人理解和体会 3 6 参考文献 3 摘要 当前,无线频谱资源的紧缺是限制无线通信与服务应用持续发展的瓶颈。认知无线电(Cognitive Radio,CR)作为一种新兴的技术,它改变了传统的由政府授权使用无线电频谱的方式,它以频谱利用的高效性为目标,允许非授权用户机会式利用授权用户的频谱空洞传输,被认为是解决无线频谱资源紧缺问题的一种新方法。基于认知无线电技术进行频谱共享,能大大降低频谱和带宽限制对无线通信技术发展的束缚,极大地改变目前无线频谱资源日益紧缺的状况.本文将从研究现状、原理等简单介绍认知无线电中的频谱共享技术。 关键字:认知无线电频谱共享技术频谱利用频谱分配 1 引言 基于认知无线电技术进行动态频谱共享,能大大降低频谱和带宽限制对无线通信技术发展的束缚,极大地改变目前无线频谱资源日益紧缺的状况.动态频谱共享本质上是一种多目标优化问题,由于所有参与者(包括主用户和认知用户) 具有不同的目标和利益,彼此之间的决

策行为相互影响,并存在竞争和协作关系. 如何设计频谱的使用规则和相关接入机制,协调所有参与者的行为实现有效的频谱共享,满足各自不同的利益需求就成为关键问题. 目前,利用博弈论的方法分析动态频谱分配策略研究逐渐被研究者关注. 目前普遍采用的非合作博弈模型中,理性的博弈者总是追求自身利益最大化,从而导致博弈的纳什均衡偏离全局最优状态. 解决这一问题的一种有效方法用户效用函数的设计中,除了包括用户自身的收益之外,还将自身行为对其他用户造成的影响考虑在内. 每个用户在追求自身效用最大化的同时兼顾了其他人的利益,其结果使得非合作博弈的均衡状态收敛于系统的最优状态. 2 研究现状 认知无线电的频谱共享技术在提高频谱利用率方面的价值引起了各国电信管制机构的兴趣,不过由于认知无线电的技术和概念都非常超前,多数国家仍在研究讨论当中,只有美国的FCC已经正式批准具备认知无线电性能的设备进入市场。 近年来美国希望大力发展宽带无线接入业务,但由于频谱资源匮乏,亟需寻找新的频段给新的接入技术。美国是最早推动和批准使用认知无线电设备的国家。FCC从2003年就开始尝试引入认知无线电提高频谱的利用。2003年12月,FCC公布了《使用认知无线电技术促进频谱利用的通知》,就《FCC规则第15章(FCC rule part 15)》(用于数字式设备和低功发射机的法规)进行了修订,并于2005年10月,正式批准了关于引入认知无线电技术、使用认知无线电设备的法规。 FCC认为目前最适合应用认知无线电技术的是UHF中分配给电视广播业务的6 MHz频段,因为目前该频段在美国利用率很低,通过允许其它免许可设备使用这个频段,不仅可以提高频率利用率,而且还可以推广宽带无线接入业务,因为这个波段传播距离远,适合为偏远地区提供服务,可以促进美国社会的宽带普及。FCC认为认知无线电技术还可以在高频率频段发挥作用,如100 GHz以上的频段在美国的使用率只有5%-10%。 认知无线电的频谱共享技术听起来是个十分新颖的概念,但事实上无线局域网(WLAN)领域已经开始利用认知无线电技术的频谱共享技术。 WLAN是最早利用认知无线电频谱共享技术的无线通信系统。FCC等法规机构要求802.11a无线电能检测雷达信号并避免与它们形成干扰,这种躲避雷达的能力要求系统具有强大的CR类自适应能力,而这只是WLAN-CR功能的开始。 无论在军用还是民用领域,认知无线电的研究与应用都处于起步阶段。在军用领域,美国国防部高等研究计划署(DARPA)于2003年成立了下一代通信计划(XG),着眼于开发认知无线电的实际标准和动态频谱管理标准。2003年开始,Raytheon公司与DARPA签订了下一代无线通信计划的合同。从事认知无线电相关的技术研究与开发。在民用领域,Motorola、Intel等公司也已经成立认知无线电研究组并开始开展相关的研究。 3 基本原理和算法 3.1频谱共享技术概述 采用高效频谱利用技术,首先需要重新认识频谱,频谱不是具体和有限的资源,它是抽象和无限的资源,对其利用率高低取决于所采用的技术。其次,需要详细探讨能充分利用频谱的高效频谱利用技术。近年来随着智能天线、高性能数字处理器,新型扩频码、多址接入技术,软件无线电、智能无线电、感知无线电,动态频谱分配和共享等新技术的迅猛发展,为频谱高效利用提供了可能。 在这些改善频谱利用的新技术中,多无线电系统动态频谱分配与共享技术能显著提高整体频谱利用率,从长远看是提高频谱利用率的根本方法。但动态频谱分配需要改变现有频谱分配总体结构,对频谱管理、网络结构、通信终端等方面改变较大,近期看,实现难度较大。而频谱共享技术在不改变现有频谱分配总体结构下,通过不同无线电系统频谱共享来提高频

认知无线电技术

认知无线电技术 相信童鞋们都对大名鼎鼎的认知无线电技术有所耳闻,那到底是个什么东东呢?下面射频君就来给大家普及一下认知无线电的基本知识。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。根据伟大的香农同志所提出的信息理论,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张,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。问题出现了,解决发法捏?因此,伟大的科学家筒子们提出了采用认知无线电(CR,全称Cognitive Radio)技术,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。认知无线电是一种智能频谱共享技术,通过智能学习以及对频谱环境的感知对传输参数进行实时的调整,能够对频谱的利用率进行显著的提升。 “无线电之父”Mitola的概念模型包括硬件和软件。其软件部分由基础软件和智能软件构成。硬件部分重点使用软件无线电的基本体系结构,由安全模块、调制解调器、天线、射频、基带信号处理和用户接口部分构成。调制解调器可以解决收发信号的调制解调以及均衡信号的问题;天线是为了接收并发射无线电信号;射频前端由无线电信号的放大以及其必要变换构成;基带处理模块能够解决网络中的各种协议与控制问题,兼容不同的网络;用户接口部分可以根据RKRL语言满足不同的接口服务,同时使用关于用户需要的支持自动推理的方

法,实现个人通信服务。 1. 频率侦听 认知无线电技术在应用中,能够对频谱进行连续的侦听,以此对没有占用的频谱进行及时的发现,在不对主用户造成干扰的情况下对用户的再次出现进行快速的检测,以此便于为用户腾出相应的带宽。要想对该功能进行实现,就需要对一种新的功能-频谱侦听技术进行运用,能够获得非常高的检测率。而受到检测能力的限制以及阴影衰落以及多径情况的影响,为了能够更为准确的对用户不同的接收功率进行检测,该技术在带宽频率捷变以及前端灵敏度方面具有更高的要求。在早期,其对周期平稳过程以及导频信号技术进行应用,并不能够对频谱检测的可靠性进行满足。而就目前来说,则可以通过DF、AF以及CF协议的应用对其频谱侦听能力进行提升。 2. 动态频谱分析 在现今的频谱研究中,欧洲地区的很多项目已经对不同网络的动态频谱分配算法进行了研究,而对于认知无线电网络来说,用户在可用信道、位置以及数量方面的需求具有着变化的特征,并因此使这部分技术存在着不完全适用的情况。考虑到目前动态频谱分配在标准、政策以及接入协议等方面的限制,基于频谱统筹策略是现今应用较多的频谱共享技术,在该技术中,其思想即首先将不同业务的频谱合并成一个公共的频谱池,之后再将其划分为不同的信道。没有得到授权的用户,则可以对这部分空闲的信道进行临时的占用。对于该策略来说,对信道应用的公平性以及利用率进行了充分的考虑,可以说是一个受

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

《软件无线电》作业总结

第一章 1、影响天线效率的因素有哪些(答出至少三条)? 答:工作频率,天线长度,天线形状,天线架设的高度等 2、语音频率范围是300~3400Hz,当取f=3000Hz时,天线长度为多少时,天线效率最高? 3、如何解决最简结构中天线效率低和无法多路传输的问题? 答:在其他参数相同的条件下,输入激励电流的频率越高,基本振子天线的电磁波越强,即天线的效率越高。 实际的天线电系统都采用了调制/解调技术,即在发射端用一个可选择的高频率的正弦波信号去调制需要传输的频率较低的调制信号,这个高频正弦波信号成为载波;在接收端采用解调技术再将调制的信号从载波上解出来,从而完成了信号的无线传输过程。这也是解决不能多路传输的方法。 4、请画出无线电系统的实用结构。 5、常见的收/发双工技术 答:时分双工、频分双工和环形器双工 6、画出无线数字通信系统框图 发射端:

接收端: 7、画出无线电系统的实用结构图,并指出基带信号、中频信号和射频信号的位置 答:同第4题 8、简述外差技术和超外差技术的概念,并画出超外差技术的框图: 答:外差技术:中频频率fIF固定不变,通过混频器本振频率fL和选频滤波器中心频率f0 = fRF同步改变来实现;超外差技术:当取中频频率fIF低于射频频率fRF且高于信号带宽B时 9、软件无线电的特点 答:功能的灵活性,结构的开放性,成本的集中性。多功能、多频带、多模式。具有可重编程、可重配置能力。 10、画出理想的软件无线电体系结构,并简述结构核心和构造思想 结构核心:使模拟信号转换为数字信号的部分尽可能接近天线 构造思想:不可能采用数字器件实现的部分放在模拟子系统中其他部分放在数字子系统中,例如载以获得最大程度的软件可编程性。 11、软件无线电的研究热点和难点 答:宽带/多频段天线、智能天线;灵活的射频前端设计;高速数模和模数变换器;高

认知无线电中频谱感知技术研究 Matlab仿真 免费分解

毕业设计(论文)题目:认知无线电中频谱感知技术研究专业: 学生姓名: 班级学号: 指导教师: 指导单位: 20分太坑爹了。老子放个免费的 日期:年月日至年月日

摘要 无线业务的持续增长带来频谱需求的不断增加,无线通信的发展面临着前所未有的挑战。无线电频谱资源一般是由政府统一授权分配使用,这种固定分配频谱的管理方式常常会出现频谱资源分配不均,甚至浪费的情形,这与日益严重的频谱短缺问题相互矛盾。认知无线电技术作为一种智能频谱共享技术有效的缓解了这一矛盾。它通过感知时域、频域和空域等频谱环境,自动搜寻已授权频段的空闲频谱并合理利用,达到提高现有频谱利用率的目的。频谱感知技术是决定认知无线电能否实现的关键技术之一。 本文首先介绍了认知无线电的基本概念,对认知无线电在 WRAN 系统、UWB 系统及 WLAN 系统等领域的应用分别进行了讨论。在此基础上,针对实现认知无线电的关键技术从理论上进行了探索,分析了影响认知网络正常工作的相关因素及认知网络对授权用户正常工作所形成的干扰。从理论上推导了在实现认知无线电系统所必须面对的弱信号低噪声比恶劣环境下,信号检测的相关方法和技术,并进行了数字滤波器的算法分析,指出了窗函数的选择原则。接着详细讨论了频谱检测技术中基于发射机检测的三种方法:匹配滤波器检测法、能量检测法和循环平稳特性检测法。为了检验其正确性,借助 Matlab 工具,在Matlab 平台下对能量检测和循环特性检测法进行了建模仿真,比较分析了这两种方法的检测性能。研究结果表明:在低信噪比的情况下,能量检测法检测正确率较低,检测性能远不如循环特征检测。 其次还详细的分析认知无线电的国内外研究现状及关键技术。详细阐述了频谱感知技术的研究现状和概念,并指出了目前频谱感知研究工作中受到关注的一些主要问题,围绕这些问题进行了深入研究。 关键词:感知无线电;频谱感知;匹配滤波器感知;能量感知;合作式感知;

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)。

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 -

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、

认知无线电学习笔记一:综述概述类

认知无线电学习笔记一:综述概述类 CNKI 2007.01.01—2008.09.03有关CR的概述类文献选读。 1.{Title}: 无线通信领域的“下一个大事件”——认知无线电{Author}: 韦海珍{Journal}: 通信对抗{Year}: 2007 {Issue}: 03 ★★ 该文认为:CR是对SDR的进一步扩展,SDR只关注信号处理的软件实现,而CR 则强调对无线环境的感知并据此调整系统的工作参数,是更高层的概念,不仅包括信号处理,还包括根据相应的任务、政策、规则和目标进行推理和规划的高层功能。 作者认可的是FCC对CR的经典定义:CR是无线终端利用其与周围无线环境进行交互所获取的无线背景知识,调整传输参数、实现无线传输的能力。则具备了CR 能力(环境感知探测能力和据此调整传输频点及相关传输参数的能力)的设备即为CR设备。认知用户(非授权的二级用户)可在对主用户(授权的一级用户)不造成干扰的情况下伺机接入可用频谱,从而在空间、时间、频率上实现对频谱资源的多维利用,提高频谱资源的利用率。显然CR 的真正运行还需要规则上的支持:FCC通过了《FCC规则第15章》修正案(2003.12);DARPA 拟定XG计划;IEEE成立802.22工作组(2004.10,WRAN);SDRF成立了CR小组。 该文章认为CR功能的实现基于一个认知循环的过程:始于无线电激励的被动感知,以做出反应行为而终止。一个基本的认知循环要经历3种基本过程,即无线传输场景分析、信道状态估计及其容量预测和频谱管理。但是文章对这3个基本过程的描述很不清楚,估计是参考某种特殊的CR实例而又没给出该实例。 作者总结的CR关键技术有三:准确、快速的频谱感知技术,自适应数据传输技术,动态频谱资源管理。 频谱感知分两个阶段:第一阶段检测感兴趣频段是否存在主用户信号,寻找可用的频谱资源;第二阶段在使用频谱资源的过程中要持续地检测外部环境,一旦主用

Sora高性能开源软件无线电平台

Sora : 高性能开源软件无线电平台

SORA软件无线电平台是世界上第一款100%基于PC的高性能可编程无线通信系统。它充分发挥了通用处理器(GPP)性能和灵活性,采用软硬件联合优化技术,满足高速信号处理的挑战。可以在通用的PC或者服务器上实时运行无线通信协议,速率可达54Mbps以上。 在传统的无线通讯系统,关键底层处理,如PHY层和介MAC层,通常ASIC芯片或者FPGA实现,因为有非常高的计算要求。这种设计更改或升级比较困难,对设计人员硬件水平要求很高,不适合作为科学研究或者算法工程师的研究平台。但是通用处理器(GPP)的软件和硬件系统都不是为了无线通信的信号处理而设计的,因此很难达到高性能的实时通信。例如,非常流行的USRP系列,只能实现8MHz带宽上,100多Kbps 的实时通信。 高性能的无线通信对系统有非常严格的需求,主要是以下三个方面: 1. 高速的系统吞吐量 包括远端射频头和PHY层协议之间以及PHY层协议内部的模块之间。例如,实现802.11系列协议,单天线需要大约1.2Gbps的吞吐量,如果支持4x4 MIMO应用,那么至少5Gbps以上,这个指标目前对大部分PC都是严峻的挑战。 2. 高强度的计算 无线通信的算法需要大量的计算,而且为了保证实时性,很多计算又是突发性的,因此必须充分发挥GPP的性能才能保证。目前主流的GPP都采用多核架构,所以如何将多核的计算能力汇聚起来,实现通信协议对软件开发也是一个挑战。 3. 实时的响应 无线通信协议中有很多响应门限,为了保证正常通信,这些响应门限必须满足。因此,低延迟的控制方法也很重要。例如,802.11系列的MAC层协议要在几个微秒内就可以得到响应。这对于PC和操作系统都是很难实现的。

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