軟件無線電技術(shù)與應(yīng)用

前言

　　“軟件無線電（Software Radio）”這個(gè)概念自從Joseph MitolaⅢ博士首次于1992年5月在美國的全國電信系統(tǒng)會(huì)議（National Telesystem COilfereilce）上明確提出以來，軟件無線電技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過了17年的發(fā)展歷程。在這17年的發(fā)展歷程中，軟件無線電可以說經(jīng)歷了從不被接受到被接受，從不受重視到受重視，從單領(lǐng)域小范圍研究到多領(lǐng)域廣泛研究的不平凡的發(fā)展歷程。目前，“軟件無線電”這個(gè)術(shù)語已經(jīng)不再像十多年前那樣，對(duì)大多數(shù)人來說是一個(gè)非常陌生的新鮮詞匯了，也已經(jīng)不再是通信領(lǐng)域工程師的專有名詞。因?yàn)檐浖o線電盡管一開始是從軍事通信領(lǐng)域提出來的，但經(jīng)過十多年的研究和推廣應(yīng)用，軟件無線電已經(jīng)從軍事通信領(lǐng)域滲透到了包括民用移動(dòng)通信、雷達(dá)、電子戰(zhàn)、測(cè)控，甚至電視廣播等無線電工程的各個(gè)領(lǐng)域。作者想強(qiáng)調(diào)的是，軟件無線電已經(jīng)成為無線電工程的一種通用的現(xiàn)代方法，是無線電工程領(lǐng)域的一種新的設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)思想。軟件無線電概念的提出使無線電工程師的設(shè)計(jì)理念從以硬件為核心走向以軟件為核心，使無線電工程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想發(fā)生了質(zhì)的飛躍。作者認(rèn)為，這不僅是軟件無線電的核心-內(nèi)涵，也是Joseph MitolaⅢ博士提出軟件無線電概念的重要價(jià)值所在?！　∽髡呤菑?994年開始研究當(dāng)時(shí)還不被作者所熟悉的“軟件無線電”的，主要研究如何把多率信號(hào)處理用于實(shí)現(xiàn)射頻寬開接收機(jī)，并于1996年發(fā)表了作者第一篇與軟件無線電相關(guān)的論文：《多率信號(hào)處理及其在通信對(duì)抗中的應(yīng)用》。隨著研究的進(jìn)展，作者積累了與軟件無線電有關(guān)的許多工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)理論知識(shí)，并于2001年1月編寫出版了學(xué)術(shù)專著《軟件無線電原理與應(yīng)用》。作為國內(nèi)第一本系統(tǒng)論述軟件無線電基本原理、實(shí)現(xiàn)技術(shù)及其應(yīng)用的專著，它的出版發(fā)行得到了工程技術(shù)人員和在校師生的廣泛好評(píng)，對(duì)推動(dòng)軟件無線電技術(shù)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。本國防特色教材就是在《軟件無線電原理與應(yīng)用》專著的基礎(chǔ)上，結(jié)合軟件無線電的最新發(fā)展和作者的最新研究成果，通過增加相關(guān)內(nèi)容撰寫而成的。本教材除了第1章概述之外，主要分為三大部分：第2～3章為基礎(chǔ)理論部分，主要介紹軟件無線電涉及的基礎(chǔ)理論，包括軟件無線電中的信號(hào)采樣理論、多率信號(hào)處理、高效數(shù)字濾波以及正交信號(hào)變換等。

內(nèi)容概要

軟件無線電作為無線電工程的現(xiàn)代方法，不僅在無線通信領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，在其他無線電工程領(lǐng)域也已顯示出廣闊的應(yīng)用前景。本書全面系統(tǒng)地介紹了軟件無線電的基本概念、基本理論、實(shí)現(xiàn)技術(shù)、軟件算法及其在無線電工程領(lǐng)域中的典型應(yīng)用。全書深入淺出、通俗易懂，理論與實(shí)際相結(jié)合，實(shí)用性強(qiáng)。    本書不僅可以作為電子信息、通信專業(yè)本科生、研究生教材或?qū)W習(xí)參考書，也可供通信、電子戰(zhàn)、雷達(dá)、航空航天電子、消費(fèi)電子等領(lǐng)域的工程技術(shù)人員用作技術(shù)參考書。

書籍目錄

第1章  概述  1．1  什么是軟件無線電    1．1．1  第一代移動(dòng)通信：模擬無線電    1．1．2  第二代移動(dòng)通信：數(shù)字無線電(窄帶)    1．1．3  第三代移動(dòng)通信：數(shù)字無線電(寬帶)    1．1．4  第四代移動(dòng)通信：軟件無線電  1．2  軟件無線電的定義與特點(diǎn)    1．2．1  軟件無線電的定義    1．2．2  軟件無線電的特點(diǎn)    1．2．3  軟件無線電方法論  1．3  軟件無線電的發(fā)展歷程    1．3．1  軟件無線電的提出    1．3．2  軟件無線電(SDR)論壇    1．3．3  軟件無線電的先行者：SPEAKeasy    1．3．4  軟件無線電的推動(dòng)者：JTRS與SCA    1．3．5  軟件無線電發(fā)展展望  1．4  軟件無線電體系框架與本書結(jié)構(gòu)  參考文獻(xiàn)  思考題第2章  軟件無線電理論基礎(chǔ)  2．1  信號(hào)采樣基本理論    2．1．1  Nyquist采樣定理    2．1．2  帶通信號(hào)采樣理論  2．2  軟件無線電中的信號(hào)采樣    2．2．1  允許過渡帶混疊時(shí)的采樣定理    2．2．2  軟件無線電中的正交低通采樣    2．2．3  軟件無線電中的寬帶中頻帶通采樣    2．2．4  軟件無線電中的射頻直接帶通采樣……第3章  軟件無線電體系結(jié)構(gòu)第4章  軟件無線電硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)第5章  軟件無線電信號(hào)處理算法第6章  軟件通信體系結(jié)構(gòu)（SCA）第7章  基于軟件無線電的智能天線第8章  軟件無線電在無線工程中的應(yīng)用第9章  軟件無線電的新發(fā)展——認(rèn)知無線電

章節(jié)摘錄

　　“軟件無線電（SotwareRadio）”這個(gè)概念最早是由美國MOTFRE公司的JosephMitolaⅢ博士首次于1992年5月在美國的全國電信系統(tǒng)會(huì)議（NationalTelesystemConference）上明確提出的。經(jīng)過17年的發(fā)展，目前“軟件無線電”這個(gè)術(shù)語已經(jīng)不再是一個(gè)新鮮的詞匯了。更為重要的是，盡管軟件無線電是JosephMitolaⅢ博士為解決軍事通信的“通話難”（美國三軍或盟軍之間互聯(lián)互通困難）問題首先從軍事通信領(lǐng)域提出來的，但是到現(xiàn)在軟件無線電這個(gè)術(shù)語已經(jīng)不再是通信專業(yè)人士的專有名詞，它已經(jīng)從軍事通信領(lǐng)域滲透到了包括民用移動(dòng)通信、雷達(dá)、電子戰(zhàn)、測(cè)控，甚至電視廣播等無線電工程各個(gè)領(lǐng)域。正如JeffreyH.Reed的專著《軟件無線電：無線電工程的現(xiàn)代方法》的書名所蘊(yùn)涵的意思那樣，我們說軟件無線電是無線電工程的現(xiàn)代方法是毫不夸張的，甚至可以認(rèn)為這一說法從某種意義上是對(duì)軟件無線電最準(zhǔn)確的定義，即“軟件無線電”是無線電工程中的新方法，是一種設(shè)計(jì)理念，也是一種思想體系。無論你愿意不愿意，主動(dòng)不主動(dòng)，只要你是從事無線電系統(tǒng)或工程設(shè)計(jì)開發(fā)的設(shè)計(jì)師或研發(fā)人員，一旦你對(duì)它有所了解，你都將會(huì)自覺或不自覺地接受它、吸納它，并從中獲得預(yù)想不到的收益或收效?！　”菊聦⒁宰罹叽硇缘拿裼靡苿?dòng)通信的發(fā)展為例，介紹什么是軟件無線電，為什么會(huì)提出軟件無線電，軟件無線電有什么特點(diǎn)，為什么軟件無線電是現(xiàn)代無線電工程的一種方法論，軟件無線電的體系框架等內(nèi)容。通過這些討論，使讀者對(duì)軟件無線電有一個(gè)清晰的理解和認(rèn)識(shí)，建立起軟件無線電最基本的一些概念，為后續(xù)章節(jié)的討論奠定思想基礎(chǔ)。本章內(nèi)容雖然以文字表述為主，沒有什么理論推導(dǎo)或數(shù)學(xué)描述，但對(duì)深刻理解什么是軟件無線電是至關(guān)重要的，建議讀者不要跳過這一章，尤其是對(duì)初學(xué)者更要認(rèn)真閱讀。　　1.1 什么是軟件無線電　　如前所述，軟件無線電概念最早是從通信領(lǐng)域提出來的，所以什么是軟件無線電從通信角度來解釋是最容易被理解和接受的。無線通信領(lǐng)域讓大家感觸最深的是民用移動(dòng)通信的快速發(fā)展，民用移動(dòng)通信在短短的二十多年時(shí)間里已發(fā)展了三代：20世紀(jì)80年代的模擬體制（TACS／AMPS）為第一代移動(dòng)通信（簡(jiǎn)稱1G）；20世紀(jì)90年代的數(shù)字體制（GSM／（2DMA／TDMA）為第二代移動(dòng)通信（簡(jiǎn)稱2G）；現(xiàn)在已開始進(jìn)入第三代，即我國提出的TD-SCDMA和美國提出的CDMA2000以及歐洲提出的WCDMA等體制（簡(jiǎn)稱3G）；而第四代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)也正在醞釀之中，但有一點(diǎn)是可以肯定的，那就是第四代移動(dòng)通信將全面采用軟件無線電技術(shù)。

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