第一讲：软件无线电技术基础

第一讲：软件无线电

技术基础主讲人：王坚wangjian3630@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BenjaminFranklin(1706-1790)AlexanderGrahamBellJ.C.Maxwell(1831-1879)GuglielmoMarconi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……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JosephMitolaIII提出软件无线电概念，并获得了广泛认可。JosephMitola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。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。软件无线电教学实验系统DSPFPGAARMRFADDA信号接收发送接口JTAG仿真端口功能扩展接口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：

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：IEEE802.15、IEEE802.22、IEEE802.16h、IEEEP1900、IEEE802.11h以及IEEE802.11y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（DigitalRadio）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，单实现的效率高移动通信中软件无线电结构发展模拟时代到数字时代－DR基于DR思想：单模式/单波段，基带采样收/发开关射频处理下变频中频处理下变频基带数字化处理I/O基带ADCFPGA/DSP处理DAC转换键盘/麦克风/扬声器/显示器等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(SoftwareProgrammingRadio)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、调制解调等收/发开关中频处理下变频基带数字化/模拟处理I/O中频ADCDSP处理数字TDMA高速DAC射频处理下变频射频处理下变频射频处理下变频射频处理下变频RF:869~894MHzRF:1930~1990MHzRF:1805~1880MHzRF:935~960MHz下变频DSP处理数字GSM数字处理CDMA键盘/麦克风/扬声器/显示器等四波段四模式多波段/多模式时代－SPR移动通信中软件无线电结构发展软件定义无线电(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(SoftwareDefinedRadio)的特征：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3、SPR向软件定义无线电SR转换收/发开关中频处理I/O中频ADC软件定义无线电处理引擎高速DAC射频处理下变频射频处理下变频射频处理下变频射频处理下变频RF:869~894MHzRF:1930~1990MHzRF:1805~1880MHzRF:935~960MHz键盘/麦克风/扬声器/显示器等移动通信中软件无线电结构发展软件定义时代－SDR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(Adaptiveintelligence)-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4、自适应智能－软件无线电AI-SR移动通信中软件无线电结构发展AI-SR时代收/发开关I/O超高频宽带ADC软件定义无线电处理引擎超高速多路DAC智能宽带RF前端RF:869~894MHzRF:1930