软件无线电技术与应用PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 什么是软件无线电 1

1.1.1 第一代移动通信：模拟无线电 2

1.1.2 第二代移动通信：数字无线电（窄带） 3

1.1.3 第三代移动通信：数字无线电（宽带） 5

1.1.4 第四代移动通信：软件无线电 7

1.2 软件无线电的定义与特点 9

1.2.1 软件无线电的定义 9

1.2.2 软件无线电的特点 10

1.2.3 软件无线电方法论 13

1.3 软件无线电的发展历程 13

1.3.1 软件无线电的提出 14

1.3.2 软件无线电（SDR）论坛 15

1.3.3 软件无线电的先行者:SPEAKeasy 16

1.3.4 软件无线电的推动者:JTRS与SCA 17

1.3.5 软件无线电发展展望 18

1.4 软件无线电体系框架与本书结构 18

参考文献 19

思考题 20

第2章 软件无线电理论基础 22

2.1 信号采样基本理论 22

2.1.1 Nyquist采样定理 22

2.1.2 带通信号采样理论 25

2.2 软件无线电中的信号采样 30

2.2.1 允许过渡带混叠时的采样定理 30

2.2.2 软件无线电中的正交低通采样 32

2.2.3 软件无线电中的宽带中频带通采样 33

2.2.4 软件无线电中的射频直接带通采样 35

2.2.5 带通采样对采样频率的精度要求 41

2.3 多率信号处理（Multirate Signal Processing） 42

2.3.1 采样信号的等效基带谱与抽取基本概念 43

2.3.2 低通信号的整数倍抽取 44

2.3.3 数字带通信号的抽取 47

2.3.4 整数倍内插 54

2.3.5 取样率的分数倍变换 56

2.3.6 取样率变换性质 58

2.3.7 抽取、内插器的多相滤波实现 60

2.3.8 取样率变换的多级实现 62

2.4 软件无线电中的高效数字滤波 64

2.4.1 数字滤波器设计基础 65

2.4.2 适合于D=2M倍抽取或内插的半带滤波器 70

2.4.3 积分梳状（CIC）滤波器 74

2.5 软件无线电中的正交信号变换 80

2.5.1 正交变换基本概念 80

2.5.2 窄带信号的正交分解与模拟域实现 82

2.5.3 数字混频正交变换 86

2.5.4 基于多相滤波的数字正交变换 87

2.5.5 基于正交变换的瞬时特征提取：CORDIC算法 91

2.5.6 多信号正交变换 94

参考文献 95

思考题 95

第3章 软件无线电体系结构 101

3.1 软件无线电的三种结构形式 101

3.1.1 低通采样软件无线电结构 102

3.1.2 射频直接带通采样软件无线电结构 103

3.1.3 宽带中频带通采样软件无线电结构 104

3.1.4 三种软件无线电结构的等效数字谱 106

3.2 软件无线电接收机体系结构 109

3.2.1 单通道软件无线电接收机 109

3.2.2 多通道软件无线电接收机 114

3.3 多相滤波信道化接收机体系结构 115

3.3.1 数字滤波器组与信道化基本概念 115

3.3.2 复信号的多相滤波信道化接收机 118

3.3.3 实信号的多相滤波信道化接收机 120

3.4 软件无线电发射机体系结构 123

3.4.1 单通道软件无线电发射机 124

3.4.2 多通道软件无线电发射机 127

3.5 信道化软件无线电发射机体系结构 129

3.5.1 信道化发射机的基本概念 129

3.5.2 复信号输出的多相滤波信道化发射机 131

3.5.3 实信号输出的多相滤波信道化发射机 133

参考文献 139

思考题 140

第4章 软件无线电硬件平台设计 142

4.1 软件无线电的射频前端 142

4.1.1 射频前端的组成结构 142

4.1.2 射频前端各功能模块的设计 144

4.1.3 射频前端的指标 154

4.1.4 射频前端与ADC的匹配设计及性能分析 164

4.2 软件无线电中的A/D/A技术 168

4.2.1 A/D转换器原理 169

4.2.2 A/D转换器性能指标 172

4.2.3 A/D转换器的选择 181

4.2.4 数据采集模块的设计 194

4.2.5 D/A转换器的基本原理 196

4.3 软件无线电数字前端 201

4.3.1 软件无线电数字前端的定义 201

4.3.2 软件无线电中的数字接收前端（数字下变频DDC） 203

4.3.3 软件无线电中的数字发射前端（数字上变频DUC） 209

4.3.4 软件无线电数字前端的FPGA实现 211

4.3.5 软件无线电数字前端的ASIC实现 219

4.4 高速数字信号处理器 251

4.4.1 软件无线电信号处理的特点 251

4.4.2 数字信号处理器的选择技巧 253

4.4.3 数字信号处理器（DSP）介绍 255

4.4.4 DSP器件软件编程 276

4.4.5 通用处理器（GPP）介绍 278

4.5 高速FPGA设计技术 282

4.5.1 软件无线电中的高速FPGA 282

4.5.2 FPGA基本原理 287

4.5.3 FPGA典型芯片介绍 289

4.5.4 基于高速FPGA的软件无线电系统设计 293

4.6 软件无线电硬件系统设计 305

4.6.1 软件无线电硬件系统设计原则 305

4.6.2 软件无线电硬件系统设计 313

4.6.3 软件无线电系统设计实例 327

参考文献 333

思考题 334

第5章 软件无线电信号处理算法 336

5.1 软件无线电中的调制算法 336

5.1.1 信号调制通用模型 336

5.1.2 模拟信号调制算法 337

5.1.3 数字信号调制算法 342

5.2 软件无线电中的解调算法 349

5.2.1 信号解调通用模型 349

5.2.2 模拟调制信号解调算法 351

5.2.3 数字调制信号解调算法 354

5.3 软件无线电中的同步算法 360

5.3.1 数字锁相环 360

5.3.2 同步参数估计 362

5.3.3 软件无线电中的载波同步算法 365

5.3.4 软件无线电中的位同步算法 376

5.3.5 载波和位同步的联合最大似然估计算法 380

5.3.6 软件无线电中的帧同步算法 382

5.4 软件无线电中的均衡算法 383

5.4.1 线性均衡算法 383

5.4.2 判决反馈均衡算法 386

5.4.3 自适应均衡算法 387

5.4.4 盲均衡算法 392

5.5 调制样式自动识别算法 397

5.5.1 模拟调制信号的自动识别 397

5.5.2 数字调制信号的自动识别 400

5.5.3 模拟数字调制信号的联合自动识别 401

5.5.4 信号调制样式自动识别中应注意的几个问题 404

5.5.5 基于人工神经网络的调制识别 408

参考文献 410

思考题 411

第6章 软件通信体系结构（SCA） 412

6.1 SCA规范介绍 412

6.1.1 SCA的基本概念 412

6.1.2 SCA规范介绍 414

6.2 SCA系统工作原理 430

6.2.1 SCA系统的运行及管理 430

6.2.2 波形应用的安装和卸载 433

6.2.3 波形应用的实例化和控制 433

6.3 波形应用开发 435

6.3.1 波形描述语言（WDL） 435

6.3.2 SCA波形应用的开发过程 438

6.3.3 SCA波形应用开发的实例 439

参考文献 440

思考题 441

第7章 基于软件无线电的智能天线 442

7.1 智能天线的基本概念 442

7.1.1 智能天线基本原理（线阵波束形成） 443

7.1.2 圆形阵的多波束形成 446

7.1.3 多波束形成天线的实现方法 448

7.2 基于软件无线电的智能天线实现原理 450

7.2.1 单信道智能天线 450

7.2.2 多信道智能天线 451

7.2.3 信道化智能天线 452

7.3 智能天线基本算法 453

7.3.1 波束形成算法概述 453

7.3.2 Capon波束形成算法 454

7.3.3 空间“零陷”波束形成算法 455

7.4 智能天线中的波达方向估计 459

7.4.1 波达方向估计（测向）基本原理 459

7.4.2 相位干涉仪波达方向估计 461

7.4.3 子空间分解波达方向估计（MUSIC算法） 463

7.4.4 信号个数的估计 467

参考文献 476

思考题 477

第8章 软件无线电在无线工程中的应用 479

8.1 软件无线电在军事通信中的应用 479

8.1.1 软件无线电的先驱——MBMMR电台 480

8.1.2 联合战术无线电系统（JTRS） 481

8.2 软件无线电在移动通信中的应用 485

8.2.1 软件无线电基站接收分系统 486

8.2.2 软件无线电基站发射分系统 493

8.2.3 软件无线电基站的技术挑战 496

8.2.4 软件无线电手持终端（移动手机） 498

8.3 软件无线电在电子战中的应用 500

8.3.1 软件无线电侦察接收机 501

8.3.2 基于多相滤波的电子战信道化接收机 506

8.3.3 软件无线电干扰发射机 508

8.3.4 基于智能天线的电子侦察系统 512

8.4 软件无线电在雷达中的应用——“软件雷达” 516

8.4.1 “软件雷达”的基本概念 516

8.4.2 软件雷达的实现原理 517

8.4.3 相控阵软件雷达系统 519

8.5 软件无线电在天基信息系统中的应用——“软件星” 521

8.5.1 “软件星”基本概念 522

8.5.2 “软件星”有效载荷的组成原理 522

8.5.3 基于“软件星”的综合一体化天基信息系统 524

8.6 软件无线电在武器平台中的应用：综合一体化 526

8.6.1 航空电子信息系统的综合一体化 527

8.6.2 舰船电子信息系统的综合一体化 532

8.6.3 电子信息系统综合一体化发展展望 537

8.7 软件无线电在电视中的应用——“软件电视” 538

8.7.1 软件可定义数字电视发射机 540

8.7.2 软件可定义数字电视接收机 543

8.7.3 现代住宅交互式信息系统 544

参考文献 546

思考题 547

第9章 软件无线电的新发展——认知无线电 549

9.1 认知无线电基本概念 549

9.1.1 认知无线电的提出背景 549

9.1.2 认知无线电的定义及特点 550

9.1.3 认知无线电关键技术 551

9.2 认知无线电的认知循环过程 552

9.2.1 频谱感知 552

9.2.2 频谱分析 553

9.2.3 频谱决策 553

9.2.4 频谱会聚 554

9.2.5 频谱监视 554

9.2.6 频谱切换 554

9.3 频谱感知技术 555

9.3.1 接收机检测频谱感知 555

9.3.2 发射机检测频谱感知 556

9.3.3 协作频谱感知 559

9.3.4 多维频谱感知 560

9.4 IEEE802.22标准 560

9.4.1 物理层接口 561

9.4.2 MAC层接口 562

9.4.3 其他接口要求 563

9.5 基于盲源分离的认知无线电 564

9.5.1 盲分离无线电的组成架构 564

9.5.2 盲分离基本原理 565

9.5.3 盲分离实际试验结果与展望 565

参考文献 566

思考题 566