软件无线电 无线电工程的现代方法PDF电子书下载

第1章 软件无线电概述 1

1.1对软件无线电的需求 1

1.2什么是软件无线电 2

1.3软件无线电的特征和优势 2

1.4软件无线电的设计原理 4

1.5习题 6

第2章 射频实现问题 8

2.1射频前端的用途 8

2.2动态范围：接收机设计的主要挑战 9

2.3射频接收机前端拓扑结构 10

2.3.1拓扑结构的特性 10

2.3.2拓扑结构 11

2.4使用软件无线电增强射频链路的灵活性 15

2.5各种组件对整体性能的重要性 17

2.5.1天线 17

2.5.2双工器与同向双工器 19

2.5.6射频混频器 20

2.5.5镜像抑制和中频滤波器 20

2.5.3射频滤波器 20

2.5.4低噪声放大器 20

2.5.7本地振荡器 21

2.5.8自动增益控制 21

2.5.9模数转换器 24

2.6发射机结构及其有关问题 24

2.7射频链路的噪声和失真 26

2.7.1 噪声特性 26

2.7.2失真特性 28

2.8模数转换器与数模转换器的失真 30

2.9预矫正 32

2.10使用微机电系统的灵活性射频系统 36

2.11小结 38

2.12习题 38

3.1.1成本 40

第3章 多速率信号处理 40

3.1引言 40

3.1.2灵活性 41

3.1.3本章概述 41

3.2样本速率转换原理 41

3.2.1抽取 42

3.2.2内插 45

3.2.3两个多速率恒等式 55

3.2.4非整数速率转换 56

3.2.5多级抽样频率转换 57

3.2.6级联积分梳状滤波器 62

3.3多相滤波器 66

3.3.1多相抽取 66

3.3.2多相内插 68

3.4数字滤波器组 71

3.4.1实现 71

3.4.2离散傅里叶变换滤波器组 72

3.4.3多路转换器 78

3.5在采用多速率数字滤波器的数字接收机中的定时恢复 81

3.5.1典型模拟接收机中的定时恢复 81

3.5.2仅在数字域的定时恢复 82

3.5.3迟早门同步器 83

3.5.4采用迟早门原理的定时偏差控制 83

3.6小结 85

3.7习题 85

第4章 信号的数字生成 87

4.1引言 87

4.2直接数字合成与模拟信号合成的比较 88

4.3直接数字合成的方法 89

4.3.1脉冲输出直接数字合成 90

4.3.2只读存储器查找表方法 91

4.3.3相位截断失真 92

4.3.4输出序列分析 96

4.4杂散信号分析 97

4.5周期抖动引起的杂散分量 99

4.6带通信号的生成 100

4.7直接数字合成系统的性能 101

4.7.1实验研究结果 102

4.7.2混合系统的使用 102

4.8混合的直接数字合成——锁相环系统 102

4.9直接数字合成的应用 103

4.10随机序列的生成 104

4.10.1序列的种类及其特性 104

4.10.2采用Wheatley过程随机化 106

4.11只读存储器压缩技术 109

4.11.1采用泰勒级数展开的插值技术 109

4.11.2采用三角恒等式的插值技术 112

4.12正弦相位差算法 113

4.13修正的正弦相位差方法（抛物线逼近） 114

4.14小结 115

4.15习题 116

第5章 模数和数模转换 117

5.1引言 117

5.2理想数据转换器的参数 118

5.2.1抽样过程 118

5.2.2量化 126

5.3实际数据转换器的参数 133

5.3.1一般数据转换器的物理模型 134

5.3.2对实际传递特性的考虑 135

5.3.3对动态范围的考虑 137

5.3.4实际的定时问题 142

5.3.5模拟带宽 147

5.3.6功耗 147

5.3.7噪声和干扰对动态范围需求的影响 149

5.4改进数据转换器性能的技术 152

5.4.1抖动 153

5.4.2自动增益控制（AGC） 155

5.5通用模数转换器和数模转换器的结构 158

5.5.1并行结构：闪速模数转换器、串状数模转换器和二元结构 159

5.5.2分段结构：折叠和内插模数转换器与分段梯形数模转换器 161

5.5.3迭代结构：分区／流水线／半闪速模数转换器，逐次逼近型模数转换器 165

5.5.4∑-△结构：模数转换器和数模转换器 168

5.6小结 173

5.7习题 175

6.1引言 179

第6章 智能天线 179

6.2向量信道建模 180

6.2.1阵列导向向量 181

6.2.2多径信道模型 184

6.2.3多用户信道模型 187

6.3智能天线的优势 188

6.3.1波束形成 188

6.3.2空时均衡 188

6.4波束形成系统的结构 189

6.3.3 分集 189

6.4.1多固定波束天线阵列 190

6.4.2全自适应阵 191

6.4.3开关波束和自适应阵系统的相对优点和折衷 192

6.5智能天线的算法 192

6.5.1分集组合技术 193

6.5.2使用训练序列的自适应算法 197

6.5.3盲算法 200

6.6分集和空时自适应信号处理 206

6.6.1接收机空时自适应处理算法 206

6.6.2超载阵列处理 212

6.7发射空时自适应处理算法 213

6.7.1空时预滤波 213

6.7.2空时格状编码 213

6.7.3一种简单的发射分集方式 215

6.8.1数字波束形成接收机的实现 217

6.8智能天线的硬件实现 217

6.8.2数字波束形成发射机的实现 218

6.8.3组件问题 219

6.9阵列校准 220

6.9.1远程发射机法 220

6.9.2测音法 221

6.10弗吉尼亚工学院空时自适应无线电系统的实例研究 222

6.10.1 VT-STAR体系结构概述 222

6.10.2 VT-STAR的射频设计 223

6.10.3 VT-STAR的软件问题 226

6.10.4 VT-STAR设计的关键问题 228

6.11小结 230

6.12习题 230

第7章 数字硬件的选择 234

7.1引言 234

7.2主要的硬件单元 235

7.3数字信号处理器（DSP） 236

7.3.1 DSP核 236

7.3.2 DSP的体系结构 236

7.3.3数字表示 240

7.3.4寻址 242

7.3.5流水线操作 244

7.3.6外设和其他组件 245

7.3.7多处理 246

7.3.8使用实时操作系统的多处理 247

7.3.9软件设计流程 248

7.3.10性能最大化 249

7.3.11基准和性能评估 255

7.3.12实例研究：TMS320C54x系列数字信号处理器 257

7.4现场可编程门阵列（FPGA） 257

7.4.1基于静态随机存储器的现场可编程门阵列单元的作用 258

7.4.3现场可编程门阵列的结构 259

7.4.2在现场可编程门阵列上实现数字信号处理器 259

7.4.4现场可编程门阵列在软件无线电系统中的应用 261

7.4.5使用FPGA的设计原则 263

7.5对数字信号处理器、现场可编程门阵列和专用集成电路的使用进行折衷 263

7.6功率管理问题 264

7.6.1 DSP的功率管理 265

7.6.2低功率超大规模集成电路的设计 265

7.6.3体系结构／系统级方法 267

7.7数字信号处理器、现场可编程门阵列和专用集成电路的混合使用 269

7.8小结 270

7.9习题 270

第8章 无线电和网络资源的面向对象描述 273

8.1引言 273

8.2网络 273

8.2.1系统层 274

8.2.2交换 275

8.2.4因特网协议（IP） 276

8.2.3服务质量 276

8.2.5异步传输模式（ATM） 280

8.2.6网络和软件无线电系统 281

8.3面向对象编程 283

8.3.1对象 284

8.3.2Java 287

8.3.3 Java和软件无线电系统 290

8.3.4无线电虚拟机 290

8.3.5面向对象软件和软件无线电系统 291

8.4对象代理 292

8.4.1公共对象请求代理体系结构 293

8.4.2软件无线电系统的实现问题 296

8.4.3对象代理和软件无线电系统 297

8.5移动应用环境 298

8.5.1MExE 300

8.5.2业务发现 303

8.5.4软件无线电的安全性 304

8.5.3移动应用环境和软件无线电系统 304

8.6联合战术无线电系统 305

8.6.1硬件类 305

8.6.2软件通信体系结构的构成 306

8.7小结 308

8.8习题 309

第9章 软件无线电设计的实例研究 310

9.1引言和历史观点 310

9.1.1软件无线电系统内在的体系结构特征 311

9.1.2软件无线电系统重要的体系结构特征 312

9.1.3实际软件无线电系统的体系结构特征 314

9.2SPEAKeasy 315

9.2.1 SPEAKeasy第1阶段 316

9.2.2 SPEAKeasy第2阶段 320

9.3联合战术无线电系统 326

9.2.3 SPEAKeasy总结 326

9.3.1软件通信体系结构的目标 328

9.3.2软件通信体系结构的属性 328

9.3.3软件通信体系结构的详述 330

9.3.4联合战术无线电系统的总结 335

9.3.5软件定义无线电论坛的体系结构详述 336

9.3.6小结 341

9.4无线信息传输系统 341

9.4.1体系结构的目标 343

9.4.2体系结构概述 343

9.4.3软件体系结构 343

9.4.4硬件体系结构 345

9.4.5体系结构详述 345

9.4.6无线信息传输系统总结 348

9.5 SDR-3000数字收发机子系统 349

9.6.1SpectrumWare系统描述 352

9.6.2输入／输出 352

9.6 SpectrumWare 352

9.6.3编程环境 353

9.6.4 SpectrumWare总结 354

9.7CHARIOT 355

9.7.1CHARIOT层次化无线电体系结构 355

9.7.2层次化无线电体系结构的实现实例 359

9.7.3 CHARIOT总结 360

9.8小结 360

9.9习题 362

附录A 射频工程的相关文献：提供给射频电路设计人员的简要目录 363

A.1电子学 363

A.2射频电路设计和S参数 363

A.3滤波器 363

A.6锁相环和频率合成器 364

A.7接收机和系统 364

A.5振荡器 364

A.4微波 364

A.8PSpice 365

A.9商业出版物和期刊 365

A.10可访问的网上综述资料 365

附录B 坐标旋转数字计算机算法 366

B.1引言 366

B.2CORDIC概述 366

B.3CORDIC算法的推导 366

B.3.1沿半径为R的圆平移一个点 367

B.3.2通过迭代子旋转进行旋转 368

B.3.3简化迭代旋转的计算 368

B.3.4确定等式的最终形式 369

B.3.5定向模式 370

B.4CORDIC算法的性能 370

B.5CORDIC算法的扩展 371

参考文献 373

缩略语 387

作者简介 396