软件无线电技术与实现PDF电子书下载

第一部分开场白 3

第1章基于软件的无线电 3

1.1多维模型 3

目录 3

1.2什么叫基于软件的无线电 4

1.2.1软件定义无线电和软件无线电 4

1.2.2 自适应智能软件无线电和其他定义 7

1.2.3功能、能力和SBR演变 8

1.3.1无线电实现层 9

1.3基于软件的无线电的结构展望 9

1.3.2网络运营层 10

1.4软件无线电概念 11

1.5基于软件的无线电的推广使用时间表 12

1.6实现基于软件的无线电对新技术的需求 14

1.7对手机功耗／性能／价格的限制使网络缺少灵活性 14

1.8引入管理机制有利于SBR的推广应用 15

致谢 18

参考文献 18

1.9结论 18

第二部分前端技术 21

第2章软件无线电中的射频变换 21

2.1要求和规范 21

2.1.1发射机指标 22

2.1.2接收机特性 23

2.1.3工作频段 24

2.2接收机设计注意事项 25

2.2.1基本考虑 25

2.2.2接收机体制 26

2.2.3动态范围问题及计算 28

2.2.4邻近信道功率比（ACPR）和噪声功率比（NPR） 33

2.2.5接收机信号预算 33

2.2.6镜频抑制 37

2.2.7接收机中的滤波功能 38

2.3发射机设计考虑 39

2.3.1接收机和发射机之间滤波的相似性 39

2.3.2发射机结构 39

2.3.3发射效率和线性度 41

2.4.1零IF接收机 46

2.4 SDR的可选择方案 46

2.4.2正交本振 48

2.4.3可变预选滤波器 49

2.4.4低IF接收机 53

2.5结论 56

致谢 57

参考文献 57

附录A欧洲移动标准 60

第3章 多模式SDR RF前端的实现 66

3.1无线电系统的发展 66

3.2射频前端的演变——超外差体制 69

3.3 AN2/6产品系列——双波段，六模式 70

3.3.1 AN2/6的结构 71

3.3.2从AN2/6结构中得到的经验 74

3.4射频前端的选择 76

3.4.1直接变换RF前端 76

3.4.2纯数字式RF前端 78

3.4.4完整的SDR RF前端的发展方向 79

3.4.3模拟数字混合方法 79

3.5结论 80

致谢 81

参考资料 81

第4章软件定义无线电中的数据转换 82

4.1在软件定义无线电中数据转换的重要性 82

4.1.1用于SDR基站的ADC 82

4.1.2 SDR手机的ADC 83

4.2.1 Flash转换器 84

4.2转换器结构 84

4.1.3 SDR应用的DAC 84

4.2.2多级转换器 85

4.2.3∑-△转换器 86

4.2.4数模转换器 88

4.3转换器性能对SDR的影响 89

4.3.1噪声源对SDR灵敏度的影响 89

4.3.2数据转换器的SNR 92

4.3.3寄生信号对性能的影响 93

4.3.4数模转换器指标 99

4.4结论和未来趋势 101

参考文献 102

第5章超导微电子：软件无线电的数字RF技术 103

5.1引言 103

5.1.1超导性和约瑟夫森效应 104

5.1.2现有的超导应用 105

5.1.3新兴应用——软件定义无线电 106

5.2快速单通量子数字逻辑 106

5.2.1电路特性 107

5.2.2 RSFQ逻辑门举例——RS触发器 108

5.2.3 RSFQ数据转换器 109

5.2.4 RSFQ定标理论 111

5.3低温特性 112

5.4民用超导SDR 114

5.4.1无线通信中的超导体 114

5.4.2超导接收机的优势 114

5.4.3扩频通信的发展趋势 116

5.4.4大功率放大器的线性化 117

5.4.5数字RF收发机 118

5.5.2对扩频信号的数字化解跳 119

5.5军用超导SDR 119

5.5.1同址干扰 119

5.5.3卫星通信 120

5.5.4增加新波形 120

5.5.5群时分复用（Massive Time Multiplexing） 121

5.6结论 121

感谢 121

参考文献 121

6.1.1数字收发信机的前端 123

6.1引言 123

第6章数字前端——射频与基带处理之间的桥梁 123

6.1.2信号特性 124

6.1.3实现问题 126

6.2数字前端 127

6.2.1数字前端的功能 127

6.2.2移动台和基站的数字前端 128

6.3数字上变频和下变频 128

6.3.1 基本思想 128

6.3.2理论方面 129

6.3.3实现方面 131

6.3.4 CORDIC算法 132

6.3.5用CORDIC算法实现数字下变频 134

6.3.6用重采样实现数字下变频 134

6.4信道滤波 136

6.4.1在数字下变频后的低通滤波 136

6.4.2在数字下变频前的带通滤波 139

6.4.3滤波器组信道化器 142

6.5.1在重构后进行重采样 146

6.5采样速率转换 146

6.5.2转换因子为有理数倍的SRC 148

6.5.3整数倍的SRC 150

6.5.4 SRC的概念 150

6.5.5 SRC系统 152

6.6示例 156

6.6.1设计参数 156

6.6.2数字下变频 156

6.6.3采样速率转换 156

6.6.4信道滤波 157

6.6.5小结 158

6.7结论 159

感谢 159

参考文献 160

第三部分基带技术 163

第7章软件无线电的基带处理 163

7.1基带结构的作用 163

7.2软件无线电——从硅到软件 164

7.3基带单元技术 167

7.3.1数字信号处理器 168

7.3.2现场可编程门阵列 170

7.3.3目前数字化方面的进展 172

7.3.4可重配置模拟器件 174

7.3.5器件的技术革命 174

7.4设计工具和方法 175

7.4.1设计工具的概念 176

7.4.2 ASIC设计 176

7.4.3 FPGA设计 177

7.4.4未来的设计流程和工具 179

7.5系统设计和维护 180

7.5.1面向对象 180

7.5.2在SDR处理器中的分布式资源管理 181

7.6结论 186

参考文献 186

第8章参数化法——一种实现SDR的技术 189

8.1定义 189

8.2适应性 190

8.3标准的参数化法 191

8.3.1第二代——全球移动通信系统（GSM） 191

8.3.2第二代移动通信——IS-136(DAMPS) 193

8.3.3第三代移动通信——全球移动通信系统（UMTS） 194

8.4参数化法举例 200

8.4.1通用调制器 200

8.4.2 GMSK的线性化效果 203

8.5信号处理部分 205

8.5.2 FPGA性能 206

8.5.1 DSP的性能及局限 206

8.6结论 207

参考文献 207

第9章用于3G软件定义移动设备的自适应计算IC技术 208

9.1软件定义无线电——移动终端的一种解决方法 208

9.1.1无线标准的发展演变 208

9.1.2推动SDR在无线设备中应用的市场驱动力 210

9.2.1 3G空中接口的处理需求 211

9.2.2移动语音编码器的处理能力要求 211

9.2移动应用领域及其对处理能力的要求 211

9.2.3移动视频的处理能力需求 213

9.3 SDR基带处理——实现上的困惑 214

9.3.1常规IC技术的限制 215

9.3.2困难与挑战 216

9.4传统IC技术的折中 216

9.4.1微处理器和DSP实现的限制 216

9.4.2 ASIC实现的限制 218

9.4.3 FPGA实现的限制 219

9.5具有软件可编程能力的硬件 219

9.5.1 自适应计算技术 220

9.5.2 ACM实现 221

9.5.3自适应计算设计工具 222

9.6 3G算法所需要的计算效率 223

9.7问题分析和测试试验 224

9.7.1 CDMA瑞克（Rake）接收机 225

9.7.2 FIR和IIR滤波 225

9.7.3语音编码器 226

9.7.4多媒体——MPEG-4实现 229

9.8结论 231

9.9 4G展望 232

参考文献 233

第四部分软件技术 237

第10章软件无线电中的软件工程：在MIT和Vanu公司的实践 237

10.1 Vanu系统综述 237

10.1.1典型实现 238

10.1.2与其他软件无线电的差异 239

10.1.3摩尔法则的影响 241

10.1.5通用数据通路 242

10.1.4对摩尔法则的开发 242

10.1.6时序脱钩 243

10.2商用PC硬件 244

10.3信号处理软件 245

10.3.1数据拉动 245

10.3.2把每一信号处理段都作为对象 246

10.3.3数据流抽象 246

10.3.4带外通信 247

10.4控制软件 247

10.4.2无线电描述语言 248

10.4.1代码生成 248

10.5性能 250

10.6将来的方向 251

致谢 252

参考文献 252

第11章移动终端的软件下载 254

11.1为何需要软件下载 254

11.1.1软件重构 254

11.1.2软件下载终端 255

11.2软件无线电的空中下载技术 256

11.1.3 下载新的空中接口 256

11.2.1粒度 257

11.2.2组件通信与绑定 257

11.2.3 内容的作用 258

11.2.4安装 258

11.2.5异常情况的考虑 258

11.2.6版本管理 259

11.3下载的标准 259

11.3.1移动标准——2G/3G蜂窝标准 259

11.3.2软件标准 260

11.4无缝升级 261

11.5下载的安全性 262

11.5.1应用软件的安全下载 262

11.5.2直接可运行软件的安全下载 263

11.6下载的软件体系结构 263

11.7软件下载的今天——数字电视 265

11.8对“OntheFly”的“隔空”重构：一个实际例子 266

11.8.1体系结构 266

11.8.3重构示例 268

11.8.2基本操作序列 268

11.8.4重构管理器 270

11.8.5重构流程 273

11.8.6未来软件无线电下载的应用 274

致谢 275

参考资料 275

第12章软件无线电的协议和网络问题 276

12.1协议栈：SAP与重构 276

12.1.2协议构成和重构 277

12.1.1服务提供与服务访问点 277

12.1.3接口与SAP 278

12.2协议栈重构的方法 278

12.2.1协议和协议栈 279

12.2.2模块化方法：自适应、可组合和可重构的协议 279

12.2.3主动网络 282

12.3重构的管理和控制 285

12.3.1重构管理的范围 285

12.3.2管理体系结构的需求 285

12.4软件无线电的网络支撑 289

12.3.3管理体系结构的实现 289

12.4.1网络接入和连接通道 290

12.4.2引导通道 290

12.4.3全局或通用控制通道 290

12.4.4网络的无缝互连 291

12.5结论 294

参考文献 294

第13章波形描述语言 296

13.1表达需求的难题 296

13.2.1 分解 297

13.2 WDL概述 297

13.2.2通信 298

13.2.3影响 299

13.2.4层次图 300

13.3 FM3TR实例 303

13.3.1协议层次 303

13.3.2物理层模块 304

13.3.3物理层的有限状态机 304

13.3.4话音和数据有限状态机 305

13.3.6跳频波形 306

13.3.5跳频调制器 306

13.3.7上升调制器 308

13.3.8小结 309

13.4实现上的细化 309

13.4.1传统的开发过程 309

13.4.2细化过程 310

13.4.3 自动化 312

13.4.4参考模型 313

13.5 WDL细节 314

13.4.5 目标环境 314

13.5.1类型抽象 315

13.5.2调度抽象 316

13.5.3统一调度模型 317

13.5.4叶实体需求规格 319

13.6一个实际的WDL支撑环境 321

13.7结论 321

致谢 322

参考文献 322