電子信息技術(shù)導(dǎo)論-第3章

1、清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.1 3.1 引言引言 移動通信、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等基于無線技術(shù)的現(xiàn)代通信手段，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。無線通信與移動通信系統(tǒng)的信道是無線信道，發(fā)送端天線發(fā)射的射頻信號是無線電波，無線電波在自由空間中傳播，到達接收端后，被接收天線所接收。因此，無線通信與移動通信技術(shù)的基礎(chǔ)是無線電技術(shù)。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)190019201940196019802000年電 報廣 播雷 達衛(wèi) 星 通 信 中 繼 通 信衛(wèi) 星 遙 感蜂 窩 移 動 通 信直 播 衛(wèi) 星 全 球 定 位 自 動 駕 駛個 人 信 系 統(tǒng) 圖 像 傳 輸 數(shù) 據(jù) 網(wǎng) 絡(luò)圖

2、3.1 無線電技術(shù)的發(fā)展歷史第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù) 麥克斯韋方程組是自由空間與介質(zhì)中電磁場的基本定律,是無線電技術(shù)的理論基礎(chǔ)。1888年，赫茲用實驗證明了電磁波的存在。1898年，馬克尼首次完成了無線電通信的實驗。 從此，開啟了應(yīng)用無線電技術(shù)的嶄新時代。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.2 射頻/微波技術(shù)3.2.1 概述 射頻是指可以用于無線電信號發(fā)射與接收的頻率，通常包括中波、短波、超短波、以及微波以上的頻段。 研究微波的產(chǎn)生、放大、傳輸、輻射、接收和測量的學(xué)科稱為“微波技術(shù)”。微波是頻率在300MHz-3000GHz之間、波長在1m-0.1mm（空氣中）之間

3、的射頻無線電波，如圖3.2所示。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)圖3.2 微波在電磁波譜中的位置第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)微波，具有下列獨特的性質(zhì)： （1）似光性。（2）穿透性。（3）信息性。 現(xiàn)代多路通信系統(tǒng)，包括衛(wèi)星通信系統(tǒng)，幾乎無例外地都是工作在微波波段。此外，微波信號還可提供相位信息、極化信息、多普勒頻率信息。這在目標探測、遙感、目標特征分析等應(yīng)用中是十分重要的。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.2.2 無線電頻譜第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù) 頻譜作為一種資源，需要進行嚴格管理。 國際電信聯(lián)盟的文件中,規(guī)定了雷達、 通信、 導(dǎo)航、 工業(yè)應(yīng)用等無線電設(shè)備所允許的工作頻段，常用微波頻段的劃分。

4、第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.2.3 微波鐵三角 在微波技術(shù)與工程中，頻率、阻抗和功率是三大核心指標，故將其稱為微波鐵三角。 頻率應(yīng)于無線系統(tǒng)所工作的頻譜范圍。 功率用來描述微波信號的能量大小。 阻抗描述各種微波電路對微波信號能量傳輸?shù)挠绊憽５诘?章章 無線技術(shù)無線技術(shù)頻 率功 率阻抗 振 蕩 器 、 壓 控 振 蕩 器 、 頻 率 合 成 器 、 分 頻 器 、 變 頻 器 、 倍 頻 器 、 混 頻 器 、 濾 波 器 等頻 率 計 數(shù) 器 /功 率 計 、 頻 譜分 析 儀標 量 /矢 量網(wǎng) 絡(luò) 分 析 儀阻 抗 測 量 儀 、網(wǎng) 絡(luò) 分 析 儀阻 抗 變 換 、阻 抗 匹 配 、 天

5、 線 等 衰 減 器 、 功 分 器 、 耦 合 器 、 放大 器 、 開 關(guān) 等圖3.4 微波鐵三角示意圖第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.2.4 微波技術(shù)的應(yīng)用1.雷達（ Radio Detection And Ranging ，RADAR） 現(xiàn)代雷達多數(shù)是微波雷達，這主要是由于這些雷達要求它所用的天線能像光探照燈那樣，把發(fā)射機的功率基本上全部集中于一個窄波束內(nèi)輻射出去。 設(shè)備的發(fā)射機通過天線把電磁波能量射向空間某一方向，處在此方向上的物體反射碰到的電磁波。 雷達天線接收此反射波，送至接收設(shè)備進行處理，提取有關(guān)該物體的某些信息（目標物體至雷達的距離，距離變化率或徑向速度、方位、高度等）。第第

6、3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)2. 微波通信微波通信 微波通信是指用微波頻率作載波攜帶信息進行通信的方式。 視距傳播，是指發(fā)射天線和接收天線處于相互能看見的視線距離內(nèi)的傳播方式。地面通信、衛(wèi)星通信以及雷達等都可以采用這種傳播方式。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)圖3.5 視線距離 第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù) 對于長距離通信可采用接力的方式：（1）微波中繼通信，或稱微波接力通信。（2）對流層散射通信：利用對流層傳播進行通信。（3）衛(wèi)星通信：利用人造衛(wèi)星進行信號中繼。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3. 微波爐微波爐 微波爐是利用微波輻射烹飪食物的廚房電器。微波爐主要由殼體、整流裝置、磁控管、波導(dǎo)、加熱室等組

7、成。交變電流經(jīng)電源變壓器升壓到10千伏左右后，再經(jīng)高壓電容器和整流器整流、濾波，變?yōu)橹绷麟娸斀o磁控管。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)圖 3.6 微波爐第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù) 常規(guī)加熱方式效率低, 加熱時間長。 微波加熱是一種“冷熱源”, 它在產(chǎn)生和接觸到物體時, 不是一般熱氣, 而是電磁能, 要在生物體內(nèi)經(jīng)過分子內(nèi)部作用才能轉(zhuǎn)化為熱能。因此,使用這種能源加熱時,不會像其他能源那樣由外向內(nèi)傳輸熱能, 當(dāng)內(nèi)部發(fā)熱時,外表就可能焦糊了。 微波爐的安全非常重要。由于使用很高微波功率源，泄漏電平必須很小，以避免使用戶暴露在有害的輻射中。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.3 天線技術(shù)3.3.1 概述 無

8、線通信系統(tǒng)，利用無線電波來傳遞信息，如電視、廣播、雷達、導(dǎo)航、移動通信、衛(wèi)星等無線通信系統(tǒng)。 信 息 源信 號 變 換發(fā) 射 機接 收 機信 號 變 換受 信 者圖3.7 無線通信系統(tǒng)框圖 第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù) 發(fā)射系統(tǒng)由發(fā)射機、饋線和發(fā)射天線組成；接收系統(tǒng)由接收天線、饋線和接收機組成。 （1）在發(fā)射端，信號經(jīng)發(fā)射機，調(diào)制成導(dǎo)行波能量，經(jīng)饋線傳輸?shù)桨l(fā)射天線，通過發(fā)射天線，將其轉(zhuǎn)換為某種極化的電磁波能量，并輻射到預(yù)定方向。 （2）在無線信道中，電波傳播到達接收點。 （3）在接收端， 接收天線將接收的電波，轉(zhuǎn)換為已調(diào)制的高頻電流能量，經(jīng)饋線輸送至接收機輸入端。經(jīng)接收機解調(diào)后取出信號，就完成

9、了信息的傳送。 第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)天線的種類很多，可以有不同的分類方法：（1） 按用途，將天線分為通信天線、導(dǎo)航天線、廣播電視天線、雷達天線和衛(wèi)星天線等。（2） 按工作波長，將天線分為超長波天線、長波天線、中波天線、短波天線、超短波天線和微波天線等。（3） 按輻射元的類型，將天線分為線天線和面天線。 （4） 按天線特性。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.3.2 天線主要參數(shù)（1）方向性系數(shù)（2）天線效率（3）天線增益（4）輸入阻抗（5）天線的極化第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.3.3 常用天線（1）對稱天線 對稱天線，可以看成是由一對終端開路的傳輸線兩臂向外張開而得來的，并假設(shè)張開前、

10、 后的電流分布相似。 ll2a圖3.8 對稱天線 第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)（2）單極天線 單極天線如圖3.9（a）所示。當(dāng)?shù)孛鏋闊o限大的理想導(dǎo)電平面時，垂直接地的單極天線。天線臂與其鏡像構(gòu)成一對稱振子，如圖 3.9（b）所示。 lllrzo(a)(b)圖3.9 單極天線（a）及其鏡像（b） 第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)（3）喇叭天線 喇叭天線，是波導(dǎo)口逐漸張開，根據(jù)惠更斯原理，終端開口的波導(dǎo)管可以構(gòu)成一個輻射器。EEEab(a)(b)(c)(d)圖3.10 各種喇叭天線第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)（4）拋物面天線 為提高喇叭天線性能，給其增加反射拋物面，構(gòu)成拋物面天線。圖3.11 旋轉(zhuǎn)拋物

11、面天線第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)（5）卡塞格倫天線 為減少旋轉(zhuǎn)拋物面天線中，輻射器的遮擋，采用雙反射器，構(gòu)成卡塞格倫天線。雙反射器天線由主反射器、副反射器和輻射器三部分組成。副 反 射 器輻 射 器主 反 射 器圖3.12 卡塞格倫天線第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.3.4 智能天線1.智能天線的概念 智能天線通過某種智能算法來合并信號、自動適應(yīng)不同的信號環(huán)境。對于給定的方向，天線增益是可以調(diào)整的。 智能天線也就是自適應(yīng)天線，由多個天線單元組成，構(gòu)成一個天線陣列。在每個天線后面接一個復(fù)數(shù)加權(quán)器，最后用相加器進行合并輸出。 所謂智能或者自適應(yīng)，就是指這些加權(quán)器的系數(shù)，根據(jù)一定的智能或者自適應(yīng)算

12、法更新調(diào)整。智能天線具有以下優(yōu)點：(1)具有較高的接收靈敏度。(2) 使空分多址系統(tǒng)（SDMA）成為可能。(3) 消除在上下鏈路中的干擾。(4) 抑制多徑衰落效應(yīng)。 第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)2. 數(shù)字智能天線數(shù)字智能天線 智能天線采用空分多址(SDMA)技術(shù)，利用信號在傳輸方向上的差別，將同頻率或同時隙、同地址碼的用戶信號區(qū)分開來， 可最大限度地利用有限的信道資源。 智能天線的核心在于數(shù)字信號處理部分，它根據(jù)一定的準則，使天線陣產(chǎn)生定向波束指向用戶，并自動地調(diào)整系數(shù)來實現(xiàn)所需的空間濾波。 智能天線需要解決的兩個關(guān)鍵問題：（1）辨識信號的方向。（2）數(shù)字賦形的實現(xiàn)

13、。 第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.3.5 多輸入多輸出技術(shù) 發(fā)送到接收機的信號會受到傳播環(huán)境中地形、地物的影響而產(chǎn)生繞射、反射或散射，因而形成多徑傳播。多徑傳播將使接收端的合成信號在幅度、相位和到達時間上發(fā)生隨機變化，嚴重地降低接收信號的傳輸質(zhì)量，這就是所謂的多徑衰落。 為提高移動通信系統(tǒng)的抗衰落能力，可以采用分集接收技術(shù)。分集接收技術(shù)有多種實現(xiàn)方法。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù) 最初在衰落信道環(huán)境中提出的是天線分集接收技術(shù)。天線分集包括：（1）空間分集。（2）極化分集。（3）角度分集。 常見的是空間分集。在空間分集技術(shù)中，天線陣列的陣元之間的間隔需要大于相干距離，以便獲得比較低的衰落相關(guān)性

14、。 在移動通信系統(tǒng)中，為抗擊多徑衰落，若采用多天線系統(tǒng)代替單天線系統(tǒng)，則系統(tǒng)的抗衰落性能會有很大提高。 若發(fā)射與接收都采用多天線系統(tǒng)，則構(gòu)成了多輸入多輸出系統(tǒng)。采用多輸入多輸出系統(tǒng)，可以有效提高信道容量。 若接收天線數(shù)目不少于發(fā)射天線數(shù)目，則多輸入多輸出系統(tǒng)的信息容量隨著發(fā)射天線數(shù)目的增加而線性增加。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.4 電波傳播3.4.1 概述 無線電波，是指頻率在幾赫至數(shù)千吉赫范圍內(nèi)的電磁波。 發(fā)射天線所輻射的電磁波，在自由空間中，到達接收天線的傳播過程，稱為無線電波傳播。 在傳播過程中，無線電波有可能受到反射、折射、繞射、散射和吸收，電磁波強度將

15、發(fā)生衰減，傳播方向、傳播速度或極化形式將發(fā)生變化， 傳輸波形將產(chǎn)生畸變。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.4.2 無線信道 在無線通信中，信號傳輸?shù)男诺朗菬o線的。無線電波在無線信道中的傳播可以分為以下3種情況：（1）在大氣中傳播。（2）在電離層中傳播。（3）在外層空間傳播。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)1.1.大氣衰減大氣衰減 無線電波在大氣中傳播，大氣對電波的衰減主要來自兩個方面：（1）云、霧、 雨等小水滴對電波的熱吸收及水分子、氧分子對電波的諧振吸收。熱吸收與小水滴的濃度有關(guān)，諧振吸收與工作波長有關(guān)。 （2）云、 霧、 雨等小水滴對電波的散射， 散射衰減與小水滴半徑的六次方成正比，與波長的四次

16、方成反比。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)2. 電離層影響電離層影響 電離層是地球高空大氣層的一部分，從離地面60km的高度，一直延伸到1000 km的高空，電離層是非均勻媒質(zhì)，電波在其中傳播必然有反射、折射與散射等現(xiàn)象發(fā)生。 電離層的電子濃度變化具有：1）晝夜變化規(guī)律。2）季節(jié)變化規(guī)律。3）太陽黑子周期（11年）變化規(guī)律。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3. 外層空間外層空間 電磁波，經(jīng)低空大氣層和電離層，到達外層空間的傳播方式稱為外層空間傳播。如衛(wèi)星傳播， 宇宙探測等均屬于這種遠距離傳播。 由于電磁波傳播的距離很遠，且主要是在大氣以外的宇宙空間內(nèi)進行的，而宇宙空間近似于真空狀態(tài)，因而電波在其中傳播

17、時，它的傳輸特性比較穩(wěn)定。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.4.3 無線信道的電波傳播1.地面波 地面波傳播是指電磁波沿著地球表面?zhèn)鞑サ那闆r。當(dāng)天線低架于地面，天線架設(shè)長度比波長小得多，且最大輻射方向沿地面時，電波是緊靠著地面?zhèn)鞑サ?。第?章章 無線技術(shù)無線技術(shù)2. 電離層波電離層波電離層波具有以下特點： （1）頻率的選擇很重要。（2）電離層傳播的隨機多徑效應(yīng)嚴重，多徑時延較大，信道帶寬較窄。 （3）電離層所能反射的頻率范圍是有限的，一般是短波范圍。（4）電離層傳播是靠高空電離層的反射進行的，受地面的吸收及障礙物的影響較小，傳輸損耗較小。 （5）電離層通信，特別是短波通信，建立迅速，機動性好，設(shè)

18、備簡單。 第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.4.4 信道特征根據(jù)研究問題的不同，選擇不同的信道模型。編碼器輸入調(diào)制器發(fā)轉(zhuǎn)換器媒質(zhì)收轉(zhuǎn)換器解調(diào)器譯碼器輸出編 碼 信 道調(diào) 制 信 道圖3.13 信道的基本組成第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù) 調(diào)制信道和編碼信道，是通信系統(tǒng)中常用的兩種廣義信道。 調(diào)制信道，指從調(diào)制器的輸出端，到解調(diào)器的輸入端的部分。包括發(fā)轉(zhuǎn)換裝置、 媒質(zhì)和收轉(zhuǎn)換裝置三部分。 編碼信道，指從編碼器輸出端，到譯碼器輸入端的部分。包括調(diào)制器、調(diào)制信道和解調(diào)器。 無線信道的傳輸函數(shù)，隨時間隨機快變化，是隨機參量信道，簡稱隨參信道。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)（1）陸地移動信道 陸地移動通信信道

19、，是指基站天線、和手機天線之間的傳播路徑。陸地移動通信工作頻段主要在射頻與微波頻段，電波傳播特以直射波為主。由于城市建筑群和其他地形地物的影響，電波在傳播過程中會產(chǎn)生反射波、散射波、地面波以及它們的合成波，電波傳輸環(huán)境較為復(fù)雜 。發(fā)射天線接收天線圖3.14 陸地移動通信信道第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)（2）衛(wèi)星通信信道 衛(wèi)星與地面站之間的信號要經(jīng)過電離層傳播。微波信號經(jīng)過電離層，會產(chǎn)生法拉第旋轉(zhuǎn)，使電波的極化發(fā)生偏轉(zhuǎn)。因此，在衛(wèi)星通信中需要使用圓極化波信號。地球AB圖3.15 衛(wèi)星通信信道第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.5 軟件無線電3.5.1 硬件無線電 所謂硬件無線電，是指無線電設(shè)備的功能

20、是由硬件結(jié)構(gòu)確定的，系統(tǒng)的工作很少有軟件參與，它們在功能上是確定的。軍事無線裝備具有如下特點：（1）品種多；（2）系列多；（3）通用性差；（4）協(xié)同能力差。這種問題的解決方案就是軟件無線電。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.5.2 軟件無線電的概念 軟件無線電是20世紀末發(fā)展起來的通信新技術(shù)，是通信領(lǐng)域的第三次革命。這三次革命分別為：（1）第一次：從固定通信到移動通信；（2）第二次：從模擬通信到數(shù)字通信；（3）第三次：從“硬件無線電”到“軟件無線電”。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)1.軟件無線電的定義 定義1：軟件無線電是多頻帶無線電，它具有寬帶的天線、射頻轉(zhuǎn)換、，模/數(shù)和數(shù)/模變換，能夠支持多個

21、空中接口和協(xié)議，在理想狀態(tài)下，所有方面（包括物理空中接口）都可以通過軟件定義。 定義2：軟件無線電是一種新型的無線電體系結(jié)構(gòu)，它通過硬件和軟件的結(jié)合，使無線網(wǎng)絡(luò)和用戶終端具有可重配置能力。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)2. 軟件無線電的含義 軟件無線電提供了一種建立多模式、多頻段、多功能無線設(shè)備的有效而且相當(dāng)經(jīng)濟的解決方案，可以通過軟件升級實現(xiàn)功能提高。 軟件無線電可以使整個系統(tǒng)（包括網(wǎng)絡(luò)和用戶終端）采用動態(tài)的軟件編程對設(shè)備進行重配置。也就是說，相同的硬件可以通過軟件定義來完成不同的功能。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3. 軟件無線電的特點軟件無線電的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通用，功能實現(xiàn)靈

22、活，升級換代方便；（2）易于實現(xiàn)不同系統(tǒng)間的互操作；（3）由于通過軟件實現(xiàn)系統(tǒng)的主要功能，因此更易于采用新的信號處理手段，從而提高了系統(tǒng)抗干擾的性能；（4）擁有較強的跟蹤新技術(shù)的能力。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.5.3 軟件無線電的系統(tǒng)組成寬帶/多頻段天線RF部分A/D/ADDCDUC高速DSP專用可編程處理器低速DSP其它終端語音天線/RF段高速處理段低速處理段DDC-數(shù)字下變頻DUC-數(shù)字上變頻圖3.16 軟件無線電結(jié)構(gòu)示意圖第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù) 天線耦合器 射頻前端下變頻本振上變頻濾波濾波ADCDAC 數(shù)字信號處理 系統(tǒng)控制部分圖3.17 實際的軟件無線電系統(tǒng)的基本組成第第3

23、章章 無線技術(shù)無線技術(shù)軟件無線電系統(tǒng)的基本組成包括以下部分：（1）天線：發(fā)射與接收天線陣列。（2）射頻前端。（3）變頻部分：本振、上變頻、下變頻。（4）濾波器部分。（5）模數(shù)轉(zhuǎn)換部分：ADC、DAC。（6）數(shù)字信號處理部分。（7）系統(tǒng)控制部分。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)軟件無線電系統(tǒng)接收信號的過程如下：（1）天線接收模擬無線電信號。（2）信號經(jīng)過天線耦合到射頻部分。（3）經(jīng)過下變頻降低頻率。（4）模擬信號由ADC經(jīng)過采樣、量化、編碼，得到數(shù)字信號。（5）數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)字信號處理，存儲或輸出給信宿。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)系統(tǒng)發(fā)射信號的過程如下：（1）發(fā)射信號經(jīng)數(shù)字信號處理，成為需要的數(shù)字信號。

24、（2）數(shù)字信號經(jīng)DAC轉(zhuǎn)換成模擬信號。（3）經(jīng)上變頻升高至射頻。（4）經(jīng)天線耦合器耦合至天線。（5）經(jīng)天線發(fā)射出去。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.5.4 軟件無線電的關(guān)鍵技術(shù)（1）射頻/微波技術(shù) 包括信號的產(chǎn)生、調(diào)制、功率放大、輻射、接收、低噪聲放大、混頻、解調(diào)、檢測、濾波、衰減、移相、開關(guān)等各個模塊單元的設(shè)計和生產(chǎn)。（2）智能天線技術(shù) 智能天線是這樣一種天線陣列系統(tǒng)，它通過智能算法來合并天線陣因子的信號，以自動適應(yīng)不同的信號環(huán)境。智能天線對于給定的方向，它的天線增益是可以自動調(diào)節(jié)的，以適應(yīng)不同通信的需求。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)（3）多輸入多輸出技術(shù) 在多徑環(huán)境中，可以使用多天線系統(tǒng)代

25、替單天線系統(tǒng)。這樣，利用空間分集技術(shù)，可以大大提高系統(tǒng)的抗衰落性能。（4）采樣技術(shù) 1）采樣； 2）量化； 3）編碼。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)（5）調(diào)制解調(diào)技術(shù) 在發(fā)射端，調(diào)制的目的，是把要傳輸?shù)哪M信號或數(shù)字信號變換成適合信道傳輸?shù)男盘?。該信號稱為已調(diào)信號。 在接收端，需要將接收到的已調(diào)信號，還原成系統(tǒng)所傳輸?shù)脑夹盘?，該過程稱為解調(diào)。 第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)（6）數(shù)字信號處理技術(shù)軟件無線電對信號處理的要求包括：1）能夠執(zhí)行大量的乘累加運算；2）具有某些特定模式；3）大部分處理時間用于執(zhí)行相對小循環(huán)的操作上；4）具有高速的數(shù)據(jù)吞吐能力；5）信號處理數(shù)值范圍較寬。第第3章章 無線技術(shù)

26、無線技術(shù)（7）軟件設(shè)計技術(shù)軟件無線電的軟件設(shè)計包括：1）軟件的功能；2）軟件與硬件之間的關(guān)系；3）軟件的體系結(jié)構(gòu)。軟件無線電的軟件應(yīng)該具有以下特點：1）具有良好的開放性；2）采用模塊化結(jié)構(gòu)；3）具有可重用性。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)（8）信息安全技術(shù) 由于無線通信系統(tǒng)的開放性，信息傳輸中的信息安全是一個非常重要的問題。在公用無線通信網(wǎng)絡(luò)中，存在著各種各樣的安全漏洞和威脅，所以信息安全涉及的領(lǐng)域相當(dāng)廣泛。 信息安全需要研究的領(lǐng)域包括：1）信息的保密性；2）信息的完整性；3）信息的可用性；4）信息的真實性；5）信息的可控性。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)（9）同步技術(shù) 所謂同步，是指收發(fā)雙方在時

27、間上步調(diào)一致，又稱為定時。 同步技術(shù)是數(shù)字通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，按照同步技術(shù)的功用不同，可以分為：1）載波同步；2）位同步；3）群同步；4）網(wǎng)同步。 第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)（10）電磁兼容技術(shù) 電磁兼容（EMC：Electromagnetic Compatibility），是指電氣及電子設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中、能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。即，要求在同一電磁環(huán)境中的各種電氣、電子設(shè)備都能完成自身的功能，而不致于在其環(huán)境中產(chǎn)生不允許的干擾。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.5.5 軟件無線電的應(yīng)用 軟件無線軟件無線電應(yīng)用項目的典型是美軍的易通話（Speak Easy）計劃。 易通話計劃的實施分

28、兩個階段：（1）完成基于軟件無線電構(gòu)建電臺的可行性研究與適用性驗證。（2）創(chuàng)建一個可行的軟件無線電結(jié)構(gòu)。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3.6 認知無線電3.6.1 從軟件無線電到認知無線電 通信中的基本矛盾：日益增長的用戶需求、和日見擁擠的頻譜資源之間的矛盾越來越突出。 由于授權(quán)頻段的獨享性和非授權(quán)頻段的飽和，頻譜資源的緊張已經(jīng)成為制約無線通信業(yè)務(wù)發(fā)展的瓶頸。 認知無線電（CR：Cognitive Radio）就是利用頻譜空洞提高頻譜利用率的軟件無線電，是智能化的軟件無線電。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)1.1.頻譜重用頻譜重用 在頻譜重用技術(shù)的研究中，有以下兩個方向：（1）降低信號的功率譜密度，

29、來進行頻譜復(fù)用。（2）采用靈活的頻譜管理技術(shù)，來提高頻譜利用率。 當(dāng)前存在最主要問題，不是沒有頻譜可用，而是現(xiàn)有的頻譜利用率嚴重不足，這就是所謂頻譜空洞問題。 認知無線電的思想是：在授權(quán)用戶不使用的情況下，未授權(quán)用戶可以接入頻譜空洞，以提高頻譜的利用率。第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)2. 認知概念認知概念 所謂認知，是指介于輸入激勵和輸出響應(yīng)之間的智能狀態(tài)和處理過程。也就是說，采用學(xué)習(xí)、理解、綜合等方式探索事物的一般性原理。學(xué)習(xí)組件決策參數(shù)推理組件外部系統(tǒng)圖3.18 基本的機器學(xué)習(xí)體系結(jié)構(gòu)第第3章章 無線技術(shù)無線技術(shù)3. 認知無線電的發(fā)展認知無線電的發(fā)展1999年，Joseph Mitola III發(fā)表文章，首次提出了認知無線電的概念。2000年5月，Joseph Mitola III給出了認知無線電的概念綜述。2002年，美國聯(lián)邦通信委員會發(fā)表了可能改變頻譜政策的報告，籌備了認知無線電工作組。2003年5月，認知無線電工作組在華盛頓成立。2003年2月，明確只要具備認知無線電功能，即使是其用途未經(jīng)許可的無線終端，也可以使用需要無線許可的現(xiàn)有無線頻帶。2004年5月，允許未授權(quán)用戶在不影響授權(quán)用戶業(yè)務(wù)的前提下，通過基于認知無線電的技術(shù)使用電視廣播頻段中的空閑無線資源。2004年10月，IEEE正式成立IEEE 802.22工作組無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)工作組。第第3章