第4組-軟件無線電-試講-5780560

軟件無線電研究張宇超譚維吳育昊概述一、

引言二、

軟件無線電的起源三、軟件無線電的概念四、軟件無線電的實(shí)現(xiàn)原理與研究成果五、軟件無線電的關(guān)鍵技術(shù)六、軟件無線電的前景一、引言通信是伴隨人類進(jìn)步的推動(dòng)力2000多年以前現(xiàn)代文明還未啟動(dòng)，人類已經(jīng)進(jìn)行做大量遠(yuǎn)距離通信的探索，看看遠(yuǎn)古的烽火臺(tái)吧！不能把通信當(dāng)兒戲！一、引言

二、軟件無線電起源

1990年“沙漠風(fēng)暴”、1991年海灣戰(zhàn)爭美軍各種通信設(shè)備遇到互聯(lián)互通互操作(簡稱“三互”)問題,暴露出不兼容性（工作頻段，調(diào)制方式，波形結(jié)構(gòu)，通信協(xié)議，編碼方式，加密方式等），不得不借助許多額外的無線電臺(tái)，才能保障高效的通信聯(lián)絡(luò)。

聯(lián)合作戰(zhàn)？

海空一體戰(zhàn)？二、軟件無線電起源1992年，MILTRE公司的JosephMitola首次明確提出了軟件無線電（softwareradio，SWD）的概念。定義：在一個(gè)開放的公共硬件平臺(tái)上利用不同可編程的軟件方法實(shí)現(xiàn)所需要的無線軟件無線電的系統(tǒng)。理想的軟件無線電應(yīng)當(dāng)是一種全部可軟件編程的無線電，并以無線電平臺(tái)具有最大的靈活性為特征。三、軟件無線電概念軟件無線電核心思想：構(gòu)造一個(gè)具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái)，將各種功能（如工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等）用軟件來完成，并使A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線，以研制出具有高度靈活性、開放性的新一代無線通信系統(tǒng)。三、軟件無線電概念

傳統(tǒng)無線電VS軟件無線電硬件依賴性強(qiáng)硬件標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化信號(hào)適應(yīng)能力差多調(diào)制方式靠硬件實(shí)現(xiàn)通信靠軟件實(shí)現(xiàn)不可升級(jí)更新可升級(jí)更新設(shè)計(jì)不同，不能互通交互性強(qiáng)三、軟件無線電概念三、軟件無線電概念在數(shù)字化體制基礎(chǔ)上，讓一個(gè)電臺(tái)能滿足多調(diào)制方式和多址方式，從而根椐需要構(gòu)成多種通信系統(tǒng)。軟件無線電定義四、實(shí)現(xiàn)原理與研究成果美國軍方開始的Speakeasy（易通話）研發(fā)，代表軟件無線電技術(shù)的研究全面開展。四、實(shí)現(xiàn)原理與研究成果SPEAKEasy（易通話）不可編程：天線、射頻發(fā)射接收模塊可編程：

從中頻(含零中頻)至基帶的全部數(shù)字信號(hào)處理過程。四、實(shí)現(xiàn)原理與研究成果在民用方面，軟件無線電也取得了很大的發(fā)展。如：已經(jīng)研制成功的220MHz地震遙測系統(tǒng)，又比如3G/4G中的應(yīng)用。利用這種設(shè)備,不但降低了成本，還提高了系統(tǒng)的靈活性。四、實(shí)現(xiàn)原理與研究成果Sora--MicrosoftResearchAsia特點(diǎn)：Sora是第一個(gè)允許用戶在普通PC上實(shí)現(xiàn)高速無線應(yīng)用的SDR(softwaredefinedradio)平臺(tái)。在PC結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了完全可編程性；滿足了硬件SDR平臺(tái)的性能和精度；滿足了軟件的可編程性和靈活性。四、實(shí)現(xiàn)原理與研究成果采用的技術(shù)：無線電操縱板（radiocontrolboard，RCB）橋接射頻前端和PC內(nèi)存，從而在PC機(jī)的CPU和內(nèi)存上實(shí)現(xiàn)了無線協(xié)議對吞吐量和實(shí)時(shí)性的需求；為了保證物理層要求，Sora充分利用了GPP的多核結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)有處理器上使用SIMD來加快物理層處理，最終支持802.11b的調(diào)制率；為了滿足高速無線協(xié)議的實(shí)時(shí)性，Sora提出一種新型服務(wù)，corededication，把處理器核指定地分派給實(shí)時(shí)的SDR任務(wù)。四、實(shí)現(xiàn)原理與研究成果產(chǎn)品展示無線電操縱板

軟件無線電系統(tǒng)四、實(shí)現(xiàn)原理與研究成果相關(guān)論文《Anarchitectureforsoftwaredefinedcognitiveradio》2010，Mobicom，AveekDutta,DolaSaha,DirkGrunwald,DouglasSicker.《IntroductiontotheSoftware-definedRadioApproach》2012，IEEE，LuizGarciaReis,A.;Barros,A.F.;GussoLenzi,K.;PedrosoMeloni,L.G.;Barbin,S.E.四、實(shí)現(xiàn)原理與研究成果傳統(tǒng)的無線電設(shè)備結(jié)構(gòu)不適于狹窄的帶寬操作區(qū)域文章設(shè)計(jì)了一種能適應(yīng)于環(huán)境變化的、滿足特殊基帶處理需求的SDR，通過解構(gòu)無線電管道，形成用戶可控制的核心框架，能夠在運(yùn)行期間進(jìn)行重新配置。最終得到一個(gè)能夠在很寬的波段內(nèi)接收和傳輸信號(hào)，并可以實(shí)時(shí)進(jìn)行配置的軟件無線電。五、關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)思想上：1、A/D轉(zhuǎn)換過程要盡量提前；2、用軟件處理取代硬件處理；3、數(shù)字信號(hào)處理要盡量用通用的微處理器替代專用集成電路。五、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)上：1、硬件功能的模塊化設(shè)計(jì)軟件無線電的硬件具有開放性，其硬件必將采用總線結(jié)構(gòu)。

寬帶射頻板

存儲(chǔ)器板并行DSP板高速A/DD/A板VME主機(jī)板

用戶接口板音頻視頻傳真數(shù)據(jù)VME總線

多路耦合器

高速數(shù)據(jù)總線五、關(guān)鍵技術(shù)2、軟件無線電基本平臺(tái)設(shè)計(jì)一般說來，軟件無線電主要由天線、射頻前端、寬帶A/D-D/A轉(zhuǎn)換器、通用和數(shù)字信號(hào)處理以及各種軟件組成。窄帶A/D_D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)時(shí)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)處理軟件DSP寬帶A/D_D/A轉(zhuǎn)換器射頻前端模塊電話圖像數(shù)據(jù)傳真五、關(guān)鍵技術(shù)3、軟件的模塊化設(shè)計(jì)和面向?qū)ο缶幊蹋很浖o線電的軟件應(yīng)具有開放性，可以不斷更新或者升級(jí)，應(yīng)根據(jù)API來進(jìn)行模塊化。采用通用對象請求代理（CORBA）技術(shù)，為分布環(huán)境中各類網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)一致的服務(wù)平臺(tái)。五、關(guān)鍵技術(shù)軟件模塊軟件模塊軟件模塊軟件模塊層間通信垂直接口

傳統(tǒng)軟件層次結(jié)構(gòu)1234五、關(guān)鍵技術(shù)軟件模塊1軟件模塊2軟件模塊3軟件模塊4CORBA軟總線基于CORBA的軟件結(jié)構(gòu)五、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)SWR的最大特征：1、

靈活性2、

開放性五、關(guān)鍵技術(shù)可能的研究方向基于SWD的無線通信新方法研究解決系統(tǒng)的通用性問題SWD上高效算法研究SWD創(chuàng)新設(shè)計(jì)功耗問題優(yōu)化安全性……六、未來前景軟件無線電的未來發(fā)展是智能無線電（CognitiveRadio，CR）六、未來前景CR具有的特性：自適應(yīng)：調(diào)整傳播參數(shù)以滿足各種需要