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文檔簡介
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步的推動力2000多年以前現(xiàn)代文明還未啟動,人類已經(jīng)進行做大量遠(yuǎn)距離通信的探索,看看遠(yuǎn)古的烽火臺吧!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,才能保障高效的通信聯(lián)絡(luò)。
聯(lián)合作戰(zhàn)?
??找惑w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:在一個開放的公共硬件平臺上利用不同可編程的軟件方法實現(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)造一個具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺,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硬件標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化信號適應(yīng)能力差多調(diào)制方式靠硬件實現(xiàn)通信靠軟件實現(xiàn)不可升級更新可升級更新設(shè)計不同,不能互通交互性強三、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,讓一個電臺能滿足多調(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)字信號處理過程。四、實現(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、實現(xiàn)原理與研究成果Sora--MicrosoftResearchAsia特點:Sora是第一個允許用戶在普通PC上實現(xiàn)高速無線應(yīng)用的SDR(softwaredefinedradio)平臺。在PC結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了完全可編程性;滿足了硬件SDR平臺的性能和精度;滿足了軟件的可編程性和靈活性。四、實現(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機的CPU和內(nèi)存上實現(xiàn)了無線協(xié)議對吞吐量和實時性的需求;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)議的實時性,Sora提出一種新型服務(wù),corededication,把處理器核指定地分派給實時的SDR任務(wù)。四、實現(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,能夠在運行期間進行重新配置。最終得到一個能夠在很寬的波段內(nèi)接收和傳輸信號,并可以實時進行配置的軟件無線電。五、關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計思想上: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)實現(xiàn)上:1、硬件功能的模塊化設(shè)計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
存儲器板并行DSP板高速A/DD/A板VME主機板
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設(shè)計一般說來,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)字信號處理以及各種軟件組成。窄帶A/D_D/A轉(zhuǎn)換器實時、準(zhǔn)實時處理軟件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,應(yīng)根據(jù)API來進行模塊化。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)提供一個一致的服務(wù)平臺。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
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