软件无线电概述
自动区域或互联网路由选择; 动态网络连接、寻址和带宽分配; 模拟选定的传统无线电台; “动中通”功能; 开放式物理结构和软件结构; · 应未来技术、系统和支援作战结构 (可扩展性)。
JTRS类型 JTRS Cluster 1 JTRS Cluster 2 JTRS Cluster 3 JTRS Cluster 4 JTRS Cluster 5
其中心思想是: 构造一个具有开放性、标准化、模块化的通 用硬件平台,将各种功能,如工作频段、调制 解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等 用软件来完成,并使A/D和D/A转换器尽可能靠 近天线,以研制出具有高度灵活性、开放性的 新一代无线通信系统。
软件无线电定义:将模块化、标准化的硬 件单元以总线方式连接构成基本平台,并 通过软件加载实现各种无线电功能的一种 开放式的体系结构。
软件无线电的优势
使用SDR概念设计和实现下一代无线通信系统和 设备,与传统的产品和设备相比较,具有明显的 优势。 1、为技术和产品研究开发提供一个新概念和通 用无线通信平台,大大降低开发2成本和周期。 2、为设备制造商降低投资风险,提高经济效益。 3、为运营商降低投资风险。 4、为最终用户提供了一个通用的终端设备平台。
到底怎么办?
1992 年 , MILTRE 公 司的约瑟夫· 米托拉 ( Joseph Mitola ) 在 1992年5月“美国远程系 统 会 议 ( National Tele systems Conference)” 上首次明确提出了软件 定 义 无 线 电 ( Software Defined Radio , 简 称 SDR)的概念。
3)联合战术无线电系统(JTRS)
JTRS系统除2MHz~2GHz工作频率外,具有 以下技术特性: 即插即用通用性; 模块化硬件可现场配置; 波形软件可现场编程; 嵌入式定位:自动向网络输送态势感知; 保密的数据网络功能; 3个或更多个其他网络模式;
3)联合战术无线电系统(JTRS)
参考书目
向 新等编著,《软件无线电原 理与技术》,西安电子科技大 学出版社,2008
钮心忻等主编,《软件无线电 技术与应用》,北京邮电大学 出版社,2001
对软件无线电的认识需要注意的问题
1、软件无线电并不是不要硬件,而是把硬件作为 一个基本平台; 2、软件无线电与软件控制的数字无线电有本质区 别; 3、软件无线电是一种开放的体系结构。
软件无线电论坛
软件无线电论坛 (SDR Forum)--一个非盈利的
推动软件无线电技术发展的国际组织,给出的软 件无线电的定义:“一个无线电系统中,天线以 后就数字化,对信号的所有的必要的处理都由存 放在高速数字信号处理器中的软件来完成”。
2)易通话工程的第二阶段
在第一阶段成功完成理论验证基础上,研制 演示系统,达到下列目标: -- 真正开放式结构 -- 功能软件可编程 -- 能与TF-XXI AWE F, Irwin, March 97等电 台互通 -- 支持HF, VHF, UHF 多频段
3)易通话工程的第三阶段
研制开发满足三军装备需求的联合战术无线 电系统(JTRS )。 在MBMMR的基础上提出的一种战术通信系 统。系统构成的基础是基于MBMMR的战术无线 电台(JTR)。具有很强的网络功能和信息安全 处理能力,还能适应技术发展进行快捷高效的波 形升级。
移动通信的发展历史
第三代:以世界范围的个人通信为目标。 第三代移动通信所采用的宽带CDMA技术完全能够满足 现代用户的多种需要,满足大容量的多媒体信息传送,具有 更大的灵活性。 1999 年,芬兰赫尔辛基国际电联( ITU )大会上,大唐 电信正式提出了中国的3G标准:TD-SCDMA。 2000年5月,在土耳其召开的ITU全会上,经投票表决, 由中国大唐电信提出的 TD-SCDMA系统,被采纳为国际 3G 标准,与欧洲提出的WCDMA和美国提出的CDMA 2000 同列三大标准之一。
§1.2 软件无线电的由来
无线通信在现代通信中占据着极其重要的位置, 被广泛应用于商业、气象、军事、民用等领域。 然而,大家可曾知道…… “沙漠风暴”行动和格林纳冲突,美军各种通信设 备的不兼容性暴露无疑,不得不借助许多额外的 无线电台,才能保障高效的通信联络。
软件无线电的由来
欧洲第一代模拟网:加入欧洲邮电会议(CEPT)的16个国家,分别 共使用6种不同的制式。这些模拟通信体系的制式,频率各不相同, 不能互通、兼容。那些喜欢到邻国旅游的人们,车一出国门电话 就不通了,带来了极大的不便。
易通话的两个研发阶段
1)易通话工程的第一阶段
第一阶段主要验证软件无线电概念的正确 性、可行性。由美国国防部支持Motorola和 Rockwell-Collins等公司赞助,完成: -- 两个可编程信道的电台实现。 – VME 总线为基础 – SUN Sparc 10 工作站作为主机接口 -- 采用模块设计
在现今的通信技术环境中: 新的通信体制和“标准”不断提出,通信产品生存周期缩短,开 发费用上升; 多种通信体制共存,对多种体制间互联的要求也日趋强烈; 随着标准种类的不断增加,频率分配、管理更为困难,需要的频 率资源增加。
矛盾的核心:互通性
为了解决互通性的问题,各国军方积极探索, 提出一种研制多频段、多功能电台,用一个 系列的电台来解决互通问题的方案。 但是,其庞大的开支,短暂的寿命,使 这种设想并没有发挥多大作用。
无线通信在军事和民用上迅速发展
军事上:电台,雷达等 民用上:广播/电视/无线通信/卫星通信等
无线通信在军事和民用上迅速发展
Early RADAR from the UK
无线通信在军事和民用上迅速发展
无线通信在军事和民用上迅速发展
无线通信在军事和民用上迅速发展
无线通信在军事和民用上迅速发展
杨小牛等编著,《软件无线电 原理与应用》,电子工业出版 社,2001
参考书目
[美]Joseph Mitola著,赵荣黎 等译,《软件无线电体系结构 ——应用于无线系统中的面向 对象的方法》,机械工业出版 社,2003
[英]Walter Tuttlebee主编,杨 小牛等译,《软件无线电技术 与实现》,电子工业出版社, 2004
移动通信的发展历史
第一代:模拟制式蜂窝移动通信系统 1978 年美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统 (AMPS)是第一代移动通信系统的典型代表。
第二代:数字移动通信系统 第二代移动通信系统采用数字调制技术,具有频谱利用 率高、保密性好的特点,既可支持话音业务,也可支持低速 数据业务。又称为窄带数字通信系统。典型代表是美国的 DAMPS系统、IS-95和欧洲的GSM系统。
3、软件无线电在卫星通信中的应用
卫星通信是当代最重要的通信方式之一,但其设备种类 繁多,更新换代周期长;卫星通信频带宽,信息速率高且 变化范围大,设备功能全由软件来实现困难。 软件无线电以其软件定义功能和开放式模块化结构的技 术思想能很好地解决卫星通信系统存在的问题。 在不改变硬件设备的情况下实时地改变通信系统的功能。
软件无线电技术
第一章 概述
§1.1 无线电技术的发展
通信是伴随人类进步的推动力
200多年以前现代文明还未启动,人类已经进行做 大量远距离通信的探索,看看远古的烽火台吧!
电的发明推动现代通信诞生
电的发现与现代通信
Benjamin Franklin (1706-1790) Samuel Morse (1791-1872) Thomas Edison's Telephone
4、软件无线电在数字电视系统中的应用
20世纪90年代广播电视领域掀起划时代的数字革命, 以高清晰度电视(HDTV)为标志的第三代电视成为新一代 数字电视的发展方向。 完成信源编码和多种体制的信道编码,采用软件无线 电来实现就比较方便。
5、认知无线电(Cognitive Radio ) 频谱是通信能够使用的唯一资源,这种资源的统 筹是通过无线电管理机构来确定的。目前采用的是基 于静态(固定)频带的分配原则和方案,且频谱资源 十分匮乏。但是经过监测分析当前无线频谱的使用状 况发现,虽然大部分频谱已经被分配给不同的用户, 但是在相同时间、相同地点频谱的使用却非常有限, 常常是大部分频点未被使用,而某些热点频率处于超 负荷运行。
电磁场电磁波理论推动无线通信
On December 1901, Marconi proved to the world that it was possible to send messages across continents when he sent the letter "S" in Morse from Cornwall, England to St. John's, Newfoundland in Canada.
第3级为理想的软件无线电(ISR),在接收端或发射端无需任 何下变频或上变频转 换,它完4级为终极软件无线电(USR),它完全可编程,但能同 时支持广泛的频率和功能 (双路、GPS、视频、智能卡及 卫星等)。
蜂窝电话和基站符合第0级和第1级SDR定义,一些 WLAN也是如此。但是,真正的SDR 尚未在军事以外的 领域得到广泛使用,也没有确定一个被广泛接受的,标 准化的体系结构(如同计算机网络中的TCP/IP体系那样的)。
§1.3 软件无线电的发展和应用
1、软件无线电在军事通信中的应用
1995年美国国防部提出了 SPEAKeasy (易通话) 计划。该计划的最终目的是:开发一种能适应 联合作战要求的电台,它具有多频段、多模式 (Multi-Band Multi-Mode Radio)的特点,称 为 MBMMR电台。分为三个阶段完成,目前已 完成前两个阶段。