软件无线电原理与技术 9787115221971 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

粟欣，许希斌著 著

图书标签:

• 软件无线电
• 无线电通信
• 信号处理
• 通信原理
• 无线电技术
• 电磁场与电磁波
• 信息与通信工程
• 电子工程
• 雷达
• 嵌入式系统

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115221971

商品编码：29690687786

包装：平装

出版时间：2010-04-01

基本信息

书名:软件无线电原理与技术

：79.00元

售价：53.7元,便宜25.3元,折扣67

作者:粟欣,许希斌著

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2010-04-01

ISBN：9787115221971

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.740kg

编辑推荐

内容提要

本书在系统阐述软件无线电的基本概念、基本原理和体系结构的基础上，着重介绍了软件无线电关键技术，内容涉及软件无线电的射频技术、前端技术、基带技术、软件技术和安全技术等。同时，分析归纳了国内外十余种具有一定代表性的软件无线电产品和试验系统的研究情况，以及软件无线电在无线通信、广播电视、电子对抗和定位导航等诸多领域的广泛应用，展示了软件无线电的巨大技术潜力。此外，通过较为全面、深入地回顾认知无线电的产生、原理、现状和标准化等，揭示了软件无线电与认知无线电的密切关系。
　　本书内容全面系统、理论联系实际、选材较为典型、叙述深入浅出，可作为理工科大学高年级学生和研究生课程的教学参考书或教材，同时也适合从事与无线通信、广播电视、电子对抗和定位导航等工作相关的工程技术人员及企业管理人员阅读，还可用于电信和IT行业的培训教材。

目录

第1章　软件无线电概论　
　1.1　软件无线电的产生背景　
　　1.1.1　现实需求　
　　1.1.2　技术进步　
　1.2　软件无线电的关键技术　
　　1.2.1　射频技术　
　　1.2.2　前端技术　
　　1.2.3　基带技术　
　　1.2.4　软件技术　　　
　　1.2.5　安全技术　
　1.3　软件无线电的技术优势　
　　1.4　软件无线电的研究情况　
　　1.4.1　国外研究情况　
　　1.4.2　国内研究情况　
　1.5　本章小结　
　参考文献　
第2章　软件无线电基本原理　
　2.1　天线原理　
　　2.1.1　智能天线原理　
　　2.1.2　波束形成算法　
　　2.1.3　基于软件无线电的智能天线　
　2.2　模数/数模变换　
　　2.2.1　模数/数模变换方法　
　　2.2.2　转换器的参数　
　　2.2.3　通用模数/数模转换结构　
　2.3　多速率信号处理　
　　2.3.1　整数倍抽取重采样　
　　2.3.2　整数倍内插重采样　
　　2.3.3　采样率的有理数倍变换　
　　2.3.4　多相结构与多级实现　
　　2.3.5　积分梳状滤波器与半带滤波器　
　2.4　自适应信号处理　
　　2.4.1　自适应信号处理的概念　
　　2.4.2　自适应信号处理的原理　
　　2.4.3　自适应信号处理的应用　
　　2.4.4　软件无线电中的自适应信号处理　
　2.5　信号的编解码和调制解调　
　　2.5.1　软件无线电中信号的编解码　
　　2.5.2　软件无线电中的信号调制通用模型及算法　
　　2.5.3　软件无线电中的信号解调通用模型及算法　
　2.6　信号的数字频率合成　
　　2.6.1　数字频率合成概述　
　　2.6.2　直接数字频率合成　
　　2.6.3　直接数字频率合成的方法　
　　2.6.4　锁相频率合成　
　　2.6.5　直接数字频率合成与锁相频率合成的结合　
　2.7　面向对象编程　
　　2.7.1　关于对象　
　　2.7.2　类与对象实现　
　　2.7.3　对象请求代理　
　2.8　软件协议和组网　
　　2.8.1　协议分层　
　　2.8.2　协议栈重构　
　　2.8.3　组网　
　2.9　信息安全策略和算法　
　　2.9.1　安全问题　
　　2.9.2　安全策略　
　　2.9.3　安全业务　
　　2.9.4　安全技术　
　2.10　本章小结　
　参考文献　
第3章　软件无线电体系结构　
　3.1　软件无线电体系结构的演进　
　　3.1.1　体系结构简述　
　　3.1.2　体系结构分类　
　　3.1.3　体系结构演进　
　3.2　软件无线电的功能结构　
　　3.2.1　软件无线电功能　
　　3.2.2　射频功能结构　
　　3.2.3　中频功能结构　
　　3.2.4　基带功能结构　
　3.3　软件无线电的分层结构　
　　3.3.1　软件无线电的分层　
　　3.3.2　物理层结构　
　　3.3.3　中间层结构　
　　3.3.4　应用层结构　
　3.4　软件无线电的网络结构　
　　3.4.1　基于交换网络的结构　
　　3.4.2　基于计算机网络的结构　
　　3.4.3　基于自组织网络的结构　
　3.5　本章小结　
　参考文献　
第4章　软件无线电关键技术
第5章　软件无线电系统
第6章　软件无线电应用　
第7章　从软件无线电到认知无线电
缩略语

作者介绍

文摘

序言

电子通信的革命：从静态硬件到灵活软件的跨越 在这个信息爆炸、通信需求日益增长的时代，传统的固定功能硬件通信设备正逐渐显露出其局限性。它们的设计和实现往往耗费巨大的成本和时间，且一旦需求变化或技术革新，便难以快速适应。然而，一种颠覆性的技术正在悄然改变着这一切，它以软件的强大灵活性和可编程性，赋予了通信系统前所未有的生命力。这便是被誉为“电子通信的革命”的软件无线电（Software Defined Radio，SDR）。 软件无线电的核心理念在于，将通信系统的大部分射频（RF）和信号处理功能，从传统的专用集成电路（ASIC）或现场可编程门阵列（FPGA）等硬件中剥离出来，转而通过软件在通用处理器（如CPU、DSP）上实现。这种转变带来的好处是显而易见的： 灵活性与可重构性： 软件定义意味着通信系统不再是“一次性”的固化设计。通过更新或更换软件，就可以轻松实现功能的升级、协议的修改，甚至支持全新的通信标准。这种“即插即用”的特性，使得设备能够适应不断变化的技术环境和用户需求，大大延长了设备的生命周期，并降低了升级成本。设想一下，一部手机可以通过软件升级，突然就能支持5G网络，或者具备新的通信加密算法，这在传统的硬件无线电时代是难以想象的。 成本效益与快速原型开发： 软件无线电的普及，极大地降低了通信设备的设计和开发门槛。通用处理器和现成的软件工具链，取代了昂贵的定制硬件开发。这意味着科研人员和工程师可以更快地进行概念验证、原型设计和性能测试，大大缩短了产品上市的时间。对于初创企业和研究机构而言，这无疑是一大利好，能够以更低的投入参与到通信技术的研发和创新中。 功能集成与智能化： 通过软件实现信号处理，可以方便地集成各种复杂的信号处理算法，例如高级的纠错编码、调制解调技术、干扰抑制、信号识别等等。这使得软件无线电系统能够具备更强大的信号处理能力，实现更高的通信效率和更可靠的通信质量。此外，结合人工智能和机器学习技术，软件无线电还可以实现更高级的自适应和智能优化功能，例如根据信道状况自动调整通信参数，甚至主动探测和规避干扰。 标准演进与互操作性： 随着通信技术的快速发展，各种新的通信标准层出不穷。软件无线电的灵活性使其能够轻松支持多个通信标准，从而实现不同设备和系统之间的互联互通。这对于构建一个开放、兼容的通信生态系统至关重要，也为未来各种异构网络（如Wi-Fi、蓝牙、蜂窝网络、物联网通信等）的融合奠定了基础。 软件无线电的关键技术组成 要理解软件无线电的强大之处，就必须深入了解其核心技术组成。一个典型的软件无线电系统，大致可以分为以下几个关键部分： 1. 射频前端（RF Front-End）： 这是无线电通信的“门户”，负责将接收到的模拟射频信号进行初步的滤波、放大和混频，将其转换到中频（IF）或直接基带（BB）频率，以便后续的数字化处理。同时，在发射端，它也负责将基带数字信号上变频到所需的射频频率，并进行功率放大。RF前端的设计对整个系统的性能至关重要，尤其是在信号的带宽、灵敏度、动态范围以及功耗等方面。 2. 模数/数模转换器（ADC/DAC）： 这是连接模拟世界和数字世界的“桥梁”。模数转换器（ADC）将射频前端处理过的模拟信号转换为数字信号，以便在通用处理器上进行软件处理。数模转换器（DAC）则将数字信号转换为模拟信号，用于发射。ADC和DAC的采样率、分辨率和动态范围直接决定了能够处理的信号带宽和信号质量。随着技术的进步，高性能的ADC/DAC正变得越来越普遍，能够支持更宽的信号带宽和更复杂的调制方式。 3. 基带处理器（Baseband Processor）： 这是软件无线电的核心，通常由通用处理器（如CPU、DSP、FPGA）或专用ASIC组成，运行着实现通信协议和信号处理算法的软件。在这里，接收到的数字信号经过各种算法的处理，包括解调、解码、滤波、均衡、信道估计等，最终提取出有用的信息。在发射端，它则负责调制、编码、信道编码等，将待发送的信息转换为数字基带信号。基带处理器的计算能力和灵活性，直接决定了软件无线电系统的功能强大程度和处理效率。 4. 数字信号处理（DSP）算法： 这是软件无线电的“灵魂”。各种先进的信号处理算法，例如快速傅里叶变换（FFT）、相关、滤波、卷积、解调算法、解码算法、信道估计算法、自适应均衡算法等，都是通过软件来实现的。这些算法的效率和准确性，直接影响着通信系统的性能，如数据速率、误码率、抗干扰能力等。DSP算法的不断优化和创新，是推动软件无线电技术进步的重要驱动力。 5. 软件架构与操作系统： 为了有效地管理和运行这些复杂的信号处理任务，软件无线电系统需要一个 robust 的软件架构和支持性的操作系统。这可能包括实时操作系统（RTOS）、嵌入式Linux，以及专门为SDR设计的中间件或框架。这些软件组件负责任务调度、资源管理、驱动程序接口、通信协议栈的实现等。良好的软件架构能够确保系统的稳定运行、易于开发和维护。 软件无线电的应用前景 软件无线电的革命性力量，已经渗透到通信领域的方方面面，并展现出广阔的应用前景： 移动通信： 从早期的2G到如今的5G，再到未来的6G，移动通信标准的快速演进，正是软件无线电技术得以广泛应用的最佳例证。手机、基站等设备可以通过软件升级来支持新的通信技术，满足不断增长的用户需求。SDR技术也为5G的灵活性和多业务支持提供了强大的支持，例如能够动态调整基站的波束形成和调制方式，以适应不同的用户场景和业务需求。 军事与国防： 在军事领域，软件无线电的优势尤为突出。战场环境复杂多变，通信需求多样且快速变化。SDR允许军事单位快速部署和更新通信设备，以应对各种电子战威胁，实现安全、可靠、灵活的通信。例如，SDR可以用于战场侦察、情报收集、态势感知，并能够根据任务需求调整通信模式，以应对敌方的干扰和侦测。 航空航天： 在卫星通信、深空探测等领域，SDR提供了远程通信的灵活性和适应性。例如，通过SDR技术，我们可以远程更新航天器的通信协议，以应对星际通信的挑战，或者在地面站进行更灵活的信号处理，以提高通信效率。 物联网（IoT）： 随着物联网设备的数量爆炸式增长，对低功耗、低成本、多协议通信的需求也日益迫切。SDR技术能够帮助物联网设备实现多模、多频段的支持，并允许通过软件更新来添加新的通信协议，从而构建一个更加互联互通的物联网生态系统。 无线电频谱监测与管理： 随着无线电频谱资源的日益宝贵，高效的频谱监测与管理变得至关重要。SDR技术可以用于构建智能化的频谱监测系统，实时捕捉和分析频谱使用情况，发现干扰源，并为频谱资源的优化分配提供数据支持。 业余无线电： 软件无线电也极大地丰富了业余无线电爱好者的体验。通过SDR收发信机，爱好者们可以以较低的成本接触到先进的通信技术，尝试各种数字模式，甚至参与到一些科学研究项目中。 展望未来 软件无线电技术仍在不断发展和演进。未来，我们可以预见以下几个发展趋势： 更高的性能与更低的功耗： 随着半导体技术的进步，ADC/DAC和处理器性能将持续提升，同时功耗将进一步降低，使得SDR系统能够支持更宽的带宽、更高的采样率，以及更复杂的信号处理算法，同时保持设备的便携性和续航能力。 AI与SDR的深度融合： 人工智能将在SDR中扮演越来越重要的角色，例如实现更智能的信道自适应、干扰消除、信号识别和网络优化。AI驱动的SDR有望实现更加自主和智能化的通信系统。 硬件平台的多样化与标准化： 除了传统的FPGA和DSP，更多新兴的硬件平台，如GPU、AI芯片等，将可能被集成到SDR系统中，以提供更强大的计算能力。同时，SDR的软件架构和接口标准也将进一步统一和完善，促进软件的复用和跨平台兼容性。 全数字化的RF架构： 最终目标是实现尽可能多的信号处理在数字域完成，将模拟射频前端的复杂性和成本降至最低，从而实现更加灵活、高效和可扩展的无线通信系统。 总之，软件无线电不仅仅是一项技术，它更是一种思维方式的转变，是将通信系统的灵活性和智能化提升到一个全新高度的强大引擎。它正以前所未有的速度改变着我们连接世界的方式，为未来的通信技术发展描绘着无限可能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实吸引人，那种深邃的蓝色调，配上简洁有力的白色字体，透着一股专业范儿。拿到手里沉甸甸的，感觉内容一定很扎实。我当时正好在寻找一本能够系统梳理基础理论，同时又能结合现代实践案例的教材，毕竟现在很多理论书读起来像是天书，而实践手册又缺乏深度。我翻开目录时，首先注意到它对信号处理基础部分的处理方式，非常详尽，从傅里叶变换到采样定理，每一个公式的推导都清晰可见，没有那种“你懂的”含糊其辞。特别是关于快速傅里叶变换（FFT）在数字信号处理中的应用，作者用了不少篇幅来阐述其在不同调制解调方案中的效率优化，这对于我们后续进行硬件实现时的资源分配至关重要。我尤其欣赏它在介绍正交频分复用（OFDM）概念时，没有直接跳到复杂的数学模型，而是先用一个非常直观的类比，将子载波的概念讲透彻了，这对于初学者来说是极大的福音。读完前几章，我感觉自己对无线通信的底层逻辑有了一个全新的认识，不再是零散的知识点堆砌，而是一个有机结合的整体。这本书的结构安排，很明显是站在一个工程师的视角来构建知识体系的，实用性非常强。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个高度竞争的研发环境中接触到这本书的，手头紧缺的不是时间，而是能快速解决问题的具体算法实现路径。市面上很多参考书要么过于偏重理论推导，导致工程实现时需要二次“翻译”；要么就是只关注某一个特定软件工具的GUI操作，缺乏底层原理的支撑。这本书恰好填补了这个空白。让我印象深刻的是其中关于数字下变频（DDC）和数字上变频（DUC）模块的讲解。作者不仅给出了差分编码的数学公式，还深入探讨了混频器镜像抑制的问题，并对比了有限脉冲响应（FIR）滤波器在抑制杂散信号方面的性能差异。更让我惊喜的是，书中附带的几组C语言伪代码示例，虽然不是可以直接运行的完整驱动，但其逻辑结构和关键步骤的注释非常到位，让我能迅速将其映射到我们项目中使用的DSP平台上去。在处理载波同步与定时恢复这块时，书中介绍的M&M算法和Gardner定时同步的细节对比分析，让我清晰地辨识出我们当前系统中的瓶颈所在，并及时调整了环路的带宽参数。总而言之，这本书提供的是一套可操作的、经过深思熟虑的工程化解决方案框架。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图质量，在同类专业书籍中绝对是顶尖的。很多技术书籍，为了追求内容密度，插图往往是模糊不清的、或者关键波形标注缺失，导致读者需要反复对照文字才能理解图表的含义。但这本书在这方面做得非常到位。以噪声与失真分析章节为例，作者使用了一系列高质量的星座图来直观展示不同信噪比（SNR）和不同非线性失真（如高阶互调失真IMD）对系统误码率（BER）的影响。这些图表清晰地展示了随着功率放大器（PA）的输出功率增加，星座点是如何从漂亮的圆形扩散成模糊的斑块的，这种视觉冲击力远胜于枯燥的公式推导。此外，书中对I/Q不平衡的建模和校正方法也讲解得极为透彻。它不仅指出了不平衡对正交性的破坏，还展示了如何通过简单的矩阵变换来实现在线校正，配合清晰的流程图，即便是第一次接触这个概念的读者也能快速掌握其精髓。这种对可视化表达的重视，极大地降低了复杂概念的学习曲线，使得阅读过程本身成为一种享受。

评分☆☆☆☆☆

作为一个资深射频工程师，我通常对“原理”类的书籍持保留态度，因为它们往往停留在理想模型，忽略了现实世界中非理想器件的特性。然而，这本书在处理非理想性对系统的影响时，展现了非凡的洞察力。例如，在讨论频率合成器（PLL）的相位噪声对信号质量的影响时，书中并没有仅仅给出相位噪声的功率谱密度公式，而是详细分析了不同环路带宽下，PLL噪声是如何调制到载波上，并最终转化为接收端带外杂散的。更具体地说，它探讨了在跳频系统中，建立时间（settling time）不足导致的频率瞬态误差如何影响下一个数据包的解调准确性，这在实际的跳频雷达或跳频通信系统中是绕不开的难题。此外，书中对ADC/DAC的量化噪声和有效位数（ENOB）的讨论，也直接与硬件选型挂钩。它提供了一个评估不同位数转换器对系统整体动态范围贡献的实用工具，而不是仅仅给出一个笼统的指标。这种从抽象理论到具体器件选型的无缝衔接，是这本书最宝贵的价值所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书的系统性总结和前瞻性视角也令人称道。在完成对各个关键模块（从前端滤波到基带处理）的深入剖析之后，作者没有戛然而止，而是用最后几章的篇幅，对软件定义无线电（SDR）架构的演进进行了宏观的梳理。这部分内容超越了单纯的技术手册范畴，更像是一份行业发展报告。它讨论了如何利用现代FPGA和高性能CPU的并行处理能力，将传统硬件模块软件化带来的灵活性和可重构性。特别是在波束形成（Beamforming）的算法介绍部分，它对比了延迟-相移法与基于相控阵的数字预编码技术，并指出了后者在快速波束切换方面的优势，这无疑为我们未来向大规模MIMO和5G/6G系统升级指明了方向。这本书的视野是开阔的，它不仅教你如何解决当前的问题，更重要的是，它培养了你预见未来技术趋势的能力，让你在设计下一代系统时能站在更高的起点上进行思考和规划。读完后，感觉像是完成了一次从微观电路细节到宏观系统架构的完整思想漫游。