软件无线电入门教程 使用LabVIEW设计与实现

"软件无线电是继有线通信到无线通信，模拟通信到数字通信之后的第三次革命性技术。软件无线电技术的重要价值在于它打破了传统通信功能仅依赖于硬件发展的局限，实现了通信功能由软件定义的新体系。目前，软件无线电技术在移动通信、雷达、电子对抗等领域发展日趋成熟，广大高等院校也相继开设了软件无线电相关课程。本书按照从实践到理论，再从理论回归实践的方式，循序渐进地介绍软件无线电技术。书中内容采用LabVIEW作为主要的编程软件来叙述，配合丰富的实验案例来深入论述软件无线电应用方法，尽量避免复杂的通信理论推导，使学习过程轻松有趣。教学资源：  教学大纲  教学课件  程序代码 "

本书是一本系统论述软件无线电的立体化教材（含纸质图书、电子书、教学课件、源代码和视频教程）。全书共分为10章：第1章为LabVIEW简介；第2章介绍无线电系统设计与仿真；第3章介绍软件无线电RTL-SDR；第4章介绍接收机系统性能分析与优化；第5章介绍动态链接库封装和调用；第6章介绍LabVIEW和MATLAB混合编程；第7章介绍软件无线电接收机；第8章介绍开源软件无线电；第9章介绍高性能软件无线电；第10章介绍数字通信算法。本书适合作为广大髙校通信工程专业"软件无线电"课程教材，也可作为软件无线电技术开发者的自学参考用书。

吴光：博士，高级通信技术工程师，南方科技大学资深教学工程师，长期从事无线通信领域创新性实验教学设计和研究，主要承担“信号与系统”“通信原理”“无线通信”“微波工程”“前沿通信系统设计”“基于LabVIEW的通信电子设计”等专业课程的实践教学。先后参与和承担了“十一五”国防预研项目“无线传感器网络节点定位技术研究”、NSFC-微软亚洲研究院联合项目“基于无线网络的应急搜救关键技术研究”，以及广东省教学质量工程建设项目“无线通信实验在线开放课程”。

第1章LabVIEW简介
1.1LabVIEW编程基础
1.1.1VI的创建
1.1.2空间创建
1.1.3函数模块创建
1.1.4连线
1.1.5实例1：加法器
1.1.6条件结构
1.1.7实例2：选择器
1.1.8循环结构
1.1.9实例3：累加器
1.1.10帮助文档
1.2LabVIEW编程进阶
1.2.1数组
1.2.2簇结构
1.2.3波形
1.2.4动态数据
……

     第3章 CHAPTER 3 软件无线电RTLSDR RTLSDR是Realtek公司开发的一款廉价的无线电接收设备，将该设备连接到普通计算机，就可以构成低成本的软件无线电平台。本章首先介绍RTLSDR的使用方法，然后介绍RTLSDR的应用接口函数，接着利用RTLSDR进行数据采集，对采集的数据进行理论解析，最后介绍RTLSDR硬件结构。 3.1RTLSDR简介 RTLSDR是Realtek公司开发的一款廉价的无线电接收设备，最初用于接收数字高清广播电视信号，后来Eric Fry和Antti Palosaari等研究发现该设备在特定模式下能够接收25MHz~1.75GHz频段内的所有信号，并可以通过USB接口将采集的I/Q信号传输到普通计算机，从而构成一款低成本的软件无线电(SoftwareDefined Radio,SDR)平台。 3.1.1RTLSDR的应用 将一个RTLSDR接上天线，然后接到计算机USB接口，就搭建成一个简易的软件无线电平台，如图31所示。 图31RTLSDR软件无线电平台 软件无线电平台通过RTLSDR采集射频信号。在25MHz~1.75GHz频段上，分布了大量的应用，如FM广播、航空系统、海事通信、ISM频段、应急通信、电视广播、音频广播、GPS卫星定位系统、2G/3G/4G移动通信和物联网系统等，具体频段如图32所示。 图32RTLSDR无线应用 3.1.2RTLSDR驱动安装 在使用RTLSDR之前，计算机需要预先安装相应的驱动程序。首先下载一款名为Zadig的软件https://zadig.akeo.ie/，然后将一个RTLSDR插入计算机任意USB接口，接着运行Zadig软件，在软件弹出的界面中，单击Options菜单，在下拉菜单中选择 List All Devices。 如果RTLSDR设备硬件正常，在设备列表中就可以看到BulkIn,Interface (Interface 0)选项，如图33所示。选择该选项，Driver选择WinUSB，最后单击 Reinstall Driver按钮，就可以进行RTLSDR驱动的安装。待驱动程序安装成功后，软件界面的左下方会显示提示信息： Driver Installation： SUCCESS。 图33Zadig软件 3.1.3SDR应用软件 驱动安装完成之后，可以利用SDR软件测试RTLSDR。常用的SDR软件有SDRSharp、HDSDR、GQRX 和SDRangel等。本节选择SDRSharphttps://airspy.com/download/和SDRangelhttps://github.com/f4exb/sdrangel两款SDR软件进行说明。 首先将RTLSDR插入计算机USB接口，然后启动SDRSharp软件，在SDRSharp界面左上角的Source列表下，选择RTLSDR(USB)。接下来设置一个本地FM电台频率(本例中设置为104.3MHz)，单击Run按钮，就可以收听FM广播，如图34所示。这里需要注意，不同地区的FM电台频率不尽相同，如果没有听到广播，可以调节频率进行电台搜索。 图34SDRSharp软件 SDRangel是另一款专业的SDR测试软件，利用该软件，也可以接收并解调FM信号，如图35所示。值得一提的是，该软件支持无线信号发射。 图35SDRangel软件 同样，首先安装SDRangel软件。SDRangel安装完成之后，启动该软件，在左侧选项的FileInput中选择RTLSDR设备，如图35所示。接下来在左上角设置一个本地电台的中心频率(本例中设置为92.7MHz)，最后单击Run按钮，如果可以听到FM广播，看到频谱图，就说明RTLSDR可以正常使用。 3.1.4RTLSDR发现趣事 早在2010年，Realtek公司就将RTL2832U芯片操作手册发布给Linux开发者，希望他们能够开发出该芯片在Linux系统下的驱动和软件。Eric Fry就是开发者之一，他用了大量时间研究USB接口传出的数据，并且发布了该芯片在Linux下的驱动。 两年之后，芬兰的一名工程专业的学生Antti Palosaari在V4L GMANE开发者论坛上表示，他能够用RTL设备侦听无线电信号。他发现，如果RTL设备工作于FM或数字信号广播（Digital Audio Broadcasting,DAB）模式，会直接输出原始未解调的信号，于是他使用RTL设备捕捉了17s的FM广播信号数据，并在网上询问是否有人可以用软件解调这个信号。信息发布36h后，在网友的合作下，他再次发布消息称： “我可能发现了一种超级廉价的SDR设备。” Antti Palosaari的这个发现激发了软件无线电开发者的兴趣，开发者着重研究了RTLSDR的USB协议。他们进一步研究发现，RTL2832U在FM或DAB模式下会直接输出8位的基带I/Q信号。此时Osmocom的一些开发者也在其中，由于之前有osmosdr开发经验，于是很快就能够通过Osmocom软件控制RTL2832U。 本章介绍了一种低成本的软件无线电平台RTLSDR。首先，本章介绍了RTLSDR 驱动程序安装和验证，介绍了RTLSDR在LabVIEW中的接口函数以及这些函数的使用方法。 然后，通过RTLSDR数据采集实例，介绍了RTLSDR的控制方法，为了解析采集的I/Q数据，还介绍了信号的复数表示法。 接下来，通过基于RTLSDR的电台频谱扫描和FM解调实例，进一步介绍了RTLSDR的使用方法。 最后，介绍了RTLSDR硬件结构、RTLSDR的信号处理流程以及软件无线电接收机结构。