软件无线电原理与应用(第3版)

本书主要分为三大部分：基础理论部分主要介绍软件无线电涉及的基础理论，包括信号采样理论、多率信号处理、高效数字滤波以及正交信号变换等；软件无线电实现技术部分主要介绍软件无线电的硬件实现技术和软件算法；软件无线电的应用部分主要讨论软件无线电在智能天线、军事通信、移动通信、电子战、雷达、数字电视中的应用；最后介绍了以软件无线电为基础平台的认知无线电的基本概念和实现原理。可供从事通信、电子、电子战、雷达、信号处理等专业的师生和工程技术人员阅读。

第1章 概述 1
1.1 无线移动通信简述 1
1.1.1 模拟无线电 1
1.1.2 窄带数字无线电 3
1.1.3 宽带数字无线电 4
1.1.4 软件无线电 6
1.2 软件无线电的定义与特点 7
1.2.1 软件无线电的定义 7
1.2.2 软件无线电的特点 8
1.3 软件无线电的发展历程 10
1.3.1 软件无线电的提出 11
1.3.2 软件无线电（SDR）论坛 12
1.3.3 软件无线电的先行者：SPEAKeasy 12
1.3.4 软件无线电的推动者：JTRS与SCA 13
1.3.5 软件无线电的发展 14
1.4 软件无线电体系框架与本书结构 14
习题与思考题1 15
第2章 软件无线电理论基础 17
2.1 信号采样基本理论 17
2.1.1 Nyquist采样定理 17
2.1.2 带通信号采样理论 19
2.2 软件无线电中的信号采样 23
2.2.1 允许过渡带混叠时的采样定理 23
2.2.2 软件无线电中的正交低通采样 25
2.2.3 软件无线电中的宽带中频带通采样 26
2.2.4 软件无线电中的射频直接带通采样 28
2.2.5 带通采样对采样频率的精度要求 33
2.3 多率信号处理 34
2.3.1 采样信号的等效基带谱与抽取的基本概念 34
2.3.2 低通信号的整数倍抽取 35
2.3.3 数字带通信号的抽取 37
2.3.4 整数倍内插 43
2.3.5 采样速率的分数倍变换 45
2.3.6 采样速率变换性质 46
2.3.7 抽取器、内插器的多相滤波实现 48
2.3.8 采样速率变换的多级实现 50
2.4 软件无线电中的高效数字滤波 52
2.4.1 数字滤波器设计基础 52
2.4.2 适合于D=2M倍抽取或内插的半带滤波器 57
2.4.3 积分梳状滤波器 60
2.5 软件无线电中的正交信号变换 64
2.5.1 正交变换的基本概念 65
2.5.2 窄带信号的正交分解与模拟域实现 66
2.5.3 数字混频正交变换 69
2.5.4 基于多相滤波的数字正交变换 71
2.5.5 基于正交变换的瞬时特征提取：CORDIC算法 74
2.5.6 多信号正交变换 76
习题与思考题2 77
第3章 软件无线电体系结构 81
3.1 软件无线电的三种结构形式 81
3.1.1 低通采样软件无线电结构 82
3.1.2 射频直接带通采样软件无线电结构 83
3.1.3 宽带中频带通采样软件无线电结构 84
3.1.4 三种软件无线电结构的等效数字谱 85
3.2 软件无线电接收机体系结构 87
3.2.1 单通道软件无线电接收机 88
3.2.2 多通道软件无线电接收机 91
3.3 多相滤波信道化接收机体系结构 92
3.3.1 数字滤波器组与信道化的基本概念 93
3.3.2 复信号的多相滤波信道化接收机 95
3.3.3 实信号的多相滤波信道化接收机 97
3.4 软件无线电发射机体系结构 99
3.4.1 单通道软件无线电发射机 100
3.4.2 多通道软件无线电发射机 103
3.5 信道化软件无线电发射机体系结构 104
3.5.1 信道化发射机的基本概念 104
3.5.2 复信号输出的多相滤波信道化发射机 105
3.5.3 实信号输出的多相滤波信道化发射机 107
附录：8路多相滤波信道化软件无线电发射机MATLAB仿真程序 110
习题与思考题3 112
第4章 软件无线电硬件平台设计 114
4.1 软件无线电硬件系统设计 114
4.1.1 软件无线电硬件系统设计原则 114
4.1.2 软件无线电硬件系统结构设计 120
4.2 软件无线电的射频前端 126
4.2.1 射频前端的组成结构 126
4.2.2 射频前端各功能模块的设计 127
4.2.3 射频前端的指标 136
4.3 软件无线电中的A/D/A技术 144
4.3.1 A/D转换器原理与分类 144
4.3.2 A/D转换器性能指标 148
4.3.3 A/D转换器的选择 153
4.3.4 数据采集模块的设计 154
4.3.5 D/A转换器的基本原理及性能指标 155
4.4 软件无线电数字前端 158
4.4.1 软件无线电数字前端的定义 158
4.4.2 软件无线电中的数字接收前端（数字下变频DDC） 161
4.4.3 软件无线电中的数字发射前端（数字上变频DUC） 164
4.4.4 软件无线电数字前端的FPGA实现 165
4.4.5 软件无线电数字前端的ASIC实现 171
4.5 高速数字信号处理器 174
4.5.1 软件无线电信号处理的特点 174
4.5.2 数字信号处理器的选择技巧 175
4.5.3 数字信号处理器介绍 177
4.5.4 通用处理器介绍 179
4.5.5 图形处理器介绍 180
4.6 高速FPGA设计技术 181
4.6.1 软件无线电中的高速FPGA 182
4.6.2 FPGA基本原理 185
4.6.3 基于高速FPGA的软件无线电系统设计 187
4.7 软件无线电系统设计实例 197
习题与思考题4 200

第5章 软件无线电信号处理算法 202
5.1 软件无线电中的调制算法 202
5.1.1 信号调制通用模型 202
5.1.2 模拟信号调制算法 203
5.1.3 数字信号调制算法 207
5.2 软件无线电解调算法 214
5.2.1 信号解调通用模型 214
5.2.2 模拟调制信号解调算法 216
5.2.3 数字调制信号解调算法 218
5.3 软件无线电中的同步算法 223
5.3.1 数字锁相环 223
5.3.2 同步参数估计 224
5.3.3 软件无线电中的载波同步算法 227
5.3.4 软件无线电中的位同步算法 236
5.3.5 载波和位同步的联合优选似然估计算法 240
5.3.6 软件无线电中的帧同步算法 241
5.4 软件无线电的中均衡算法 241
5.4.1 线性均衡算法 242
5.4.2 判决反馈均衡算法 245
5.4.3 自适应均衡算法 245
5.4.4 盲自适应均衡算法 249
5.5 调制样式自动识别算法 253
5.5.1 模拟调制信号的自动识别 254
5.5.2 数字调制信号的自动识别 256
5.5.3 模拟数字调制信号的联合自动识别 258
5.5.4 信号调制样式自动识别中应注意的几个问题 258
5.5.5 基于人工神经网络的调制识别 263
习题与思考题5 265
第6章 信道编译码技术 266
6.1 信道编译码基础 266
6.2 信道编码概述 268
6.2.1 扰码 268
6.2.2 纠错码及交织 270
6.2.3 信道编码的应用及性能 274
6.3 几种简单的检纠错码 277
6.4 RS码的编译码 280
6.4.1 RS码的编码 280
6.4.2 RS码的译码 282
6.5 卷积码的编译码 286
6.5.1 卷积码的编码 286
6.5.2 Viterbi译码法 287
6.5.3 误码率检测 291
6.6 Turbo码的编译码 291
6.6.1 Turbo码的编码 291
6.6.2 Turbo码的译码 293
习题与思考题6 295
第7章 无线电通信天线 297
7.1 天线的主要性能指标 297
7.1.1 方向图及波束宽度 297
7.1.2 方向性系数与增益 297
7.1.3 电压驻波比 298
7.1.4 极化 299
7.2 几类基本天线形式 300
7.2.1 电偶极子天线 300
7.2.2 磁偶极子天线 301
7.2.3 磁电偶极子天线 302
7.2.4 正交偶极子天线 303
7.2.5 微带天线 304
7.2.6 Vivaldi天线 306
7.2.7 喇叭天线 306
7.2.8 对数周期天线 308
7.2.9 八木天线 310
7.3 可重构天线 310
7.3.1 频率可重构天线 311
7.3.2 极化可重构天线 311
7.3.3 方向图可重构天线 312
7.4 用于智能处理的阵列天线 313
7.4.1 一维线性阵列天线 313
7.4.2 圆形阵列天线 315
7.4.3 阵列天线的去耦 316
7.4.4 紧耦合天线阵列 318
7.4.5 多波束天线 319
习题与思考题7 320
第8章 软件无线电在无线工程中的应用 321
8.1 软件无线电在军事通信中的应用 321
8.1.1 软件无线电的先驱―MBMMR电台 322
8.1.2 联合战术无线电系统 323
8.2 软件无线电在移动通信中的应用 325
8.2.1 软件无线电基站接收分系统 326
8.2.2 软件无线电基站发射分系统 331
8.2.3 软件无线电基站的技术挑战 334
8.2.4 软件无线电手持终端（移动手机） 335
8.3 软件无线电在电子战中的应用 337
8.3.1 软件无线电侦察接收机 337
8.3.2 基于多相滤波的电子战信道化接收机 342
8.3.3 软件无线电干扰发射机 344
8.4 软件无线电在雷达中的应用―“软件雷达” 348
8.4.1 “软件雷达”的基本概念 348
8.4.2 软件雷达的实现原理 349
8.4.3 相控阵软件雷达系统 350
8.5 软件无线电在天基信息系统中的应用―“软件星” 352
8.5.1 “软件星”基本概念 352
8.5.2 “软件星”有效载荷的组成原理 353
8.5.3 基于“软件星”的综合一体化天基信息系统 355
习题与思考题8 357
第9章 软件无线电的新发展――认知无线电 358
9.1 认知无线电基本概念 358
9.1.1 认知无线电的提出背景 358
9.1.2 认知无线电的定义及特点 359
9.1.3 认知无线电关键技术 360
9.2 认知无线电的认知循环过程 360
9.2.1 频谱感知 361
9.2.2 频谱分析 361
9.2.3 频谱决策 362
9.2.4 频谱会聚 362
9.2.5 频谱监视 363
9.2.6 频谱切换 363
9.3 频谱感知技术 363
9.3.1 接收机检测频谱感知 363
9.3.2 发射机检测频谱感知 364
9.3.3 协作频谱感知 367
9.3.4 多维频谱感知 367
9.4 IEEE802.22标准 368
9.4.1 物理层接口 368
9.4.2 MAC层接口 369
9.4.3 其他接口要求 370
习题与思考题9 370
参考文献 371