无线电讲座.pptx

无线通信主讲人：吴爱华利用利用 无线电波无线电波 传播传播 信息信息 的的技术技术v消息：消息：是指人是指人们需要得到的各种事物的状需要得到的各种事物的状 态，如，如温度、温度、压力、力、语言、音言、音乐、文字、文字、图象、数据和指象、数据和指令等。令等。v消息所包含的内容称消息所包含的内容称为信息信息v信息：信息：是指人是指人们原本不知而待知的内容，如果某人原本不知而待知的内容，如果某人获得了他以前不知道的得了他以前不知道的东西，就西，就说他他获得了信息。得了信息。信息的传输方式:v古代：烽火台、金鼓、旌旗等；古代：烽火台、金鼓、旌旗等；v现代：代：书信、信、电话、电报、传真、广播、真、广播、电视、电台、数字通信、网台、数字通信、网络等。等。第一章 概述1.1 无无线电技技术的的发展展v通信是伴随人通信是伴随人类进步的推步的推动力力 v电的的发明推明推动现代通信代通信诞生生电的发现与现代通信电的发现与现代通信Benjamin Franklin(1706-1790)Michael Faraday(1791-1867）Samuel Morse(1791-1872)Alexander Graham BellThomas Edisons Telephonev电磁磁场电磁波理磁波理论推推动无无线通信通信无线通信发展无线通信发展James Clerk Maxwell(1831-1879)Heinrich Hertz(1857-1894)v无线电技术的发展无线电技术的发展-准备条件准备条件理论准备理论准备1865年年，麦克斯韦，麦克斯韦-发表电磁发表电磁辐射理论，预言电磁波能以波的形式向外传播，辐射理论，预言电磁波能以波的形式向外传播，其速度与光速相同其速度与光速相同实验准备实验准备 1888年，德国物理学家赫兹以著名年，德国物理学家赫兹以著名的电火花放电实验证明了麦克斯韦的预言的电火花放电实验证明了麦克斯韦的预言-电电子技术的新纪元子技术的新纪元v无线电技术的发展无线电技术的发展-准备条件准备条件技术准备技术准备爱迪生效应爱迪生效应-为电子管的发明准备了条件为电子管的发明准备了条件 有线通讯的发展有线通讯的发展 18371837年：电磁式电报机，莫尔斯电码年：电磁式电报机，莫尔斯电码 通讯发展史第一次技术革命通讯发展史第一次技术革命 18441844年：华盛顿年：华盛顿巴尔的摩的电报线路巴尔的摩的电报线路 18761876年：贝尔发明了电话年：贝尔发明了电话 18781878年：波士顿年：波士顿纽约长途电话纽约长途电话所有这些，都为无线电电子学的发展与广泛应用准备了充分条件所有这些，都为无线电电子学的发展与广泛应用准备了充分条件无线电技术的发展无线电技术的发展-技术实现技术实现v1890年：法国年：法国 布布兰利利 140m探探测到赫到赫兹电波波v 英国英国 洛奇洛奇 800m收到莫收到莫尔斯斯电码v1895年：意大利年：意大利 马可尼可尼 金属金属检波器波器2.8kmv 俄国俄国 波波夫波波夫 第一台无第一台无线电接接收机收机v1899年：德国年：德国 布布劳恩恩 调谐接收接收v1901年：意大利年：意大利 马可尼可尼 大西洋（大西洋（3200km）v 通通讯发展史第二次技展史第二次技术革命革命无线电之父无线电之父无线电技术的发展无线电技术的发展-技术技术突破突破v1904年：英国年：英国 弗莱明弗莱明 真空二极管，真空二极管，检波整流波整流v1906年：美国年：美国 德福雷斯特德福雷斯特 真空三极管，放大与控制作用，真空三极管，放大与控制作用，发生高生高频振振荡信号信号v1906年：美国年：美国 费森登森登 传送送语言和音言和音乐v1919年：美国年：美国 阿姆斯特朗阿姆斯特朗 超外差式接收机超外差式接收机v1919年：第一个定年：第一个定时广播广播电台在英国建成台在英国建成v1920年：美国匹茨堡建成了第一座商年：美国匹茨堡建成了第一座商业电台（台（KDKA），第一天播音），第一天播音时把当天把当天总统竞选结果立即告知人果立即告知人们，获得巨大成功得巨大成功v1926年：美国年：美国组成世界上第一个全国广播网在此期成世界上第一个全国广播网在此期间，加拿大、澳大，加拿大、澳大利利亚、丹麦、前、丹麦、前苏联、法、英、德、意、日以及墨西哥也都相、法、英、德、意、日以及墨西哥也都相继建立了建立了无无线电台台v1930年：已年：已经形成全球性的无形成全球性的无线电广播系广播系统无线电技术的发展无线电技术的发展-飞速发展飞速发展v1923年：短波通年：短波通讯v1931年：微波通年：微波通讯v1936年：超短波接力通年：超短波接力通讯v1957年：太空通年：太空通讯第一第一颗人造地球人造地球卫星星v1960年：年：卫星广播星广播v1965年：年：卫星星电视，数字信号，数字信号v1969年：阿波年：阿波罗1号号 电视、声音、数据信号、声音、数据信号v1976年：年：VIKING-1号宇宙号宇宙飞船船 11个月个月5000万英里，火万英里，火星表面的星表面的图象象v20世世纪90年代：蜂年代：蜂窝通信通信无线电技术的应用无线电技术的应用v电报、电话、数据、数据传输、声音广播、声音广播、电视v测速、定位、速、定位、导航、遥控、遥航、遥控、遥测、遥感、遥感v卫星通信星通信v气象探气象探测、地球探、地球探测、安全保障、安全保障v射射电天文、空天文、空间研究和空研究和空间操作等。操作等。电电正负电荷不对称产生电场正负电荷不对称产生电场电场在两点间产生电压信号电场在两点间产生电压信号磁电流产生磁场变化的磁场在闭合电路中感应出电流无线电波传播v这种在空种在空间以一定速度以一定速度传播的交播的交变电磁磁场，称，称为电磁波。磁波。v电磁波的波长或频率范围不同，电磁波在自由空间的传播方式也不同v所所谓无无线电波波就是依靠自由空就是依靠自由空间传播的播的频率从几赫率从几赫兹到到3000GHz 范范围内的内的电磁波磁波。电磁波是一种物质电磁波是一种物质1、无线电波的划分、无线电波的划分无线电波划分为 超长波 10km-30km 长波 1km-10km 中波 100m-1km 短波 10m100m 超短波 0.3mm-10m电磁波谱电磁波谱宇宇宙宙射射线线 射射线线X射射线线紫紫外外线线可可见见光光红红外外线线微波微波毫毫米米波波厘厘米米波波分分米米波波超超短短波波短短波波中中波波长长波波无无 线线 电电 波波无线电频谱无线电频谱段号段号频段名称频段名称频率范围频率范围（含上限、不含下限）（含上限、不含下限）波段名称波段名称波长范围波长范围（含下限、不含上限）（含下限、不含上限）1极低频极低频330Hz极长波极长波10010Mm2超低频超低频30300Hz超长波超长波101Mm3特低频特低频3003000Hz特长波特长波1000100km4甚低频（甚低频（VLF）330kHz甚长波甚长波10010km5低频低频 （LF）30300kHz长波长波101km6中频中频 （MF）3003000kHz中波中波1000100m7高频高频 （HF）330MHz短波短波10010m8甚高频（甚高频（VHF）30300MHz米波米波101m9特高频（特高频（UHF）3003000MHz分米波分米波101分米分米10超高频（超高频（SHF）330GHz厘米波厘米波101cm11极高频（极高频（EHF）30300GHz毫米波毫米波101mm12至高频至高频3003000GHz丝米波丝米波101丝米丝米2、无线电波的传播方式、无线电波的传播方式传播方式有三种 地波 直射波 天波 和光波一样，无线电波也具有直射、反射、折射等现象。（1）地面波：）地面波：v沿地球弯曲表面传播，适用于波长 =200m以上的中、长波。v 由于大地表面是导体，当电磁波在其表面传播时，一部分能量将被损耗掉，且频率越高，趋肤效应越强，损耗越大。故频率更高的电磁波不易沿地面传播，而主要靠电离层。（2）天波）天波：v利用电离层的折射与反射，使电磁波到达电离层后，一部分能量被吸收，一部分被反射、折射到地面。当频率升高时，电磁波被电离层吸收的能量增加，当频率升高超过一定值时，电磁波将会穿过电离层，不再返回地面。所以天波适用于10m-200m的短波。（3）直接波：）直接波：频率更高的电磁波（10m）,不再适用电离层传播，而是沿空间直线传播，即利用直射和反射实现电磁波的传播。但只限于视频距离范围内。通常，50米高的天线通信距离约50公里。无线电波传播特点v一、地波一、地波传播播 1、湿地比干地好、湿地比干地好 海上通信比海上通信比陆地距离地距离远 2、宜、宜传播播频率低的率低的电磁波磁波 一般采用一般采用长波、中波波、中波 3、比、比较稳定定 信号信号稳定定无线电波传播特点v二、天波二、天波传播播 短波通信短波通信 1、电离离层对短波吸收短波吸收 频率低、波率低、波长长、损耗大耗大 密度大、吸收大密度大、吸收大 频率高、波率高、波长短、短、损耗小耗小 密度小、吸收小密度小、吸收小 2、衰弱、衰弱现象象 3、白天、夜晚差、白天、夜晚差别无线电波传播特点v三、超短波三、超短波传播播超短波通信超短波通信公安公安边防使用的手持台防使用的手持台应注意：注意：短波频率的选择v一、一、选频的必要性的必要性v二、二、选频原原则无线通信在军事和民用上迅速发展v军事上：事上：电台，雷达等台，雷达等v民用上：广播民用上：广播/电视/无限通信无限通信/卫星通信等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 无无线通信在通信在现代通信中占据着极其重要的位置，代通信中占据着极其重要的位置，被广泛被广泛应用于商用于商业、气象、气象、军事、民用等事、民用等领域。域。然而，大家可曾知道然而，大家可曾知道v“沙漠沙漠风暴暴”行行动和格林和格林纳冲突，美冲突，美军各种通信各种通信设备的不兼容性暴露无疑，不得不借助的不兼容性暴露无疑，不得不借助许多多额外的外的无无线电台，才能保障高效的通信台，才能保障高效的通信联络。1.2 软件无线电的由来软件无线电的由来软件无线电的由来软件无线电的由来v欧洲第一代模欧洲第一代模拟网：加入欧洲网：加入欧洲邮电会会议(CEPT)的的16个国家，分个国家，分别共使用共使用6种不同的制式。种不同的制式。这些些模模拟通信体系的制式，通信体系的制式，频率各不相同，不能互率各不相同，不能互通、兼容。那些喜通、兼容。那些喜欢到到邻国旅游的人国旅游的人们，车一一出国出国门电话就不通了，就不通了，带来了极大的不便。来了极大的不便。v矛盾的核心：矛盾的核心：互通性互通性v为了解决互通性的了解决互通性的问题，各国，各国军方方积极探索，极探索，提出一种研制多提出一种研制多频段、多功能段、多功能电台，用一个台，用一个系列的系列的电台来解决互通台来解决互通问题的方案。的方案。但是，其但是，其庞大的开支，短大的开支，短暂的寿命，使的寿命，使这种种设想并没有想并没有发挥多大作用。多大作用。v到底怎么到底怎么办？1992年，年，MILTRE公司的公司的Joseph Mitola首次首次明确提出了明确提出了软件无件无线电的概念。其中心思想是：的概念。其中心思想是：构造一个具有开放性、构造一个具有开放性、标准化、模准化、模块化的通化的通用硬件平台，将各种功能，如工作用硬件平台，将各种功能，如工作频段、段、调制制解解调类型、数据格式、加密模式、通信型、数据格式、加密模式、通信协议等等用用软件来完成，并使件来完成，并使A/D和和D/A转换器尽可能靠器尽可能靠近天近天线，以研制出具有高度灵活性、开放性的，以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无新一代无线通信系通信系统。v成功成功吗？（1）很）很强的灵活性的灵活性 （2）较强的开放性的开放性 这使得使得软件无件无线电这一概念一一概念一经提出，就得提出，就得到了全世界无到了全世界无线电领域的广泛关注。域的广泛关注。1.3 软件无线电的发展概况软件无线电的发展概况软件无线电技术的发现软件无线电技术的发现MBMMR SPEAKeasy Phase1SPEAKeasy Phase21、1991年年Joseph Mitola III提出提出软件无件无线电概念，概念，并各到广泛并各到广泛认可。可。I coined the term Software Radio in 1991 to signal the shift from hardware intensive digital radios of the 1980s to the multiband multimode software-defined radios of the year 2000 and beyond.Last year,I coined the term Cognitive Radio to refer to that class of software radio that employs model-based reasoning and at least a chess-program level of sophistication in using,planning,and creating radio etiquettes.Cognitive radio is an emerging topic within software radio.现代代许多技多技术发展展总是从是从军事需求的推事需求的推动，软件无件无线电技技术更是典型代表。更是典型代表。2、美国、美国军方开始的方开始的Speakeasy（易通（易通话）研）研发，代表代表软件无件无线电技技术的研究全面开展。的研究全面开展。易通易通话电台台试图通通过全数字、全数字、软件可件可编程、程、基基带信号信号处理、多理、多频段、小功率射段、小功率射频收收发信机、信机、大功率放大器和天大功率放大器和天线分系分系统来来实现各种功能。各种功能。目前，易通目前，易通话已已经完成了第一完成了第一阶段和第二段和第二阶段段的研究。的研究。易通话的两个研发阶段易通话的两个研发阶段1）易通话工程的第一阶段）易通话工程的第一阶段 第一第一阶段主要段主要验证软件无件无线电概念的正确性、概念的正确性、可行性。由美国国防部支持和可行性。由美国国防部支持和Hazeltine,TRW,Lockheed-Martin,Motorola,and Rockwell-Collins等公司等公司赞助，完成：助，完成：-两个可两个可编程信道的程信道的电台台实现。VME bus architecture Texas Instrument quad-TMS320C40 multi-chip module for digital signal processing SUN Sparc 10 工作站作工作站作为主机接口。主机接口。-采用模采用模块设计，19标准机箱。准机箱。语音语音/数数据接口据接口通信保密通信保密波形波形合成合成传输传输保密保密数字信数字信号处理号处理高速信号高速信号预处理预处理频率变换频率变换滤波放大滤波放大天线分系统天线分系统终端控制终端控制人机接口人机接口电源分系统电源分系统时钟分系统时钟分系统易通话电台信号处理流程易通话电台信号处理流程终端终端控制控制多处理器多处理器分系统分系统预处理预处理分系统分系统波形产生波形产生分系统分系统高频高频分系分系统频统频率合率合成器成器IR/FR控制控制分系统分系统基带转换基带转换分系统分系统干扰抑制干扰抑制分系统分系统时钟时钟/定时定时参考分系统参考分系统信息保密信息保密分系统分系统易通话工程功能方框图易通话工程功能方框图2）易通话工程的第二阶段）易通话工程的第二阶段 在第一在第一阶段成功完成理段成功完成理论验证基基础上，研制上，研制演示系演示系统，达到下列目，达到下列目标：-正真开放式正真开放式结构构 -功能功能软件可件可编程程 -能与能与TF-XXI AWE F,Irwin,March 97等等电 台互通台互通 -支持支持HF,VHF,UHF 多多频段段易通话第二阶段的功能模块易通话第二阶段的功能模块天线天线耦合耦合器器发射发射接收接收信道信道A/DD/A预处预处理器理器(ASIC)波形波形处理器处理器(DSP)信息信息安全安全控制控制多媒多媒体接体接入入路路由由器器GPS控制控制处理器处理器参考参考时钟时钟蜂窝电话蜂窝电话射频前端射频前端信号处理信号处理信息安全信息安全网络互联网络互联控制控制外部接口外部接口人机人机接口接口MBMMR电台的组成电台的组成易通话第二阶段的功能模块易通话第二阶段的功能模块SPEAKEASY MULTIBAND,MULTIMODE SPEAKEASY MULTIBAND,MULTIMODE COMMUNICATIONS TERMINALCOMMUNICATIONS TERMINAL易通话第二阶段的功能模块易通话第二阶段的功能模块SPEAKEASY MULTIBAND,MULTIMODE SPEAKEASY MULTIBAND,MULTIMODE COMMUNICATIONS TERMINALCOMMUNICATIONS TERMINAL3、联合战术无线电系统（、联合战术无线电系统（JTRS）JTRS是美是美军为了适了适应三三军联合作合作战的需要，的需要，在在MBMMR的基的基础上提出的一种上提出的一种战术通信系通信系统。系系统构成的基构成的基础是基于是基于MBMMR的的战术无无线电台台（JTR）。）。JTR系列系列电台与常台与常规电台的最大不同台的最大不同点是具有很点是具有很强的网的网络功能和信息安全功能和信息安全处理能力。理能力。另外，另外，JTR比比MBMMR电台支持更加广泛的信号台支持更加广泛的信号波形，它波形，它还能适能适应技技术发展展进行快捷高效的波形行快捷高效的波形升升级。3、联合战术无线电系统（、联合战术无线电系统（JTRS）JTR系系统除除2MHz2GHz工作工作频率外，具有率外，具有以下技以下技术特性：特性：v即插即用通用性；即插即用通用性；v模模块化硬件可化硬件可现场配置；配置；v波形波形软件可件可现场编程；程；v嵌入式定位：自嵌入式定位：自动向网向网络输送送态势感知；感知；v保密的数据网保密的数据网络功能；功能；v3个或更多个其他网个或更多个其他网络模式；模式；3、联合战术无线电系统（、联合战术无线电系统（JTRS）v自自动区域或互区域或互联网路由网路由选择；v动态网网络连接、接、寻址和址和带宽分配；分配；v模模拟选定的定的传统无无线电台；台；v“动中通中通”功能；功能；v开放式物理开放式物理结构和构和软件件结构；构；v应未来技未来技术、系、系统和支援作和支援作战结构构（可（可扩展性）。展性）。联合战术无线电系统（联合战术无线电系统（JTRS）射频射频前端前端调制调制解调解调信号信号处理处理信息信息安全安全网络网络互联互联系统系统控制控制人机人机接口接口内部互连总线内部互连总线(黑黑)用户接口用户接口(用于信息安全用于信息安全)天线天线接口接口内部互连总线内部互连总线(红红)用户接口用户接口网络接口网络接口4、JTRS提出的软件通信结构提出的软件通信结构SCAv首先提出首先提出SCA的是美的是美军联合合战术无无线电系系统（JTRS），目的是建立独立于），目的是建立独立于设备的的结构框构框架。其目架。其目标是确保是确保软件和硬件的可移植性和可件和硬件的可移植性和可配置性，并确保根据配置性，并确保根据SCA开开发的的产品之品之间的互的互通。之后，通。之后，软件定件定义无无线电（SDR）论坛也接也接受受SCA规范，并正在把范，并正在把SCA发展展为商商业应用的用的标准。准。JTRS提出的软件通信结构提出的软件通信结构SCASCA要达到的八个目要达到的八个目标v通用的和开放的通用的和开放的结构构v支持多种支持多种设备系系统和和设备运行运行环境境v多波段多模式多波段多模式v与与现有系有系统兼容兼容v新技新技术的引入的引入具有开放性具有开放性v保密性保密性v网网络化化软件重用件重用/通用的波形通用的波形软件件基于基于SCA的无线通信系统的无线通信系统 在在SCA 中，根据通信功能的划分，所中，根据通信功能的划分，所有的有的资源通源通过软件平台分件平台分别加加载到相到相应的的硬件模硬件模块中，从而完成用中，从而完成用户通信功能。从通信功能。从OSI（开放系（开放系统互互连）模型来看，模型来看，这些通些通信功能包括了物理信功能包括了物理层的数字信号的数字信号处理、理、链路路层的的协议处理、网理、网络层的的协议处理、网理、网络间的路由的路由转发、信息的安全、信息的安全传送、外部送、外部输入入输出出访问等。下等。下图是基于是基于SCA 的无的无线通信系通信系统方框方框图。信信息息源源加加密密器器编编码码器器调调制制器器信信道道解解调调器器译译码码器器解解密密器器受受信信者者信信息息信信息息噪声源噪声源HW：射频：射频/调制解调模块调制解调模块SW：调制解调资源：调制解调资源/数据链路资源数据链路资源黑边子系统黑边子系统HW：黑边处理模块：黑边处理模块SW：调制解调资源：调制解调资源/网络信息资源网络信息资源SW：网络信息资源网络信息资源/数据链路资源数据链路资源HW：信息安全模块（通信保密模块）：信息安全模块（通信保密模块）加密子系统加密子系统HW：红边处理模块：红边处理模块HW：输入输出模块：输入输出模块SW：输入输出资源输入输出资源SW：信息安全资源：信息安全资源红边子系统红边子系统红边子系统红边子系统基于基于SCA的无线通信系统方框图的无线通信系统方框图SCA的软件结构的软件结构vSCA的的软件件结构定构定义了一个运行了一个运行环境（境（OE：Operating Environment），），还包括一系列包括一系列CF业务和和结构化的构化的软件（主板支持件（主板支持软件包、操作系件包、操作系统和服和服务、CORBA中中间件）。件）。vSCA使用的是面向使用的是面向对象的开象的开发方法，其开方法，其开发过程不程不仅可以用于框架的定可以用于框架的定义，还可以用于可以用于产品品的开的开发。SCA使用使用联合建模合建模语言言UML对接口接口进行行图示建模，使用接口定示建模，使用接口定义语言言CORBA IDL对接口接口进行定行定义。v在民用方面，在民用方面，软件无件无线电也取得了很大的也取得了很大的发展。展。如：已如：已经研制成功的研制成功的220MHz地震遥地震遥测系系统，采，采用用16QAM的的调制方式，信道制方式，信道带宽为20kHz，频带利用率利用率为3b/(s*Hz)。利用。利用这种种设备,不但降低不但降低了成本，了成本，还提高了系提高了系统的灵活性。又比如的灵活性。又比如3G/4G中的中的应用。用。4、军事上成功，是软件无线电技术迅、军事上成功，是软件无线电技术迅 速在民用上推广速在民用上推广1.4 软件无线电技术的研究内容软件无线电技术的研究内容1、软件无件无线电基本平台基本平台设计 一般一般说来，来，软件无件无线电主要由天主要由天线、射、射频前端、前端、宽带A/D-D/A转换器、通用和数字信号器、通用和数字信号处理以及理以及各种各种软件件组成，理想的成，理想的软件无件无线电的的组成成结构如构如下下图：窄带窄带A/D_D/A转换器转换器实时、准实时实时、准实时处理软件处理软件DSP宽带宽带A/D_D/A转换器转换器射频前端射频前端模块模块电话电话图像图像数据数据传真传真v目前，目前，软件无件无线电的的结构基本上可以分构基本上可以分为三三种：种：-射射频低通采低通采样数字化数字化结构；构；-射射频带通采通采样数字化数字化结构；构；-宽带中中频带通采通采样数字化数字化结构。构。说明：关于明：关于软件无件无线电的的结构，将在第三构，将在第三章章进行行详细分析，并从数学模型角度分析，并从数学模型角度进行行讨论。2、硬件功能的模、硬件功能的模块化化设计 软件无件无线电的硬件具有开放性，其硬件必将的硬件具有开放性，其硬件必将采用采用总线结构。构。采用采用标准的、高性能的开放准的、高性能的开放式式总线结构构便于硬件模便于硬件模块的不断升的不断升级和和扩展。展。工工业控制控制总线的的总线标准很多，例如准很多，例如ISA、PCI、VME等。其中，等。其中，针对多多处理系理系统而而设计的的VME总线被广泛的被广泛的应用于工用于工业控制之中。也是控制之中。也是软件无件无线电选择的的总线之一。之一。下面下面给出一个基于出一个基于VME总线的的简单的的软件无件无线电硬件硬件结构构图示：示：宽宽 带带 射射 频频板板 存存 储储 器器 板板并并行行DSP板板高高速速A/DD/A板板 VME 主主机机板板 用用 户户 接接 口口 板板音频音频视频视频传真传真数据数据VME总线总线 多路耦合器多路耦合器 高速数据总线高速数据总线硬件功能的模硬件功能的模块化和开放性化和开放性 软件无件无线电硬件的模硬件的模块化化结构可以参看构可以参看SDR论坛，对SDR设备的抽象的抽象层次次结构功能模型，通构功能模型，通过三个不同三个不同层面的面的视图表示。最上一表示。最上一层是最抽象的是最抽象的表示表示为一个信息一个信息传输线程。左程。左边接口代表空气接接口代表空气接口，右口，右边接口代表人机接口。第二接口代表人机接口。第二层通通过四个重四个重要的功能要的功能领域表示一个基本域表示一个基本顺序的功能流：序的功能流：1）前端前端处理包括物理的空气接口，前端无理包括物理的空气接口，前端无线电频率率处理，理，变频处理，理，还有有调制、解制、解调制制处理；理；2）信息安全提供用信息安全提供用户私有，特私有，特权，和信息保，和信息保护；3）信号）信号处理理负责解析解析处理信息中的数据、控制、理信息中的数据、控制、和和时间信息；信息；4）控制）控制负责系系统的配置和管理。的配置和管理。第三第三层显示了系示了系统的主要功能模的主要功能模块。硬件功能的模硬件功能的模块化和开放性化和开放性信息传输线程信息传输线程RFModem可选的连可选的连接处理器接处理器通讯通讯安全安全编码编码信号协议信号协议InternetworkingI/OETE安全安全前端处理前端处理信息安全信息安全信息处理和信息处理和I/O 控制控制 控制控制123说明：具体模块设计超出本书内容。说明：具体模块设计超出本书内容。3、软件的模件的模块化化设计和面向和面向对象象编程：程：软件无件无线电的的软件件应具有开放性，可以不断具有开放性，可以不断更新或者升更新或者升级，而，而软件的加件的加载可以通可以通过空中接空中接口口实现，使用起来快捷方便。同，使用起来快捷方便。同时，应根据根据API来来进行区分，行区分，进行模行模块化。采用通用化。采用通用对象象请求代理（求代理（CORBA）技）技术，以面向，以面向对象方法象方法为基基础，为分布分布环境中各境中各类网网络互相互相访问、协同工作提供了一个一致的服同工作提供了一个一致的服务平台。平台。CORBA能能够无无缝的共享的共享应用数据，它提供了一种用数据，它提供了一种软总线。概念概念说明明 CORBA-是一种是一种规范，用于解决面向范，用于解决面向对象的象的异构异构应用之用之间的互操作的互操作问题，提供分布式，提供分布式计算算所需要的一些其他服所需要的一些其他服务。使用。使用CORBA IDL可可以描述以描述CORBA中中间件接口。件接口。软件的模件的模块化化设计和面向和面向对象象编程：程：软件模块软件模块软件模块软件模块软件模块软件模块软件模块软件模块层间通信层间通信垂直接口垂直接口 传统软件层次结构传统软件层次结构1234软件的模件的模块化化设计和面向和面向对象象编程：程：软件模块软件模块1软件模块软件模块2软件模块软件模块3软件模块软件模块4CORBA软总线软总线基于基于CORBA的软件结构的软件结构软件的模件的模块化化设计和面向和面向对象象编程：程：说明：明：基于基于软件通信件通信结构的工具开构的工具开发、软件模件模块设计、操作系、操作系统设计、网、网络应用用软件开件开发、分布、分布计算算实现等等，是目前等等，是目前软件无件无线电技技术研究的研究的热点之一，但超出本点之一，但超出本课程内容。程内容。4、软件化及软件化程度的评价、软件化及软件化程度的评价v我我们知道知道软件无件无线电是要在通用的硬是要在通用的硬 件平台上，件平台上，靠靠软件来完成各式各件来完成各式各样的功能。因此，的功能。因此，软件化件化的程度的程度是一个很重要的指是一个很重要的指标。1997年年Joe Mitola 提出用矢量提出用矢量V(N，PDA，HM，SFA)表示表示软件化程度，每个参量的取件化程度，每个参量的取值均均为03。5、智能天线技术、智能天线技术v我我们知道知道软件无件无线电是要是要实现多波段、多制式多波段、多制式电台的互通互台的互通互连，必然要引入多天，必然要引入多天线技技术。软件无件无线电技技术与数字多波束形成（与数字多波束形成（DBF）相）相结合的完美合的完美产物就是智能天物就是智能天线技技术。实际上智能天上智能天线技技术已已经成成为下一代移下一代移动通通信系信系统的关的关键技技术。说明：智能天明：智能天线技技术在第六章在第六章进行概念和算法介行概念和算法介绍，但，但鉴于本于本课课时太少，此内容将不太少，此内容将不课堂堂讲授，有授，有兴趣的同学可以自学。趣的同学可以自学。6、软件无线电理论和信号处理算法、软件无线电理论和信号处理算法v软件无件无线电是建立在一个具有高速是建立在一个具有高速处理能力的理能力的通用平台上，因此通用平台上，因此DSP处理成理成为软件无件无线电的的核心。从采核心。从采样理理论、多速率信号、多速率信号处理，到通信理，到通信信号理信号理论、波形生成算法和信号、波形生成算法和信号处理算法，理算法，许多新概念、理多新概念、理论和算法成和算法成为软件无件无线电的根本的根本所在。所在。说明：本明：本课程第二章和第五章将介程第二章和第五章将介绍相关基相关基础知知识。着也是本。着也是本课程程讲授的主要内容部分。授的主要内容部分。7、软件无线电网络化及相关技术、软件无线电网络化及相关技术v为实现“2010联合构想合构想”的的JTR系列系列电台与常台与常规电台的最大不同点是具有很台的最大不同点是具有很强的网的网络功能和功能和信息安全信息安全处理能力。理能力。说明：基于明：基于软件无件无线电技技术的的电台的网台的网络支持、支持、组网能力、信息安全网能力、信息安全处理能力是理能力是电台很重要的台很重要的方面，相关技方面，相关技术和研究开展很多，起内容超出和研究开展很多，起内容超出本本课程范程范围。