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第1章 概述1

1.1 什么是软件无线电1

1.1.1 第一代移动通信：模拟无线电2

1.1.2 第二代移动通信：数字无线电（窄带）3

1.1.3 第三代移动通信：数字无线电（宽带）5

1.1.4 第四代移动通信：软件无线电7

1.2 软件无线电的定义与特点9

1.2.1 软件无线电的定义9

1.2.2 软件无线电的特点10

1.2.3 软件无线电方法论13

1.3 软件无线电的发展历程13

1.3.1 软件无线电的提出14

1.3.2 软件无线电（SDR）论坛15

1.3.3 软件无线电的先行者:SPEAKeasy16

1.3.4 软件无线电的推动者:JTRS与SCA17

1.3.5 软件无线电发展展望18

1.4 软件无线电体系框架与本书结构18

参考文献19

思考题20

第2章 软件无线电理论基础22

2.1 信号采样基本理论22

2.1.1 Nyquist采样定理22

2.1.2 带通信号采样理论25

2.2 软件无线电中的信号采样30

2.2.1 允许过渡带混叠时的采样定理30

2.2.2 软件无线电中的正交低通采样32

2.2.3 软件无线电中的宽带中频带通采样33

2.2.4 软件无线电中的射频直接带通采样35

2.2.5 带通采样对采样频率的精度要求41

2.3 多率信号处理（Multirate Signal Processing）42

2.3.1 采样信号的等效基带谱与抽取基本概念43

2.3.2 低通信号的整数倍抽取44

2.3.3 数字带通信号的抽取47

2.3.4 整数倍内插54

2.3.5 取样率的分数倍变换56

2.3.6 取样率变换性质58

2.3.7 抽取、内插器的多相滤波实现60

2.3.8 取样率变换的多级实现62

2.4 软件无线电中的高效数字滤波64

2.4.1 数字滤波器设计基础65

2.4.2 适合于D=2M倍抽取或内插的半带滤波器70

2.4.3 积分梳状（CIC）滤波器74

2.5 软件无线电中的正交信号变换80

2.5.1 正交变换基本概念80

2.5.2 窄带信号的正交分解与模拟域实现82

2.5.3 数字混频正交变换86

2.5.4 基于多相滤波的数字正交变换87

2.5.5 基于正交变换的瞬时特征提取：CORDIC算法91

2.5.6 多信号正交变换94

参考文献95

思考题95

第3章 软件无线电体系结构101

3.1 软件无线电的三种结构形式101

3.1.1 低通采样软件无线电结构102

3.1.2 射频直接带通采样软件无线电结构103

3.1.3 宽带中频带通采样软件无线电结构104

3.1.4 三种软件无线电结构的等效数字谱106

3.2 软件无线电接收机体系结构109

3.2.1 单通道软件无线电接收机109

3.2.2 多通道软件无线电接收机114

3.3 多相滤波信道化接收机体系结构115

3.3.1 数字滤波器组与信道化基本概念115

3.3.2 复信号的多相滤波信道化接收机118

3.3.3 实信号的多相滤波信道化接收机120

3.4 软件无线电发射机体系结构123

3.4.1 单通道软件无线电发射机124

3.4.2 多通道软件无线电发射机127

3.5 信道化软件无线电发射机体系结构129

3.5.1 信道化发射机的基本概念129

3.5.2 复信号输出的多相滤波信道化发射机131

3.5.3 实信号输出的多相滤波信道化发射机133

参考文献139

思考题140

第4章 软件无线电硬件平台设计142

4.1 软件无线电的射频前端142

4.1.1 射频前端的组成结构142

4.1.2 射频前端各功能模块的设计144

4.1.3 射频前端的指标154

4.1.4 射频前端与ADC的匹配设计及性能分析164

4.2 软件无线电中的A/D/A技术168

4.2.1 A/D转换器原理169

4.2.2 A/D转换器性能指标172

4.2.3 A/D转换器的选择181

4.2.4 数据采集模块的设计194

4.2.5 D/A转换器的基本原理196

4.3 软件无线电数字前端201

4.3.1 软件无线电数字前端的定义201

4.3.2 软件无线电中的数字接收前端（数字下变频DDC）203

4.3.3 软件无线电中的数字发射前端（数字上变频DUC）209

4.3.4 软件无线电数字前端的FPGA实现211

4.3.5 软件无线电数字前端的ASIC实现219

4.4 高速数字信号处理器251

4.4.1 软件无线电信号处理的特点251

4.4.2 数字信号处理器的选择技巧253

4.4.3 数字信号处理器（DSP）介绍255

4.4.4 DSP器件软件编程276

4.4.5 通用处理器（GPP）介绍278

4.5 高速FPGA设计技术282

4.5.1 软件无线电中的高速FPGA282

4.5.2 FPGA基本原理287

4.5.3 FPGA典型芯片介绍289

4.5.4 基于高速FPGA的软件无线电系统设计293

4.6 软件无线电硬件系统设计305

4.6.1 软件无线电硬件系统设计原则305

4.6.2 软件无线电硬件系统设计313

4.6.3 软件无线电系统设计实例327

参考文献333

思考题334

第5章 软件无线电信号处理算法336

5.1 软件无线电中的调制算法336

5.1.1 信号调制通用模型336

5.1.2 模拟信号调制算法337

5.1.3 数字信号调制算法342

5.2 软件无线电中的解调算法349

5.2.1 信号解调通用模型349

5.2.2 模拟调制信号解调算法351

5.2.3 数字调制信号解调算法354

5.3 软件无线电中的同步算法360

5.3.1 数字锁相环360

5.3.2 同步参数估计362

5.3.3 软件无线电中的载波同步算法365

5.3.4 软件无线电中的位同步算法376

5.3.5 载波和位同步的联合最大似然估计算法380

5.3.6 软件无线电中的帧同步算法382

5.4 软件无线电中的均衡算法383

5.4.1 线性均衡算法383

5.4.2 判决反馈均衡算法386

5.4.3 自适应均衡算法387

5.4.4 盲均衡算法392

5.5 调制样式自动识别算法397

5.5.1 模拟调制信号的自动识别397

5.5.2 数字调制信号的自动识别400

5.5.3 模拟数字调制信号的联合自动识别401

5.5.4 信号调制样式自动识别中应注意的几个问题404

5.5.5 基于人工神经网络的调制识别408

参考文献410

思考题411

第6章 软件通信体系结构（SCA）412

6.1 SCA规范介绍412

6.1.1 SCA的基本概念412

6.1.2 SCA规范介绍414

6.2 SCA系统工作原理430

6.2.1 SCA系统的运行及管理430

6.2.2 波形应用的安装和卸载433

6.2.3 波形应用的实例化和控制433

6.3 波形应用开发435

6.3.1 波形描述语言（WDL）435

6.3.2 SCA波形应用的开发过程438

6.3.3 SCA波形应用开发的实例439

参考文献440

思考题441

第7章 基于软件无线电的智能天线442

7.1 智能天线的基本概念442

7.1.1 智能天线基本原理（线阵波束形成）443

7.1.2 圆形阵的多波束形成446

7.1.3 多波束形成天线的实现方法448

7.2 基于软件无线电的智能天线实现原理450

7.2.1 单信道智能天线450

7.2.2 多信道智能天线451

7.2.3 信道化智能天线452

7.3 智能天线基本算法453

7.3.1 波束形成算法概述453

7.3.2 Capon波束形成算法454

7.3.3 空间“零陷”波束形成算法455

7.4 智能天线中的波达方向估计459

7.4.1 波达方向估计（测向）基本原理459

7.4.2 相位干涉仪波达方向估计461

7.4.3 子空间分解波达方向估计（MUSIC算法）463

7.4.4 信号个数的估计467

参考文献476

思考题477

第8章 软件无线电在无线工程中的应用479

8.1 软件无线电在军事通信中的应用479

8.1.1 软件无线电的先驱——MBMMR电台480

8.1.2 联合战术无线电系统（JTRS）481

8.2 软件无线电在移动通信中的应用485

8.2.1 软件无线电基站接收分系统486

8.2.2 软件无线电基站发射分系统493

8.2.3 软件无线电基站的技术挑战496

8.2.4 软件无线电手持终端（移动手机）498

8.3 软件无线电在电子战中的应用500

8.3.1 软件无线电侦察接收机501

8.3.2 基于多相滤波的电子战信道化接收机506

8.3.3 软件无线电干扰发射机508

8.3.4 基于智能天线的电子侦察系统512

8.4 软件无线电在雷达中的应用——“软件雷达”516

8.4.1 “软件雷达”的基本概念516

8.4.2 软件雷达的实现原理517

8.4.3 相控阵软件雷达系统519

8.5 软件无线电在天基信息系统中的应用——“软件星”521

8.5.1 “软件星”基本概念522

8.5.2 “软件星”有效载荷的组成原理522

8.5.3 基于“软件星”的综合一体化天基信息系统524

8.6 软件无线电在武器平台中的应用：综合一体化526

8.6.1 航空电子信息系统的综合一体化527

8.6.2 舰船电子信息系统的综合一体化532

8.6.3 电子信息系统综合一体化发展展望537

8.7 软件无线电在电视中的应用——“软件电视”538

8.7.1 软件可定义数字电视发射机540

8.7.2 软件可定义数字电视接收机543

8.7.3 现代住宅交互式信息系统544

参考文献546

思考题547

第9章 软件无线电的新发展——认知无线电549

9.1 认知无线电基本概念549

9.1.1 认知无线电的提出背景549

9.1.2 认知无线电的定义及特点550

9.1.3 认知无线电关键技术551

9.2 认知无线电的认知循环过程552

9.2.1 频谱感知552

9.2.2 频谱分析553

9.2.3 频谱决策553

9.2.4 频谱会聚554

9.2.5 频谱监视554

9.2.6 频谱切换554

9.3 频谱感知技术555

9.3.1 接收机检测频谱感知555

9.3.2 发射机检测频谱感知556

9.3.3 协作频谱感知559

9.3.4 多维频谱感知560

9.4 IEEE802.22标准560

9.4.1 物理层接口561

9.4.2 MAC层接口562

9.4.3 其他接口要求563

9.5 基于盲源分离的认知无线电564

9.5.1 盲分离无线电的组成架构564

9.5.2 盲分离基本原理565

9.5.3 盲分离实际试验结果与展望565

参考文献566

思考题566