軟件無線電技術(shù)與實現(xiàn)

定　價：￥35.00

作　者：	（英）Walter Tuttlebee主編；楊小牛[等]譯
出版社：	電子工業(yè)出版社
叢編項：	移動通信前沿技術(shù)叢書
標　簽：	無線電和有線電通信聯(lián)接系統(tǒng)

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ISBN：	9787505399617	出版時間：	2004-07-01	包裝：	膠版紙
開本：	26cm	頁數(shù)：	344	字數(shù)：

內(nèi)容簡介

　　這一狀況在很大程度上反映了軟件定義無線電所包括的技術(shù)以及在其實現(xiàn)和應(yīng)用方面的廣泛性。事實也確實如此，當(dāng)打算為WILEY出版社就軟件定義無線電這一主題寫一本書時，我就很明顯地感到只用單獨一本書要完全論述清楚這一問題是遠遠不夠的?？紤]到這一情況以及我在近幾年通過因特網(wǎng)與全世界從事這一領(lǐng)域研究的許多專家學(xué)者有過工作交流所具有的優(yōu)勢，從一些專家那里索取有關(guān)的權(quán)威性專業(yè)文獻資料，并編輯成冊，甚至出版系列叢書，而不是以很有限的個人觀點去出版所謂的專著，這樣的做法似乎會更為合適。這些專家雖然都很忙，但都很愿意并很快地接受了我的這一想法，而且都同意參加這一出版計劃。我對他們所表現(xiàn)出的這種積極態(tài)度以及所做出的及時反應(yīng)和很高的文稿質(zhì)量表示感謝，是他們的努力才使這一工作得以順利完成。本書是我編輯出版的這一系列叢書的第二本，主要是作為第一本書的補充，其宗旨是對形成軟件無線電實現(xiàn)基礎(chǔ)的關(guān)鍵技術(shù)進展進行論述和介紹。當(dāng)然，這里面有很多是在現(xiàn)有無線電產(chǎn)品設(shè)計中就已經(jīng)存在的一些基本內(nèi)容，如射頻前端、數(shù)據(jù)變換、數(shù)字處理等技術(shù)。軟件既是現(xiàn)有產(chǎn)品的核心，也是未來SDR的核心?，F(xiàn)有的軟件無線電技術(shù)，有時甚至是最新的軟件無線電技術(shù)，對其應(yīng)用仍有局限性，但同時對它又有更高的要求，這就使SDR不斷地加以擴展，并吸引新的投資把這些技術(shù)應(yīng)用到目前尚未開發(fā)的新領(lǐng)域。本書從硬件和軟件兩個層面對軟件定義無線電的技術(shù)和設(shè)計要求進行了介紹。有關(guān)的背景材料、起源、市場和應(yīng)用、目前的狀態(tài)、從事這方面研究的專家以及早期的產(chǎn)品等已經(jīng)在以前出版的著作SoftwareDefinedRadio：Origins，Drithers，andInternationalPerspectives一書中做了詳細介紹，這里就不再重復(fù)了。軟件定義無線電技術(shù)正在以很快的速度發(fā)展。本書只能根據(jù)當(dāng)時的情況進行一些基本概述，以此作為工程研究的基礎(chǔ)?？梢灶A(yù)測，該系列叢書的后續(xù)著作會向讀者全面介紹在其技術(shù)和應(yīng)用各個方面的最新進展。本書的讀者對象我在無線電通信領(lǐng)域已經(jīng)工作了2年，我相信所有工程技術(shù)人員都希望知道他們所從事的研究和開發(fā)的產(chǎn)品所具有的商業(yè)價值，而從事市場營銷和其他商業(yè)活動的人員也需要簡單地了解他們公司的產(chǎn)品所采用的技術(shù)?？紤]到這一點，本書就是為這兩類人員撰寫的培訓(xùn)教材，同時也適用于在校和已畢業(yè)的工科大學(xué)生使用，也可以用做電信和IT行業(yè)的培訓(xùn)教材。無線電已進入新的市場增長期，它將從簡單地提供無線電話通信業(yè)務(wù)發(fā)展成為新業(yè)務(wù)功能的主要催生劑，并將因此產(chǎn)生新的業(yè)務(wù)模式。在這里所描述的技術(shù)框架是很關(guān)鍵的催生劑，本書討論的重點是軟件定義無線電，讀者會發(fā)現(xiàn)書中所描述的基本原理具有廣泛的適用性。本書的結(jié)構(gòu)特點為便于閱讀，本書從邏輯結(jié)構(gòu)上分為四大部分：第一部分為本書的開場白，其作者是軟件無線電的開創(chuàng)者之一，目前他作為全球兩大工業(yè)論壇的延職主席，在未來無線通信系統(tǒng)的定義研究中起著領(lǐng)導(dǎo)的作用。這一章主要是一些入門性質(zhì)的基礎(chǔ)性介紹，所給出的內(nèi)容和定義是本書剩余章節(jié)的寫作基礎(chǔ)，主要也是為那些尚未閱讀過該系列叢書的第一本書的讀者撰寫的。第二部分介紹了軟件定義無線電前端的技術(shù)需求和設(shè)計，包括數(shù)據(jù)變換以及最新的RF技術(shù)與結(jié)構(gòu)研發(fā)情況。這一部分的第一章先介紹了常規(guī)的RF設(shè)計技術(shù)，討論了由于對靈活性、自適應(yīng)、多頻段無線電提出的新要求，是如何使RF設(shè)計復(fù)雜化，要求也變得更高的，最后介紹了SDR前端的設(shè)計方法。在這一章和下一章的內(nèi)容中都討論了軟件無線電結(jié)構(gòu)的選擇問題，介紹了為美國市場開發(fā)的支持多個1G和2G標準的實用化多頻段、多模式無線電系統(tǒng)的設(shè)計。這兩章合在一起對軟件無線電在其結(jié)構(gòu)上的折中和選擇進行了比較全面的探討。數(shù)據(jù)變換——ADC和DAC——是數(shù)字無線電的基礎(chǔ)?？紤]到對SDR所特有的自適應(yīng)和靈活性的要求，數(shù)據(jù)變換對SDR來說就更為重要了。這一部分的第三章就這一重要領(lǐng)域進行了基礎(chǔ)性的介紹。第四章介紹了超導(dǎo)數(shù)字處理這一新技術(shù)，在這方面的最新進展已經(jīng)改變了我們以往在技術(shù)上的一些基本看法以及技術(shù)能力極限。雖然這一技術(shù)不太可能應(yīng)用到3G手機中去，但在基站中還是有實際應(yīng)用的可能。第二部分的最后一章討論了在無線電產(chǎn)品中，傳統(tǒng)的模擬前端和數(shù)字信號處理在其結(jié)構(gòu)上的不同劃分，這種劃分也在不斷地變化，為此引入了“數(shù)字前端”的概念，并簡單介紹了與此相關(guān)的設(shè)計方法。第三部分轉(zhuǎn)向基帶處理技術(shù)的討論。這一部分的第一章首先對傳統(tǒng)的DSP和FPGA技術(shù)進行了回顧，同時也介紹了新近出現(xiàn)的各種數(shù)字處理技術(shù)。在這一章討論的另外兩個主要方面是采用這些技術(shù)所需要掌握的設(shè)計工具和設(shè)計方法。SDR的“參數(shù)化”設(shè)計方法是下一章的主題，在這一章介紹了該方法的基本概念，并進行了一些研究探討。這一部分的最后一章從較深的層次介紹了面對SDR市場機遇并使其商品化所提出的許多創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的一個例子，這種非常規(guī)的方法是基于使功耗、芯片尺寸、復(fù)雜度和可重構(gòu)性同時達到最佳的設(shè)計理念，采用使硬件處理器結(jié)構(gòu)動態(tài)跟隨軟件算法時變要求來變化的思想。第四部分從各個角度討論了在SDR中軟件的作用。這一部分的第一章首先對前面各章節(jié)介紹的各種方法進行比較分析，得出了作者所支持的這樣一種發(fā)展趨勢，即用運行在標準CPU引擎上的軟件，而不是用ASIC或者完全固化的代碼來定義空中接口。這一章還介紹了以此作為MIT頻譜研究項目的主要研究內(nèi)容而剛開始出現(xiàn)的商用產(chǎn)品。下一章就與移動終端軟件動態(tài)下載有關(guān)的內(nèi)容進行了一般性的介紹，主要涉及下載技術(shù)和下載設(shè)備更新升級等內(nèi)容。在接下來的一章中主要討論與可編程協(xié)議及其含義有關(guān)的內(nèi)容，這些協(xié)議不僅與終端有關(guān)，也與網(wǎng)絡(luò)和互操作有關(guān)。最后一章介紹了波形描述語言（WDL）的概念，WDL既是一種設(shè)計技術(shù)也是一套設(shè)計工具，它可以在不增加費用或者保持兼容性的情況下對這一領(lǐng)域新的空中接口波形進行指標分析，并加以快速的推廣應(yīng)用。歸納與總結(jié)在撰寫本書的過程中，我們還是力求涉及各種技術(shù)話題，雖然在某些領(lǐng)域已經(jīng)有人從比較高的層次進行過深入的探討。為了方便那些對這一領(lǐng)域還比較陌生的讀者或者希望對有些特殊課題再繼續(xù)深入研究的讀者，我們在每一章的后面都列出了相關(guān)的文獻以供參考。本書的很多作者以及他們所在的公司對從事軟件無線電研究的讀者來說都是很熟悉的，從他們的傳記中可以發(fā)現(xiàn)，這些專家最近幾年在推動SDR的興起和發(fā)展中起到了重要的作用。他們在書中所闡述的內(nèi)容只代表他們自己的觀點和展望。作為主編者，我所能做的就是在可讀性和保留作者個人風(fēng)格和見解之間進行平衡。基于這一點，任何一章中所論述的觀點并不反映編輯本人的觀點，也不代表其他作者的觀點。作者、編輯和出版社對書中存在的錯誤或疏忽不承擔(dān)任何責(zé)任。但是如果讀者能把在書中發(fā)現(xiàn)的錯誤告訴我們，以便在將來出版時加以更正，我們將對此表示衷心的感謝！WalterTuttlebee

作者簡介

　　楊小牛，1982年畢業(yè)于西安科技大學(xué)通信工程系，獲學(xué)士學(xué)位，1988年西安電子科技大學(xué)通信與電子系統(tǒng)碩士學(xué)位，現(xiàn)為電子通信的研究所副所長，研究員，從事通信信號處理與分析，軟件無線電等科研工作，承擔(dān)多項國家重點型號任務(wù)，并多次獲獎，其中國家科技進步獎1次，部級科技進步一等獎2次，光華科技教授，中國人民解放軍電子工程學(xué)院兼職教授。

圖書目錄

第一部分  開  場  白
第1章  基于軟件的無線電
1.1  多維模型
1.2  什么叫基于軟件的無線電
1.2.1  軟件定義無線電和軟件無線電
1.2.2  自適應(yīng)智能軟件無線電和其他定義
1.2.3  功能、能力和SBR演變
1.3  基于軟件的無線電的結(jié)構(gòu)展望
1.3.1  無線電實現(xiàn)層
1.3.2  網(wǎng)絡(luò)運營層
1.4  軟件無線電概念
1.5  基于軟件的無線電的推廣使用時間表
1.6  實現(xiàn)基于軟件的無線電對新技術(shù)的需求
1.7  對手機功耗/性能/價格的限制使網(wǎng)絡(luò)缺少靈活性
1.8  引入管理機制有利于SBR的推廣應(yīng)用
1.9  結(jié)論
致謝
參考文獻
第二部分  前端技術(shù)
第2章  軟件無線電中的射頻變換
2.1  要求和規(guī)范
2.1.1  發(fā)射機指標
2.1.2  接收機特性
2.1.3  工作頻段
2.2  接收機設(shè)計注意事項
2.2.1  基本考慮
2.2.2  接收機體制
2.2.3  動態(tài)范圍問題及計算
2.2.4  鄰近信道功率比（ACPR）和噪聲功率比（NPR）
2.2.5  接收機信號預(yù)算
2.2.6  鏡頻抑制
2.2.7  接收機中的濾波功能
2.3  發(fā)射機設(shè)計考慮
2.3.1  接收機和發(fā)射機之間濾波的相似性
2.3.2  發(fā)射機結(jié)構(gòu)
2.3.3  發(fā)射效率和線性度
2.4  SDR的可選擇方案
2.4.1  零IF接收機
2.4.2  正交本振
2.4.3  可變預(yù)選濾波器
2.4.4  低IF接收機
2.5  結(jié)論
致謝
參考文獻
附錄A  歐洲移動標準
第3章  多模式SDR RF前端的實現(xiàn)
3.1  無線電系統(tǒng)的發(fā)展
3.2  射頻前端的演變——超外差體制
3.3  AN2/6產(chǎn)品系列——雙波段，六模式
3.3.1  AN2/6的結(jié)構(gòu)
3.3.2  從AN2/6結(jié)構(gòu)中得到的經(jīng)驗
3.4  射頻前端的選擇
3.4.1  直接變換RF前端
3.4.2  純數(shù)字式RF前端
3.4.3  模擬數(shù)字混合方法
3.4.4  完整的SDR RF前端的發(fā)展方向
3.5  結(jié)論
致謝
參考資料
第4章  軟件定義無線電中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
4.1  在軟件定義無線電中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的重要性
4.1.1  用于SDR基站的ADC
4.1.2  SDR手機的ADC
4.1.3  SDR應(yīng)用的DAC
4.2  轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)
4.2.1  Flash轉(zhuǎn)換器
4.2.2  多級轉(zhuǎn)換器
4.2.3  S-D轉(zhuǎn)換器
4.2.4  數(shù)模轉(zhuǎn)換器
4.3  轉(zhuǎn)換器性能對SDR的影響
4.3.1  噪聲源對SDR靈敏度的影響
4.3.2  數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的SNR
4.3.3  寄生信號對性能的影響
4.3.4  數(shù)模轉(zhuǎn)換器指標
4.4  結(jié)論和未來趨勢
參考文獻
第5章  超導(dǎo)微電子：軟件無線電的數(shù)字RF技術(shù)
5.1  引言
5.1.1  超導(dǎo)性和約瑟夫森效應(yīng)
5.1.2  現(xiàn)有的超導(dǎo)應(yīng)用
5.1.3  新興應(yīng)用——軟件定義無線電
5.2  快速單通量子數(shù)字邏輯
5.2.1  電路特性
5.2.2  RSFQ邏輯門舉例——RS觸發(fā)器
5.2.3  RSFQ數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器
5.2.4  RSFQ定標理論
5.3  低溫特性
5.4  民用超導(dǎo)SDR
5.4.1  無線通信中的超導(dǎo)體
5.4.2  超導(dǎo)接收機的優(yōu)勢
5.4.3  擴頻通信的發(fā)展趨勢
5.4.4  大功率放大器的線性化
5.4.5  數(shù)字RF收發(fā)機
5.5  軍用超導(dǎo)SDR
5.5.1  同址干擾
5.5.2  對擴頻信號的數(shù)字化解跳
5.5.3  衛(wèi)星通信
5.5.4  增加新波形
5.5.5  群時分復(fù)用（Massive Time Multiplexing）
5.6  結(jié)論
感謝
參考文獻
第6章  數(shù)字前端——射頻與基帶處理之間的橋梁
6.1  引言
6.1.1  數(shù)字收發(fā)信機的前端
6.1.2  信號特性
6.1.3  實現(xiàn)問題
6.2  數(shù)字前端
6.2.1  數(shù)字前端的功能
6.2.2  移動臺和基站的數(shù)字前端
6.3  數(shù)字上變頻和下變頻
6.3.1  基本思想
6.3.2  理論方面
6.3.3  實現(xiàn)方面
6.3.4  CORDIC算法
6.3.5  用CORDIC算法實現(xiàn)數(shù)字下變頻
6.3.6  用重采樣實現(xiàn)數(shù)字下變頻
6.4  信道濾波
6.4.1  在數(shù)字下變頻后的低通濾波
6.4.2  在數(shù)字下變頻前的帶通濾波
6.4.3  濾波器組信道化器
6.5  采樣速率轉(zhuǎn)換
6.5.1  在重構(gòu)后進行重采樣
6.5.2  轉(zhuǎn)換因子為有理數(shù)倍的SRC
6.5.3  整數(shù)倍的SRC
6.5.4  SRC的概念
6.5.5  SRC系統(tǒng)
6.6  示例
6.6.1  設(shè)計參數(shù)
6.6.2  數(shù)字下變頻
6.6.3  采樣速率轉(zhuǎn)換
6.6.4  信道濾波
6.6.5  小結(jié)
6.7  結(jié)論
感謝
參考文獻
第三部分  基帶技術(shù)
第7章  軟件無線電的基帶處理
7.1  基帶結(jié)構(gòu)的作用
7.2  軟件無線電——從硅到軟件
7.3  基帶單元技術(shù)
7.3.1  數(shù)字信號處理器
7.3.2  現(xiàn)場可編程門陣列
7.3.3  目前數(shù)字化方面的進展
7.3.4  可重配置模擬器件
7.3.5  器件的技術(shù)革命
7.4  設(shè)計工具和方法
7.4.1  設(shè)計工具的概念
7.4.2  ASIC設(shè)計
7.4.3  FPGA設(shè)計
7.4.4  未來的設(shè)計流程和工具
7.5  系統(tǒng)設(shè)計和維護
7.5.1  面向?qū)ο?br />7.5.2  在SDR處理器中的分布式資源管理
7.6  結(jié)論
參考文獻
第8章  參數(shù)化法——一種實現(xiàn)SDR的技術(shù)
8.1  定義
8.2  適應(yīng)性
8.3  標準的參數(shù)化法
8.3.1  第二代——全球移動通信系統(tǒng)(GSM)
8.3.2  第二代移動通信——IS-136（DAMPS）
8.3.3  第三代移動通信——全球移動通信系統(tǒng)（UMTS）
8.4  參數(shù)化法舉例
8.4.1  通用調(diào)制器
8.4.2  GMSK 的線性化效果
8.5  信號處理部分
8.5.1  DSP的性能及局限
8.5.2  FPGA性能
8.6  結(jié)論
參考文獻
第9章  用于3G軟件定義移動設(shè)備的自適應(yīng)計算IC技術(shù)
9.1  軟件定義無線電——移動終端的一種解決方法
9.1.1  無線標準的發(fā)展演變
9.1.2  推動SDR在無線設(shè)備中應(yīng)用的市場驅(qū)動力
9.2  移動應(yīng)用領(lǐng)域及其對處理能力的要求
9.2.1  3G空中接口的處理需求
9.2.2  移動語音編碼器的處理能力要求
9.2.3  移動視頻的處理能力需求
9.3  SDR基帶處理——實現(xiàn)上的困惑
9.3.1  常規(guī)IC技術(shù)的限制
9.3.2  困難與挑戰(zhàn)
9.4  傳統(tǒng)IC技術(shù)的折中
9.4.1  微處理器和DSP實現(xiàn)的限制
9.4.2  ASIC實現(xiàn)的限制
9.4.3   FPGA實現(xiàn)的限制
9.5  具有軟件可編程能力的硬件
9.5.1  自適應(yīng)計算技術(shù)
9.5.2  ACM實現(xiàn)
9.5.3  自適應(yīng)計算設(shè)計工具
9.6  3G算法所需要的計算效率
9.7  問題分析和測試試驗
9.7.1  CDMA 瑞克（Rake）接收機
9.7.2  FIR和IIR濾波
9.7.3  語音編碼器
9.7.4  多媒體——MPEG-4實現(xiàn)
9.8  結(jié)論
9.9  4G展望
參考文獻
第四部分  軟件技術(shù)
第10章  軟件無線電中的軟件工程：在MIT和Vanu公司的實踐
10.1  Vanu系統(tǒng)綜述
10.1.1  典型實現(xiàn)
10.1.2  與其他軟件無線電的差異
10.1.3  摩爾法則的影響
10.1.4  對摩爾法則的開發(fā)
10.1.5  通用數(shù)據(jù)通路
10.1.6  時序脫鉤
10.2  商用PC硬件
10.3  信號處理軟件
10.3.1  數(shù)據(jù)拉動
10.3.2  把每一信號處理段都作為對象
10.3.3  數(shù)據(jù)流抽象
10.3.4  帶外通信
10.4  控制軟件
10.4.1  代碼生成
10.4.2  無線電描述語言
10.5  性能
10.6  將來的方向
致謝
參考文獻
第11章  移動終端的軟件下載
11.1  為何需要軟件下載
11.1.1  軟件重構(gòu)
11.1.2  軟件下載終端
11.1.3  下載新的空中接口
11.2  軟件無線電的空中下載技術(shù)
11.2.1  粒度
11.2.2  組件通信與綁定
11.2.3  內(nèi)容的作用
11.2.4  安裝
11.2.5  異常情況的考慮
11.2.6  版本管理
11.3  下載的標準
11.3.1  移動標準——2G/3G 蜂窩標準
11.3.2  軟件標準
11.4  無縫升級
11.5  下載的安全性
11.5.1  應(yīng)用軟件的安全下載
11.5.2  直接可運行軟件的安全下載
11.6  下載的軟件體系結(jié)構(gòu)
11.7  軟件下載的今天——數(shù)字電視
11.8  對“On the Fly”的“隔空”重構(gòu)：一個實際例子
11.8.1  體系結(jié)構(gòu)
11.8.2  基本操作序列
11.8.3  重構(gòu)示例
11.8.4  重構(gòu)管理器
11.8.5  重構(gòu)流程
11.8.6  未來軟件無線電下載的應(yīng)用
致謝
參考資料
第12章  軟件無線電的協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)問題
12.1  協(xié)議棧：SAP與重構(gòu)
12.1.1  服務(wù)提供與服務(wù)訪問點
12.1.2  協(xié)議構(gòu)成和重構(gòu)
12.1.3  接口與SAP
12.2  協(xié)議棧重構(gòu)的方法
12.2.1  協(xié)議和協(xié)議棧
12.2.2  模塊化方法：自適應(yīng)、可組合和可重構(gòu)的協(xié)議
12.2.3  主動網(wǎng)絡(luò)
12.3  重構(gòu)的管理和控制
12.3.1  重構(gòu)管理的范圍
12.3.2  管理體系結(jié)構(gòu)的需求
12.3.3  管理體系結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)
12.4  軟件無線電的網(wǎng)絡(luò)支撐
12.4.1  網(wǎng)絡(luò)接入和連接通道
12.4.2  引導(dǎo)通道
12.4.3  全局或通用控制通道
12.4.4  網(wǎng)絡(luò)的無縫互連
12.5  結(jié)論
參考文獻
第13章  波形描述語言
13.1  表達需求的難題
13.2  WDL概述
13.2.1  分解
13.2.2  通信
13.2.3  影響
13.2.4  層次圖
13.3  FM3TR實例
13.3.1  協(xié)議層次
13.3.2  物理層模塊
13.3.3  物理層的有限狀態(tài)機
13.3.4  話音和數(shù)據(jù)有限狀態(tài)機
13.3.5  跳頻調(diào)制器
13.3.6  跳頻波形
13.3.7  上升調(diào)制器
13.3.8  小結(jié)
13.4  實現(xiàn)上的細化
13.4.1  傳統(tǒng)的開發(fā)過程
13.4.2  細化過程
13.4.3  自動化
13.4.4  參考模型
13.4.5  目標環(huán)境
13.5  WDL細節(jié)
13.5.1  類型抽象
13.5.2  調(diào)度抽象
13.5.3  統(tǒng)一調(diào)度模型
13.5.4  葉實體需求規(guī)格
13.6  一個實際的WDL支撐環(huán)境
13.7  結(jié)論
致謝
參考文獻