sdr软件无线电接收机

高考历史、文综历史专题复习【全部完成】

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武汉理工大学 硕士学位论文
基于DSP的软件无线电接收机研究和实 姓名:甘泉 申请学位级别:硕士 专业:通信与信息系统 指导教师:陈永泰 20050601
武汉理工大学硕士学位论文
中文摘要
以现代通信理论为基础,以数字信号处理为核心,以微电子技术为支撑的 软件无线电(Software
Defined
Radio)自从1
年由
提出以来,,在最
近几年取得了引人注目的进展,引起了包括.9军92事通信J,eo个M人ito移la动通信,微电子 以及计算机等电子领域的巨大关注和广泛兴趣.人们普遍认为软件无线电将使 无线通信,甚至整个无线电领域产生重大变革,并由此推动电子信息技术的快 速发展,最终在全世界范围内形成巨大的软件无线电产业市场,产生巨大的经 济效益,推动社会和技术的进步. 软件无线电突破了传统的无线电台以功能单一,可扩展性差的硬件为核心 的设计局限性,强调以开发性的最简单硬件为通用平台,尽可能地用可升级, 可重配置的应用软件来实现各种无线电功能的设计新思路.用户在同一硬件平 台上可以通过配置不同的应用软件来满足不同时期,不同使用环境的不

1 绪论

1.1 软件无线电技术简介

软件无线电，又称为软件定义无线电，是一种既能兼容多种通信制式的无线通信设

备，也能满足个性化通信需求的无线通信体系结构和技术。

软件无线电可以将多种硬件单元和软件模块集成在一个物理平台上，通过软硬件的

可重构过程，实现多频段、多模块之间的切换，完成无线通信系统的各种功能。它了克

服了传统无线电以硬件为核心的设计局限性，增加了系统的灵活性，加快了产品的研发

周期，所以它一经提出就受到了广泛的关注。

软件无线电的概念是美国MITRE 公司的首席科学家Jeo Mitola在1992年提出的,

当初是指宽频段、支持多种通信制式的无线电台。现在，软件无线电是指将模块化、标

准化、通用化的硬件单元以总线或交换方式连接起来构成通用平台，通过这个平台实现

多种无线通信功能的一种开放的体系结构和技术。

按照软件无线电的基本要求，一个理想的软件无线电系统应该是完全数字化的系统，

即从天线接收下来的信号，直接进行模数变换（ADC），随后的处理均在数字域内通过

配置软件来完成，这样就极大地提高了系统功能的灵活性。

软件无线电的技术优势有：（1）灵活性。软件无线电可以通过增加软件模块，很

容易地增加新的功能。（2）开放性。软件无线电采用标准化、模块化的结构，其硬

中国科学技术大学毕业论文

致 谢

本文从拟定题目到定稿，历时三个月。在本论文完成之际，首先要向我的导师王建宇老师致以诚挚的谢意。王老师学识渊博、治学严谨、待人平易近人，给了我许许多多的帮助和关怀。

其次，我要感谢在上海技术物理所的师兄张雷、邓江平、易炯，他们细心指导我的学习与研究，并协助完成了论文所涉及的相关研究实验。在毕业设计之外，也在其它各方面给与我无私的帮助和教诲，让我受益匪浅。

还要感谢我的母校中国科技技术大学对我这四年以来的培养，以及在大学中与我朝夕相处的同学朋友。我们的友谊，我将永生难忘。

最后我要感谢我的爸爸妈妈，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。

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中国科学技术大学毕业论文

目 录

目 录.............................................................................................................................. 2

摘 要................................................................................

RTL-SDR2832无线电组建安装调试全教程

硬件选择

1.此款没有短波段（25MHZ-1760MHZ）

2. 0.1MHz-1.7GHz TCXO 温补高稳定全波段软件接收机（推荐）

安装驱动

第一步，插入 RTL-SDR 软件无线电接收机，

1. xp提示发现新硬件，是否自动安装驱动，选择否。

2. windows 7 提示发现新硬件，同时自动搜索驱动，点取消。

第二步，安装Zadig驱动。

1.xp系统安装zadig-xp；（注意：如果软件打不开，请安装微软的net 3.5

（百度搜NET 3.5）

2. 其他Windows版本（WIN7，WIN8，WIN10）安装zadig_win8（可能需要禁用数字签名）

安装驱动时请关闭360杀毒、安全卫士等软件

如果系统是WIN10，也可能显示”RTL2832UHIDIR”, 选中，点Replace Driver。

1.运行zading，单击 options，选择 list all devices ，在下拉列表里选择 bulk-in，interface（interface0），绿色箭头右边默认 winusb ，然后单击instatll driver 。

2.检查驱动是否安装完成。桌面上右击我的电脑，单击管理，在左边的

接收机要求指标大致为：噪声系数,灵敏度，线性度，动态范

围，内部杂散等。

接收机大致原理图如下：

滤波器 低噪放滤波器 中频滤波 中频放大 本振滤波 带通滤波器：(抑制杂散，减小本振泄漏对天线与系统电路产生的相应)

LNA:在线性恶化的前提下提供一定增益，以抑制后续电路的噪声（要求低噪声

系数，合适的增益，高的三阶互调截点以及低的功耗） 镜像抑制滤波器：

MIXER:是接收机中输入射频信号最强的模块（线性度尤为重要，高的三阶互调截点，同时要求低的噪声系数）

中频滤波器：抑制相邻信道干扰，提高选择性。

接收机的主要结构类型：1.超外差接收机结构

2.零中频接收机 3.镜频抑制接收机 4.低中频接收机

超外差接收机：

滤波器低噪放混频器中频滤波器A/D本振滤波

超外差接收机结构

超外差将射频输入信号与本地振荡器产生的信号相乘

优点：在低中频上实现相对带宽

RTL-SDR2832无线电组建安装调试全教程

硬件选择

1.此款没有短波段（25MHZ-1760MHZ）

2. 0.1MHz-1.7GHz TCXO 温补高稳定全波段软件接收机（推荐）

安装驱动

第一步，插入 RTL-SDR 软件无线电接收机，

1. xp提示发现新硬件，是否自动安装驱动，选择否。

2. windows 7 提示发现新硬件，同时自动搜索驱动，点取消。

第二步，安装Zadig驱动。

1.xp系统安装zadig-xp；（注意：如果软件打不开，请安装微软的net 3.5

（百度搜NET 3.5）

2. 其他Windows版本（WIN7，WIN8，WIN10）安装zadig_win8（可能需要禁用数字签名）

安装驱动时请关闭360杀毒、安全卫士等软件

如果系统是WIN10，也可能显示”RTL2832UHIDIR”, 选中，点Replace Driver。

1.运行zading，单击 options，选择 list all devices ，在下拉列表里选择 bulk-in，interface（interface0），绿色箭头右边默认 winusb ，然后单击instatll driver 。

2.检查驱动是否安装完成。桌面上右击我的电脑，单击管理，在左边的

[1]我国现行法律体系中专门针对无线电管理的最高法律文件及其立法机关是： 中华人民共和国无线电管理条例，国务院和中央军委

[2]我国现行法律体系中专门针对业余无线电台管理的最高法律文件及其立法机关是：

[A]业余无线电台管理办法，工业和信息化部

[3]我国的无线电主管部门是： [A]各级无线电管理机构

[4]我国依法负责对业余无线电台实施监督管理的机构是： [A]国家无线电管理机构和地方无线电管理机构

[5]《业余无线电台管理办法》所说的“地方无线电管理机构”指的是： [A]省、自治区、直辖市无线电管理机构

[6]国家鼓励和支持业余无线电台开展下列活动：

[A]无线电通信技术研究、普及活动以及突发重大自然灾害等紧急情况下的应急通信活动

7]关于业余电台管理的正确说法是：

[A]依法设置的业余无线电台受国家法律保护

[8]无线电频率的使用必须得到各级无线电管理机构的批准，基本依据是“无线电频谱资源属于国家所有”，出自于下列法律：

[A]中华人民共和国物权法

[9]我国对无线电管理术语“业余业务”、“卫星业余业务”和“业余无线电台”做出具体定义的法规文件是

[A]中华人民共和国无线电频率划分规定

[10]业余电台的法定用途为

引言

软件无线电突破了传统的无线电台以功能单一、可扩展性差的硬件为核心的设计局限，强调以开放性最简硬件为通用平台，尽可能地使用可升级、可重配置的应用软件来实现各种无线电功能。用户在同一硬件平台上可以通过配置不同的应用软件来满足不同时间、不同环

境下的不同功能需求，具有很强的灵活性和开放性。

DSP(数字信号处理器)凭着灵活性、精确性、稳定性、可重复性、体积小、功耗小、易于大规模集成，特别是可编程性和易于实现自适应处理等特点，给数字信号处理带来了巨大

的发展机遇。 基于上述优点，用DSP实现基于软件无线电技术的基频发射机，不仅降低了产品的成本，减小了设备体积，满足系统的需要，而且随着DSP处理速度的不断提高，可将内插等复杂运算集成到DSP中，完全由软件实现，比现有的单芯片发射机具有_更大的灵活性和可控性。

在资源充足条件下，可以实现多通道信道化。

1 理论基础 1.1 正交变换理论

正交变换分解在信号处理中有着极其重要的作用，是软件无线电的基础理论之一。由于希尔伯特(Hilbert)变换可以提供90°的相位变化而不改变频谱分量的幅度，即对信号进行

希尔伯特变换就相当于对该信号进行正交移相，使它成为自身的正交对。

RAKE 接收机可以有效降低误码率，克服多径效应，是一种有效的多径分集方式，通过仿真可知，采用三种合并方式都能提高其性能，其中，最大比值合并方式最有效。

移动通信系统中，移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域，信号的传播过程中，受地面或水面反射和大气折射的影响，会产生多个经过不同路径到达接收机的信号，通过矢量叠加后合成时变信号，这种现象称作多径效应。对于移动通信来说，恶劣的信道特性是不可回避的问题，陆地无线移动信道中信号强度的骤然降低（衰落）是经常发生的，衰落深度可达30 d B。

要在这样的传播条件下保持可以接受的传输质量，就必须采用各种技术措施来抵消衰落的不利影响。对模拟移动通信系统来说，多径效应引起接收信号的幅度发生变化；对于数字移动通信系统来说，多径效应引起脉冲信号的时延扩展，时延扩展将引起码间串扰（ISI），严重影响数字信号的传输质量

在移动通信中多径衰落以瑞利（Rayleigh）衰落为主，他是移动台在移动中受到不同路径来的同一信号源的折射或反射等信号所产生，他的变化是随机的，因此只能用统计或概率 的观点来定量描述。 RAKE 接收机基本原理

一般的分集技术把多径信号作为干扰来处理，而RAKE 接收机变害为利，利用多径现象来

认知无线电(Cognitive Radio,CR)的学习能力是使它从概念走向实际应用的真正原因。有了足够的人工智能，它就可能通过吸取过去的经验来对实际的情况进行实时响应，过去的经验包括对死区、干扰和使用模式等的了解。这样，CR有可能赋予无线电设备根据频带可用性、位置和过去的经验来自主确定采用哪个频带的功能。随着许多CR相关研究的展开，对CR技术存在多种不同的认识。最典型的一类是围绕Mitolo博士提出的基于机器学习和模式推理的认知循环模型来展开研究，他们强调软件定义无线电(Software Defined Radio，SDR)是CR实现的理想平台。

针对CR研究中存在的多种描述，美国FCC提出了CR的一个相当简化的版本。他们在FCC-03322中建议任何具有自适应频谱意识的无线电都应该被称为认知无线电CR。FCC更确切地把CR定义为基于与操作环境的交互能动态改变其发射机参数的无线电，其具有环境感知和传输参数自我修改的功能。CR是一种新型无线电，它能够在宽频带上可靠地感知频谱环境，探测合法的授权用户(主用户)的出现，能自适应地占用即时可用的本地频谱，同时在整个通信过程中不给主用户带来有害干扰。无线电环境中的无线信道和干扰是随时间变化的