基于XSRP软件无线电平台的案例
基于软件无线电的通信实验平台的设计与开发
基于软件无线电的通信实验平台的设计与开发自无线通信实现以来,无线通信技术日新月异。
第二代主流的移动通信技术包括欧洲技术标准GSM和美国技术标准CDMA,第三代主流的移动通信技术包括三种技术标准:WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。
然而令人遗憾的是,无论是第二代通信技术还是第三代通信技术,彼此互通性较差,其互不兼容,这就给不同体系内的用户通信带来很大的不便。
软件无线电的提出,为解决这种矛盾提供了一个可行的解决方案。
软件无线电希望构造一个标准化、模块化、开放性的硬件平台,不同的通信体制根据用户的需求,以软件的形式,通过空中接口加载到硬件平台上,实现不同通信体制的兼容。
本论文在研读了大量的文献、参考相关设计的基础上,依据软件无线电的思想,以DSP+CPLD为硬件平台构架,面向高校实验室和相关研究单位,设计了基于软件无线电的数字信号处理的平台,并基于该平台开发出了窄带CDMA反向链路中数字信号处理的相关实验。
DSP作为核心CPU,完成数据采集和算法运算;CPLD作为外围电路的接口控制电路,提供地址分配和控制信号。
本论文主要完成了硬件电路的方案设计、硬件电路设计、硬件电路调试和基于窄带CDMA反向链路中业务信道数字信号处理算法的实现。
在论文中,给出了硬件电路设计的具体电路图、设计参数、接口控制代码、硬件电路调试结果、窄带CDMA反向链路数字信号处理重要算法实现的程序流程图和运行结果。
该平台可以作为移动通信专用的教学实验设备,方便地演示CDMA相关数字信号处理算法;亦可以作为通用、开放的实验平台,使用者不仅在该平台上学习数字信号处理器和可编程逻辑器件的使用,并在此基础上开发出各类算法,完成相关研究。
软件无线电的概念在不断的延伸,实现方式在不断的更新和进步,它为通信技术的发展和融合提供了有效的解决方案。
产出导向软件无线电实验教学方案
产出导向软件无线电实验教学方案杨杨 饶文贵*中南民族大学 湖北武汉 430074摘要：产出导向教育 （Outcome-based Education，OBE）理念受到了工科教育界的高度重视。
软件无线电是一种新型的无线电体系结构，通过硬件和软件的结合使无线网络和用户终端具有可重配置能力，契合当前电子信息产业模块化、软件化的发展趋势，适合培养具备解决复杂工程问题的学生，在基于OBE理念的实验教学过程中可以发挥独特的优势。
利用软件无线电平台设计的培养无线电工程师的实验方案包括：实验实施、考核评价机制、持续改进机制。
所涉及的方案按照以学生为中心的原则，遵循OBE教育理念，可以由浅入深地达到培养学生解决复杂工程问题的目的。
关键词：产出导向教育 软件无线电 实验教学 方案改进中图分类号：G64文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2024)03-0158-04 Experimental Teaching Programs for Software-Defined RadioBased on Output-Based EducationYANG Yang RAO Wengui*Central South University for Nationalities, Wuhan, Hubei Province, 430074 ChinaAbstract:The concept of output-based education (OBE) has received high attention from the field of engineering education. Software-defined radio is a new type of radio architecture that combines hardware and software to en‐able wireless networks and user terminals to have reconfigurable capabilities. It is in line with the current modular and software development trend of the electronic information industry and is suitable for cultivating students who can solve complex engineering problems, and it can play a unique advantage in the experimental teaching process based on the OBE concept. The experimental plan designed by using software sdefined radio platforms for training radio engineers includes: experimental implementation, the assessment and evaluation mechanism and the continu‐ous improvement mechanism. The plan is based on the student-centered principle and follows the OBE concept, which can achieve the purpose of cultivating students to solve complex engineering problems from shallow to deep. Key Words: Outcome-based education; Software-defined radio; Experimental teaching; Program improvement近年来，人工智能技术的崛起使产业自动化的程度达到了一个前所未有的高度。
基于树莓派的软件无线电平台在无线通信实验教学中的应用
的实验室进行实验，教学灵活性较差。本文提出并实 现了基于树莓派的软件无线电平台。该平台将体积小、成 本低的树莓派与编程简单、直 观 的 S i m u l i n k 软件相结 合 ，省去了学生熟悉硬件编程语言和研究底层硬件结 构的时间，使树莓派在通信专业课堂教学的应用成为可 能 ，还 实 现 了 “口袋实验室”这一实验教学新模式[54]。
在 “教学以学生为本”的理念引导下，我校通信 工 程 专 业 在 实 验 教 学 改 革 中 引 人 了 基 于 树 莓 派 的 “口 袋实验室”。以 “无线通信技术”实验课程为例，该课 程面向我校信息科学与丁程学院2 0 1 6 级通信工程专 业 两 个 班 共 7 1 名学 生 ，每两名学生配置一套树莓派
关 键 词 ：实 验 教 学 ；新 工 科 ；树莓派
中 图 分 类 号 ：TN92; G642
文献标识码： A
文 章 编 号 ：1002-4956(2021)05-0213-04
Application of raspberry pie-based software radio platform in wireless communication experimental teaching
D P S K 解调采用非相干解调。使 用 S i m u l i n k 实现 非相干解调的程序如图3 所 示 ，S i m u l i n k 的树莓派硬 件支持包将该程序自动生成树莓派可执行的文件，并 加载到树莓派中运行。信道译码使用目前在第五代
4B 开发板及工具箱，学生以合作形式完成实验课程的 学 习 。基于树莓派的软件无线电平台在实验课程体系 中的创新体现在如下方面。
( 1 ) 丰富教学手段。利用该平台辅助课堂教学， 教 师 可 把 “实验室”搬到课堂上，课上可实时通过实 验演示帮助学生加深对理论知识的理解，S i m u l i n k 程 序与无线通信理论框图直观对应，便于教师讲解，丰 富了教学方式和手段。
一种基于软件无线电的通用信号处理平台的设计
一种基于软件无线电的通用信号处理平台的设计随着无线通信的迅猛发展,科技水平的不断提高,人们对无线通
信收发机提出了越来越高的要求。
现代世界是一个信息时代,信息的传输可以是无线也可以是有线。
而无线通信技术凭借其成本低,携带方便,无需布线的优势快速进入到许多领域。
为了适应市场需求,满足用户需要,各种技术应运而生。
高质量,宽带化是其共同的目标,通信频率也越来越高。
所谓软件无线电,是指构造一个具有标准化,模块化,开放性的硬件平台,将各种功能用软件来完成,同时使宽带A/D转换
器尽可能靠近天线,以充分实现数字化,提高可编程性。
软件无线电的最终目的就是要使通信系统摆脱硬件系统结构的束缚,通过软件实现各种功能。
本文的基本思想是基于一套通用硬件平台,将尽可能多的无线通信功能用软件来实现,使得通信系统具有高度灵活性和最大的适应能力,以满足现代通信对互连互通、多模式等的要求。
尤其是在军事通信领域,研制新一代的具有软件无线电功能的通信电台是解决高科技条件下协同作战通信的有效措施。
基于FPGA的软件无线电接收机硬件平台的设计
基于FPGA的软件无线电接收机硬件平台的设计课题研究背景及意义：软件无线电技术最早是由军事通信发展而来的。
其概念最早起源于20世纪70年代末美军对VHF频段多模式无线电系统的开发。
一直以来军用无线设备都是针对某些特定用途而设计。
由于它们的发射单元和接受单元在射频载波频率、波形结构和调制方式的不统一，所以形成了军事无线装备系列多、互通差、协同难的局面很难适应未来海、陆、空一体化作战的要求[1]。
理想的军用通信系统一方面应该满足其调制模式、信道带宽和语音编码类型灵活可变的特点，另一方面还可以根据具体的工作环境较易地对系统参数进行重新配置，工作环境包括信道的传输特性等。
这样的系统能够有效阻止敌方的截获在战争的环境下具有很强的优势。
所以在军用无线电中采用软件无线电的优势就显而易见。
软件无线电在民用无线通信领域方面也有很强的需求。
20世纪80年代我国引入模拟制TACS系统(1G)，90年代初引进数字制的GSM和CDMA系统(2G)，到现在使用的3G，在不久的将来又将步入4G时代。
随着通信服务质量的日趋提高，通信系统的升级换代的速度是惊人的[2]。
如果采用硬件的直接替换而实现系统的更新换代，这将要牺牲巨大的经济成本。
如果现有的通信系统的基础硬件建立在软件无线电原理的基础上，那么随着服务质量和性能要求的不断提高现在乃至将来系统在更新换代的成本将会大幅度降低。
当前无线通信系统繁多，由于各种不同通信系统的工作频段、调制方式、波形结构、通信协议等原理、结构上存在差异，极大限制了不同系统之间的互通，这些系统间的互不兼容给通信带来极大的不便。
传统以硬件为主的通信体制已无法解决这一问题，这种情况下，1992年5月，MILTRE公司的Joseph Mitola提出了软件无线电技术，它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，强调以开放性的最简硬件为通用平台，尽可能用可升级、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，极大的增强了各个不同系统间的互通性和兼容性。
基于软件无线电的教学实验平台设计与实现
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２ Ｄ ｐ ｒ ｎ ｆＯ ｔ ｓａ ｄ Ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｇｎ ｅｉｇ Ｏｒｎ ｎ ｅＥ ｇｎ ｅｉｇＣ ｌ ｇ ， ｈｊ ｚ ｕ ｎ ５ ０ ３， ｈｎ ） ． ｅ ａｔ ｔ ｐｉ ｎ ｌｃｒｎｃＥｎ ｉｅ ｒ ， ｄ ａ ｃ ｎ ｉｅ ｒｎ ｏｌ ｅ Ｓ ｉａ ｈ ａ ｇ０ ０ ０ Ｃ ｉａ ｍｅ ｏ ｃ ｎ ｅ ｉ
ｓ ｆｗａ ｅ ｅ ｎ ｉ ｕ ｅ ｔｏ ｓ， ｎ ａ ｎｓ ｓｇ ａ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｔ ｒ ｍ ｓ ｅ ｔ ｌｐ ｉ ｔ ｆｓ ｇ ａ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｉ ｅ ｌ ｔｍｅ ｏ ｅ ｒｒ ａ — ｏ ｔ ｒ ｏ ｆ ｒ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ｇ ｉ ｉ ｎ ｌｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｆｏ ｅ ｓ ｎ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｉ ｎ ｌｐ ｏ ｅ ｓ ｎ ｎ ｒ ａ — ｉ ｒ ｎ ａ ｅ ｌ ｇ ｃ ａ
软 件 ．用 户 可 通 过 显 示 控 制 终 端 操 作 ， 据 预 设 实 验 项 目进 行 配 置 ， 现 相 应 型 号 电 台 的 基 本 工 作 过 根 实
程 。该 平 台针对 典型 电台进行软 件 及硬件 设 计 ， 有较 灵 活的 配置和 扩展 能 力 ， 线获取 信号 的功 能一 具 在 定程度 上 解决 了采 集分析 实装 电台信号 的难题 ， 有较 强的 实 际应用效 果 。
Ｄｅ ｉｎ ａ ｄ Ｉ ｌｍｅ ｔ ｔ ｎ ｆ ｒＴ ａ ｈｎ ｘ ｅ ｉ ｎ ｌｔ ｒ ｓｇ ｎ ｍｐｅ ｎ ａ ｉ ｏ ｅ ｃ ｉｇ Ｅ ｐ ｒ ｏ ｍｅ ｔＰ ａ ｆ ｍ Ｏ
基于Hack RF的软件无线电平台在通信实践教学中的应用
物联网技术 2022年 / 第4期1180 引 言通信原理是通信类专业的核心基础课程，对学生专业知识体系的建立具有重要意义。
通信实践教学作为理论教学的重要补充和支撑，能够帮助学生更好地理解重要的结论和概念。
在传统的通信实践教学中，实验平台多使用通信原理实验箱，该模式的实践教学多为验证性实验，实验内容固定、项目可拓展性差、学生参与性不强，导致教学效果不理想[1-2]。
软件无线电（Software Defined Radio, SDR ）是一种在不改变硬件设计的情况下，通过改变软体的部署实现不同通信方式的无线通信架构。
该思想于1992年由Joseph Mitola 博士第一次提出，SDR 在军事领域和移动通信领域得到迅速发展。
随着软件无线电平台通用外设（Hack RF 、USRP 等）的产生，SDR 成为一种可行的通信课程实践教学资源[3-4]。
鉴于软件无线电的优点，笔者将SDR 引入通信实践教学中。
学生通过完成相关实验，可深入理解通信系统中信息处理的过程，了解信道参数对系统的影响，并能亲自体验无线数据收发的乐趣。
学生还能掌握软件无线电设计方法，以本实验平台为基础，拓展新的通信实验项目。
1 教学平台介绍基于Hack RF 的软件无线电教学平台由Hack RF 和计算机构成，如图1所示。
平台中，Hack RF 开发板需要两块，其中一块作为发射模块，另一块作为接收模块；计算机需安装Linux 系统和GNU Radio 程序。
软件无线电教学平台如 图1所示。
图1 软件无线电教学平台1.1 软件平台GNU RadioGNU Radio 是一个开源的无线电软件平台，由C++语言和Python 语言混合编写而成。
C++的实时性好、效率高，被用于编写信号处理模块，如信号的调制和解调模块、信道的编码和译码模块以及虚拟仪表模块等；Python 是一种语法简单而且完全面向对象的新型脚本语言，它被用于连接由C++编译而成的信号处理模块。
基于软件无线电的通信工程专业实训平台构建
基于软件无线电的通信工程专业实训平台构建随着科技的进步和全球信息化的迅猛推行，通信工程专业成为了现代社会中不行或缺的一部分。
为了满足同砚对于通信工程实践能力的培育需求，建立一套有效的实训平台分外重要。
在现代通信领域中，软件无线电技术的广泛应用使得基于软件无线电的通信工程专业实训平台成为了一种抱负的选择。
起首，我们来看一下软件无线电技术的定义和优势。
软件无线电技术是指利用软件定义无线电设备和系统进行通信的技术。
相较于传统硬件无线电技术，软件无线电技术具有以下几个优势。
起首，软件无线电技术具有灵活性强的特点。
通过对软件进行编程和配置，可以实现不同通信协议的切换，并能够适应不同的通信场景。
其次，软件无线电技术具有高集成度和可重配置性。
通过软件无线电设备，可以实现不同通信模块的集成，并能够依据需求进行灵活配置和调整。
最后，软件无线电技术具有良好的扩展性和兼容性。
通过软件无线电设备，可以快速响应新的通信需求，实现系统的快速升级和扩展。
基于软件无线电的通信工程专业实训平台的构建，可以从以下几个方面展开。
起首，需要确定实训平台的目标和需求。
通过与通信行业的企业和机构进行合作，了解当前通信技术的进步趋势和实际需求，从而确定实训平台的功能和性能要求。
其次，需要选择合适的软件无线电平台和软件定义无线电设备。
目前，市场上有许多著名的软件无线电平台，如GNU Radio和USRP等，可以依据实训平台的需求进行选择。
结合实际的教学环境和资源状况，可以确定所需要的软件定义无线电设备的数量和配置。
接下来，需要设计和搭建实训平台的相关软硬件环境。
在软件方面，需要进行软件开发和编程，以实现不同通信协议的切换和配置；在硬件方面，需要进行相关设备的安装和配置，以确保实训平台的稳定运行。
此外，还可以结合虚拟化技术，构建虚拟实训平台，为同砚提供更为灵活和便捷的实训环境。
在实训过程中，可以将实际的通信场景和问题引入到实训平台中。
通过模拟和仿真的方法，让同砚能够接触和解决真实的通信问题，提高他们的实践能力和解决问题的能力。
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GSM终端物理层协议实现
GSM终端物理层包括信源编解码，信道编码，信道交织与解交织，GMSK调制与解调等多个过程。项目提供GMSK调制与解调模块以外的其它模块，学生需要学习GMSK调制与解调过程的原理并用MATLAB实现该模块，从而构成一个完整的GSM终端物理层链路。
先通过MATLAB仿真，再通过XSRP软件无线电平台进行软硬件联调，实现一个真实的通信系统
3
OFDM调制解调系统设计
在XSRP软件无线电平台上实现一个真实的OFDM调制解调系统，包括数据调制（含64QAM、16QAM和QPSK三种方式）、IFFT变换、上变频载波调制、RF发射、RF接收、下变频载波提取、低通滤波、FFT变换和数据解调等过程
先通过MATLAB仿真，再通过XSRP软件无线电平台进行软硬件联调，实现一个真实的通信系统
4
CDMA移动通信系统设计
在XSRP软件无线电平台上实现一个简单的CDMA移动通信系统，包括信源生成、QPSK调制、扩频、载波调制、RF发射、RF接收、载波提取、低通滤波、解扩、QPSK解调和检错等过程
先通过MATLAB仿真，再通过XSRP软件无线电平台进行软硬件联调，实现一个真实的通信系统案例序号项目名称项目简介
说明
1
QPSK无线传输系统设计
在XSRP软件无线电平台上实现一个简单的QPSK无线传输系统，包括信源生成、添加参考信号、QPSK调制、载波调制、RF发射、RF接收、信号定位、载波解调、QPSK解调和信源数据比较等部分
先通过MATLAB仿真，再通过XSRP软件无线电平台进行软硬件联调，实现一个真实的通信系统