飞机上的无线电传输距离
飞机上的无线电传输距离
其实飞机，尤其是军用飞机的通信方式是多样的，如果原始的通讯手段，在跨境飞行时，在我方本土高频雷达能够探测的范围内可以使用超短波和微波通讯，不需要中继台直接和本土的导航站联系。如果飞过地平线，我本土雷达不能探测，也就是直线通信不能使用后，可以改用短波通讯，短波通讯在电离层有反射作用，可以使电离层将飞机的短波信号反射到我国本土，由接收站收到后转给飞空中心。由于短波通讯带宽窄，传输不稳定，大数据的传输存在障碍。还可以由我国在境外设的基地作为中继站通过卫星转回国内。还有一种方式就是通过装有卫星通信天线的指挥机将集群的信号直接发给卫星转给国内。理论上超短波以后的波段都是直线传播，所以，视线范围内只要功率允许，上亿公里都是可以的，只要发射机功率足够大。但是飞过地平线以后就进入盲区了。需要中继或者改用短波，短波只要一瓦的功率就有可能和美洲大陆的无线电台取得连系，主要看天气，看电离层的状态。
无线电传输距离的计算方法
电压驻波比（VSWR）是射频技术中最常用的参数，用来衡量部件之间的匹配是否良好。当业余无线电爱好者进行联络时，当然首先会想到测量一下天线系统的驻波比是否接近1:1，
IT168 资讯】只有阻抗完全匹配，才能达到最大功率传输。这在高频更重要！发射机、传输电缆（馈线）、天线阻抗都关系到功率的传输。驻波比就是表示馈线与天线匹配情形。
只有阻抗完全匹配，才能达到最大功率传输。这在高频更重要！发射机、传输电缆（馈线）、天线阻抗都关系到功率的传输。驻波比就是表示馈线与天线匹配情形。
不匹配时，发射机发射的电波将有一部分反射回来，在馈线中产生反射波，反射波到达发射机，最终产生为热量消耗掉。接收时，也会因为不匹配，造成接收信号不好。
如下图，前进波（发射波）与反射波以相反方向进行。
完全匹配，将不产生反射波，这样，在馈线里各点的电压振幅是恒定的，如下图中左部分（a），不匹配时，在馈线里产生下图右方的电压波形，这驻留在馈线里的电压波形就叫做驻波。
驻波比（SWR）的S值的计算公式为下图：
当然还有其它的驻波比计算方法，不过计算结果是一样的。
驻波比越高，表示阻抗越不匹配，业余玩家，做到驻波比小于1.5就算可以了。
最后提醒一点，天线的好坏不能单看驻波比，现在大家如此迷信驻波比的原因很简单，就是因为驻波表好便宜、好买。不要因为天线驻波比很低就觉得一切OK，多研究天线的其它特性（如方向性）才是真正的乐趣。
很多时候，需要预估自己的无线究竟能传输多远距离，来粗略评估产品是否能够达到实用的水平。下面大致给出无线在自由空间传播距离的计算公式。自由空间指天线周围附近为无限大真空环境，是理想的环境。无线电波在传播中，能量不会被其他物体吸收、反射、衍射。自由空间中无线通信距离与发射功率，接收灵敏度，工作频率有关。
自由空间无线电波传播的损耗为：
Loss=32.44+20lgd+20lgf
Loss—传播损耗，单位dB;d—距离，单位km;f—工作频率，单位MHz。
例如：工作频率在2.4GHz，发射功率为0dBm（1mw），接收灵敏度为-70dBm的蓝牙系统在自由空间的传播距离：
通过发射功率0dBm，接收灵敏度为-70dBm，得到loss为70dB，再由公式计算d=31.6m，在理想环境下传输距离是约31.6m，不过实际上由于大气和系统周围的物体对无线电波的吸收，反射，衍射以及干扰等造成一些损耗，从而实际距离会低于这个值。如果环境造成的损耗为10dB的话，那么距离只有10m。因此做蓝牙系统，如果仅仅达到标准的话，是很难达到10m的。
如何来增加无线通信距离呢？
在固定的频率条件下，影响通信距离的因素有：发射功率、接收灵敏度、传播损耗、天线增益等。对于系统设计者，周围环境对电波的吸收，多径干扰，传播损耗等是无法改变，但是可以优化发射功率、接收灵敏度和天线等。一般设计者在增加传输距离的时候，往往会首先想到增加发射功率和接收灵敏度，但是增加发射功率会导致如下问题：1.增加功耗；2.增加系统复杂性和成本；3.可能导致发射器饱和失真，产生谐波，降低信噪比。因此有时提高发射功率并不能提升距离，反倒出现距离变近，性能变差的现象；增加接受灵敏度也会造成系统复杂性和成本上升，不过在优化系统在RF receiver路径上的插入损耗和match来提升接收灵敏度也是一个不错的办法。不过在不改变系统本身来改善天线也是一个很好的方法，可以选用高增益的天线，可以明显的增加传输距离。
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无线传输距离和发射功率以及频率的关系
无线传输距离和发射功率以及频率的关系 功率灵敏度（dBm dBmV dBuV） dBm=10log(Pout/1mW)，其中Pout是以mW为单位的功率值 dBmV=20log(Vout /1mV)，其中Vout是以mV为单位的电压值 dBuV=20log(Vout /1uV)，其中Vout是以uV为单位的电压值 换算关系： Pout＝Vout×Vout/R dBmV=10log(R/0.001)+dBm，R为负载阻抗 dBuV=60+dBmV 应用举例 无线通信距离的计算 这里给出自由空间传播时的无线通信距离的计算方法：所谓自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。 通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关。 [Lfs](dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz) 式中Lfs为传输损耗，d为传输距离，频率的单位以MHz计算。 由上式可见，自由空间中电波传播损耗（亦称衰减）只与工作频率f和传播距离d有关，当f或d增大一倍时，［Lfs］将分别增加6dB. 下面的公式说明在自由空间下电波传播的损耗 Los = 32.44 + 20lg d(Km) + 20lg f(MHz) Los 是传播损耗，单位为dB，d是距离，单位是Km，f是工作频率，单位是MHz 下面举例说明一个工作频率为433.92MHz，发射功率为＋10dBm(10mW)，接收灵敏度为-105dBm的系统在自由空间的传播距离：
1. 由发射功率+10dBm，接收灵敏度为-105dBm Los = 115dB（10dBm-Los=-105dBm =>Los=115dB） 2. 由Los、f 计算得出d =30公里 （Solve[ 115==32.44+20Log10[x]+20Log10[433.92],x] {{x 30.945}}） 这是理想状况下的传输距离，实际的应用中是会低于该值，这是因为无线通信要受到各种外界因素的影响，如大气、阻挡物、多径等造成的损耗，将上述损耗的参考值计入上式中，即可计算出近似通信距离。 假定大气、遮挡等造成的损耗为25dB，可以计算得出通信距离为： d =1.7公里 （Solve[90==32.44+20Log10[x]+20Log10[433.92],x] {{x 1.74016}}） 结论: 无线传输损耗每增加6dB, 传送距离减小一倍 无线传输距离测算 很多时候，需要预估自己的无线究竟能传输多远距离，来粗略评估产品是否能够达到实用的水平。下面大致给出无线在自由空间传播距离的计算公式。自由空间指天线周围附近为无限大真空环境，是理想的环境。无线电波在传播中，能量不会被其他物体吸收、反射、衍射。自由空间中无线通信距离与发射功率，接收灵敏度，工作频率有关。 自由空间无线电波传播的损耗为： Loss=32.44+20lgd+20lgf Loss—传播损耗，单位dB;d—距离，单位km;f—工作频率，单位MHz。 例如：工作频率在2.4GHz，发射功率为0dBm（1mw），接收灵敏度为-70dBm的蓝牙系统在自由空间的传播距离：
国家开放大学2020年秋季学期电大《业余无线电入门》考试19
业余无线电爱好者入门培训复习题 第一部分法律、法规、规章须知 01、《中华人民共和国刑法》第二百八十八条——扰乱无线电通信管理秩序罪规定：违反国家规定，擅自设置、使用无线电台（站），或者擅自占用频率，经责令停止使用后拒不停止使用，干扰无线电通信正常进行，造成严重后果的，处（）、（）或者（），并处或者单处（）。 答案：（C） （A）三年以下有期徒刑、拘役、管制、罚款； （B）三年以下有期徒刑、拘押、管制、罚金； （C）三年以下有期徒刑、拘役、管制、罚金； （D）三年以下有期徒刑、拘押、管制、罚款。 02、我国无线电管理的行政法规是： 答案：（B） （A）河北省无线电管理规定； （B）中华人民共和国无线电管理条例； （C）中华人民共和国无线电频率划分规定； （D）业余无线电台管理暂行规定。 03、下列机构、部门中，负责无线电管理的有： 答案：（B、C、D、E） （A）中国无线电运动协会；
（B）中华人民共和国工业和信息化部无线电管理局； （C）河北省无线电管理局； （D）中国人民解放军无线电管理机构； （E）。 04、设置、使用无线电台（站）的单位和个人，必须履行以下程序： 答案：（A、B、D） （A）提出书面申请； （B）办理设台审批手续； （C）加入中国无线电运动协会； （D）领取电台执照。 05、设置、使用无线电台（站），应当具备下列条件： 答案：（A、B、C、E） （A）无线电设备符合国家技术标准； （B）操作人员熟悉无线电管理的有关规定，并具有相应的业务技能和操作资格； （C）设台（站）单位或者个人有相应的管理措施； （D）个人是中国无线电运动协会会员； （E）工作环境安全可靠。 06、因（）和（）需要实行无线电管制时，管制区域内设有无线电发射设备和其他辐射无线电波设备的单位和个人，必须遵守有关管制的规定。 答案：（C）
软件无线电(个人整理)
1. 软件无线电是什么
无线通信在现代通信中占据着极其重要的位置， 几乎任何领域都使用无线通信， 包括有 商业、气象、金融、军事、工业、民用等。我们可从通信系统、调制方式、多址方式等几方 面可看到无线通信系统种类的繁多。 类 别 通信系统 调制方式 多址方式 种 类
卫星通信系统、蜂窝移动通信系统、无线寻呼系统、短波通信系统、 微波通信系统等 AM、FM、LSB、USB、ISB、FSK、PSK、MSK、GMSK、QAM 等 时分多址（TDMA） 、频分多址（ FDMA）和码分多址（CDMA）等
各种通信系统由于自身的特点而适用于各种特定的场合，例如： 短波电台适合远距离，其所需的发射功率不大，传输的“中继系统” —电离层不会被 摧毁；卫星通信能传播高质量的信息，所能提供的频带很宽 微波通信抗干扰能力强，适合大量的数据传输，但只能在点与点之间传输，传输距离 又有一定的限制 由于无线通信的设备简单、便于携带、易于操作、架设方便等特点，在军事和民用通信领域 中都是不可缺的重要通信手段。 然而， 电台往往是根据某种特定的用途而设计的， 功能单一， 有些电台的基本结构相似，而信号特征差异很大。比如，工作的频段不同，调制方式不同， 波形结构不同，通信协议不同，数字信息的编码方式、加密方式不同等等。电台之间的这些 差异极大地限制了不同电台之间的互通互连。 经过几十年的发展， 无线通信已有很大的发展， 通信系统由模拟体制不断向数字化体制过渡， 因此是否可能在数字化体制础上一个电台能满足多调制方式和多址方式， 从而根椐需要构成 多种通信系统呢。 我们先看一下一个数字蜂窝网接收站, 显示在图 1 中。 （注意： 为了说明软件无线电的概念， 这里给出了无线电的接收装置部分） 。
图 1：窄带无线接收装置
各种近距离无线传输对比
蓝牙(Bluetooth)、ZigBee、Wi—Fi、WiMAX、无线USB、UWB性 能对比 蓝牙: 蓝牙就是一种支持设备短距离通信(一般就是10m之内)的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙的标准就是IEEE802、15,工作在2、4GHz 频带,带宽为1Mb/s。 “蓝牙”(Bluetooth)原就是一位在10世纪统一丹麦的国王,她将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。用她的名字来命名这种新的技术标准,含有将四分五裂的局面统一起来的意思。蓝牙技术使用高速跳频(FH,Frequency Hopping)与时分多址(TDMA,Time DivesionMuli—access)等先进技术,在近距离内最廉价地将几台数字化设备(各种移动设备、固定通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统,如数字照相机、数字摄像机等,甚至各种家用电器、自动化设备)呈网状链接起来。蓝牙技术将就是网络中各种外围设备接口的统一桥梁,它消除了设备之间的连线,取而代之以无线连接。 蓝牙就是一种短距的无线通讯技术,电子装置彼此可以透过蓝牙而连接起来,省去了传统的电线。透过芯片上的无线接收器,配有蓝牙技术的电子产品能够在十公尺的距离内彼此相通,传输速度可以达到每秒钟1兆字节。以往红外线接口的传输技术需要电子装置在视线之内的距离,而现在有了蓝牙技术,这样的麻烦也可以免除了 蓝牙技术的系统结构分为三大部分:底层硬件模块、中间协议层与高层应用。底层硬件部分包括无线跳频(RF)、基带(BB)与链路管理(LM)。无线跳频层通过2、4GHz无需授权的ISM频段的微波,实现数据位流的过滤与传输,本层协议主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所需要满足的条件。基带负责跳频以及蓝牙数据与信息帧的传输。链路管理负责连接、建立与拆除链路并进行安全控制。 蓝牙技术结合了电路交换与分组交换的特点,可以进行异步数据通信,可以支持多达3个同时进行的同步话音信道,还可以使用一个信道同时传送异步数据与同步话音。每个话音信道支持64kb/秒的同步话音链路。异步信道可以支持一端最大速率为721kb/秒、另一端速率为57、6kb/秒的不对称连接,也可以支持43、2kb/秒的对称连接。 中间协议层包括逻辑链路控制与适应协议、服务发现协议、串口仿真协议与电话通信协议。逻辑链路控制与适应协议具有完成数据拆装、控制服务质量与复用协议的功能,该层协议就是其它各层协议实现的基础。服务发现协议层为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性。串口仿真协议层具有仿真9针RS232串口的功能。电话通信协议层则提供蓝牙设备间话音与数据的呼叫控制指令。 主机控制接口层(HCI)就是蓝牙协议中软硬件之间的接口,它提供了一个调用基带、链路管理、状态与控制寄存器等硬件的统一命令接口。蓝牙设备之间进行通信时,HCI以上的协议软件实体在主机上运行,而HCI以下的功能由蓝牙设备来完成,二者之间通过一个对两端透明的传输层进行交互。 在蓝牙协议栈的最上部就是各种高层应用框架。其中较典型的有拨号网络、耳机、局域网访
常见视频信号传输特性(精)
常见视频信号传输特性 1. 分量视频(Component Signal) 摄像机的光学系统将景像的光束分解为三种基本的彩色：红色、绿色和蓝色。感光器材再把三种单色图像转换成分离的电信号。为了识别图像的左边沿和顶部，电信号中附加有同步信息。显示终端与摄像机的同步信息可以附加在绿色通道上，有时也附加在所有的三个通道，甚至另作为一个或两个独立的通道进行传输，下面是几种常见的同步信号附加模式和表示方法： - RGsB：同步信号附加在绿色通道，三根75Ω同轴电缆传输。 - RsGsBs：同步信号附加在红、绿、蓝三个通道，三根75Ω同轴电缆传输。 - RGBS：同步信号作为一个独立通道，四根75Ω同轴电缆传输。 - RGBHV：同步信号作为行、场二个独立通道，五根75Ω同轴电缆传输。 RGB分量视频可以产生从摄像机到显示终端的高质量图像，但传输这样的信号至少需要三个独立通道分别处理，使信号具有相同的增益、直流偏置、时间延迟和频率响应，分量视频的传输特性如下： - 传输介质：3-5根带屏蔽的同轴电缆 - 传输阻抗：75Ω- 常用接头：3-5×BNC接头 - 接线标准：红色=红基色(R)信号线，绿色=绿基色(G)信号线，蓝色=蓝基色(B)信号线，黑色=行同步(H)信号线，黄色=场同步(V)信号线，公共地＝屏蔽网线(见附图VP-03) 2. 复合视频(Composite-Video)
由于分量视频信号各个通道间的增益不等或直流偏置的误差，会使终端显示的彩色产生细微的变化。同时，可能由于多条传输电缆的长度误差或者采用了不同的传输路径，这将会使彩色信号产生定时偏离，导致图像边缘模糊不清，严重时甚至出现多个分离的图像。 插入NTSC或PAL编解码器使视频信号易于处理而且是沿单线传输，这就是复合视频。复合视频格式是折中解决长距离传输的方式，色度和亮度共享 4.2MHz(NTSC)或 5.0-5.5MHz(PAL)的频率带宽，互相之间有比较大的串扰，所以还是要考虑频率响应和定时问题，应当避免使用多级编解码器，复合视频的传输特性如下： - 传输介质：单根带屏蔽的同轴电缆 - 传输阻抗：75?- 常用接头：BNC接头、莲花(RCA)接头 - 接线标准：插针=同轴信号线，外壳公共地＝屏蔽网线(见附图VP-01) 3. 色差信号(Y,R-Y,B-Y) 对视频信号进行处理而传输图像时，RGB分量视频的方式并不是带宽利用率最高的方法，原因是三个分量信号均需要相同的带宽。 人类视觉对亮度细节变化的感受比彩色的变化更加灵敏，因此我们可以将整个带宽用于亮度信息，把剩余可用带宽用于色差信息，以提高信号的带宽利用率。 将视频信号分量处理为亮度和色差信号，可以减少应当传输的信息量。用一个全带宽亮度通道(Y)表示视频信号的亮度细节，两个色差通道(R-Y和B-Y)的带宽限制在亮度带宽的大约一半，仍可提供足够的彩色信息。采用这种方法，可以通过简单的线性矩阵实现RGB与Y,R-Y,B-Y的转换。色差通道的带宽限制在线性矩阵之后实现，将色差信号恢复为RGB分量视频显示时，亮度细节按全带宽得以恢复，而彩色细节会限制在可以接受的范围内。 色差信号也有多种不同的格式，有着不同的应用范围，在普遍使用的复合PAL、SECAM和NTSC制式中，编码系数是各不相同的，见下表：
关于无线信号传输距离和衰减问题
北京万蓝拓通信技术有限公司宣 关于无线信号传输距离和衰减问题什么是无线CPE?CPE 的英文全称为：Customer Premise Equipment！无线CPE 就是一种接收wifi 信号的无线终端接入设备，可取代无线网卡、无线AP 和无线网桥！可以接收无线路由器，无线AP 和无线打印服务器的无线信号！是一款新型的无线终端接入设备！大量应用于医院，单位，工厂，小区等无线网络接入，节省铺设有线网络的费用！搭配14DBI的原装平板定向天线！按照理想的状况来说户外直线传输距离达到2000 米是没问题的！理想的情况所指的是无干扰无障碍的情况下，而在我们生活的城市这种情况基本上是不可能存在的，在一般的生活小区，医院和单位的较为稳定接收距离是50米左右！如果接收的距离内有墙体阻隔，按照每堵墙衰减3DBI 来算(具体衰减值跟墙的参数有很大区别) 此款无线USB CPE 还搭配USB延长线，如果要接受户外的无线信号，CPE 天线最好是外置于户外，这样搭配的3 米USB 延长线是不可缺少的了！"穿墙能力"与设备使用的频段有直接的关系。 微波的最大特点就是近乎直线传播，绕射能力非常弱，因此身处在障碍物后面的无线接收设备会被障碍物给阻挡。所以对于直线传播的无线微波信号来说，只能是"穿透"障碍物以到达障碍物后面的无线设备了。"穿透"了障碍物的无线
信号将逐渐变成较弱的信号，至于这个信号还有多强，这就是穿透能力或直接说是"穿墙能力"了。对于用户来说，都希望无线信号能至少穿透屋内的墙壁和地板。墙壁的材质有多种，有木质墙、玻璃墙、砖墙、混凝土墙等；地板一般是钢筋混凝土。每穿透一道隔离墙，无线的接受信号或多或少都有衰减，上面的建筑结构依次从低到高的衰减。一旦选用了发射功率过低、接收灵敏度不够、天线增益不够的无线设备，无线信号会衰减得很利害，传输速率急速下降，甚至会容易出现无线的盲点。无线设备的发射功率、接收灵敏度(这是双向的)、天线增益、有效传输距离都直接与隔断穿透能力和连接是否稳定以及最终实际传输速率有关，是能否实现稳定速度无缝连接十分关键的指标。 无线设备的穿透隔墙的能力，通常情况下取决于以下技术指标：(1)IEEE 802.11 规定的无线局域网设备的最大发射功率是20dBm(100 毫瓦)，一般较好的产品要达到17dBm。(2)接收灵敏度目前最优的是-105dB。经过一层木板，接收信号将衰减4dB；经过一堵砖墙，接收信号将衰减8~15 dB；经过钢筋混凝土墙，则至少衰减15~30 dB。发射灵敏度高达105dB 的无线设备具有强大的墙壁穿透性；能够连续穿透三面厚度达1.2 米总间隔30 米的钢筋混凝土墙壁而不需要任何中继设备。(3)天线增益最好是27 dBi。一般的无线局域网设备的天线增益为2dBi，按照经验，
实验一_信号及其传输特性分析
实验一 练习一信号的特性及其频谱分分析 实验原理 一. 信号的概念和分类 1. 信号 在通信与信息系统中，传输的主体是信号，系统所包含的各种电路、设备都是为了实施这种传输。因此，电路系统设计和制造的要求，必然要取决于信号的特性。随着待传输信号的日益复杂，相应地，信号传输系统中的元器件、电路的结构等也日益复杂。因此，对信号进行分析变得越来越重要。 2. 信号的分类 下面从不同角度对信号进行分类。 确定信号和随机信号：若其在任何时间的值都是确定已知的，那么是确定信号；若信号在实际发生之前具有一定的不确定性，则表明信号是随机信号。 连续信号和离散信号：将一个信号表示成为时间t的函数，如果其时间变量t的取值是连续的，那么这个信号就称为连续信号。若信号只在某些不连续的时间点上有确定的取值，则称信号是离散信号。 模拟信号和数字信号：时间或幅度连续的信号称为模拟信号，时间和幅度都离散的信号称为数字信号。 周期信号和非周期信号：在一个可以测量的时间范围内完成一种模式，并且在后续的相同时间范围内重复这一模式，这种信号是周期信号；不随时间变化出现重复的模式或循环，则是非周期信号。 二. 周期模拟信号 周期模拟信号可以分为简单类型或复合类型两种。简单类型模拟信号，即正弦波，不能再分解为更简单的信号。而复合型模拟信号则是由多个正弦波信号组成的。 正弦波是周期模拟信号的最基本形式。可以看做一条简单的震荡曲线，在一个周期内的变化是平滑、一直的、连续的、起伏的曲线。下图就是一个正弦波，每个循环由时间轴上方的单弧和后跟着的时间轴下方的单弧构成。 图1-1-1 正弦波
单个正弦波可以用三个参数表示：峰值振幅、频率和相位。这三个参数完全决定正弦波。 1. 峰值振幅 信号的峰值振幅是其最高强度的绝对值，与其携带的能量成正比。图1-1-2表示了两个信号和它们的峰值振幅。 图1-1-2 相位和频率相同但振幅不同的两个信号 2. 周期和频率 周期是信号完成一个循环所需要的时间，以秒为单位。频率是指1秒内的周期数。周期是频率的倒数，频率是周期的倒数，如下列公式所示。 图1-1-3显示了两个信号和它们的频率。
最新无线电波和无线电通信 知识讲解
无线电波和无线电通信 【学习目标】 1.知道无线电波可以在真空中传播，它的速度等于光速。知道无线电波的波长、频率以及它们之间的定性关系。 2.知道无线电波的几个主要波段，它们的传播特点和主要用途。 3.知道什么是模拟信号、调频、调幅和调谐。 【要点梳理】 要点一、无线电波 1、定义：电磁波中用于广播、电视和移动电话的频率为数百千赫至数百兆赫的那部分，叫作无线电波。 2.无线电波主要可分为四个波段：长波、中波、短波、微波。 要点诠释： 1.无线电波是电磁波的一种，电磁波是由变化的磁场产生的，它的频率范围为30HZ～1019HZ。无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线都电磁波，但它们处在不同的频率范围 2.无线电波与声波一样也有不同的频率，不同的频率对应不同的波长，频率越高，波长越短，反之，频率越低，波长越长。 要点二、无线电波的传播及应用 1.无线电波传播的特点： （1）与光的传播相同，不需要介质，可在真空中传播，在真空中的传播速度等于光速c=3×108m/s，在空气中的传播速度与在真空中的传播速度几乎相同。 （2）无线电波也具有能量，但在沿地球表面附近的空间传播时能量会不断损失，而且频率越高(波长越短)能量损失越大；频率越低(波长越长)能量损失越小。 （3）频率越高，传递信息就越多。 （4）波长越长，如长波、中波，能绕过障碍物的本领越大。波长短，如短波、微波，遇较大的障碍物不能绕过，会受到阻挡。 （5）微波遇到障碍物会发生反射，还能穿过电离层。 2.不同频率范围的无线电波的传播特点和应用 1.无线电波的频率范围及应用如图所示。
2.无线电波的三种传播方式，如图所示。 3.在地球赤道平面上的三颗同步卫星基本上就可以实现全球通信，如图所示。 要点三、无线电通信 以广播电视为例（如图，与运输货物进行类比）： 1.货物装箱
软件无线电系统综述
软件无线电系统综述 [摘要] 软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托,通过软件编程来实现无线电台的各种功能。本文介绍了其系统的软硬件组成和发展情况。 [关键词]软件无线电GNU Radio USRP 一、引言 由于无线电系统,特别是移动通信系统的领域的扩大和技术复杂度的不断提高,投入的成本越来越大,硬件系统也越来越庞大。为了克服技术复杂度带来的问题和满足应用多样性的需求,特别是军事通信对宽带技术的需求,提出在通用硬件基础上利用不同软件编程的方法。软件无线电将把无线电的功能和业务从硬件的束缚中解放出来。 二、软件无线电系统简介 软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托,通过软件编程来实现无线电台的各种功能,从基于硬件、面向用途的设计方法中解放出来。功能的软件化实现势必要求减少功能单一、灵活性差的硬件电路,尤其是减少模拟环节,把数字化处理(A/D和D/A变换)尽量靠近天线。软件无线电强调体系结构的开放性和全面可编程性,通过软件更新改变硬件配置结构,实现新的功能。软件无线电采用标准的、高性能的开放式总线结构,以利于硬件模块的不断升级和扩展。 上图表示一个典型的软件无线电处理流程图。为了理解无线电的软件模块,首先需要理解和其关联的硬件。在这个图中的接收路径上,能够看到一个天线,一个RF前端,一个模拟数字转换器ADC和一堆代码。ADC是一个连接连续模拟的自然世界和离散的数字世界的桥梁。 三、软件无线电软件平台GNU Radio GNU Radio是一种运行于普通PC上的开放的软件无线电平台,其软件代码设计完全公开。基于该平台,用户能够以软件编程的方式灵活地构建各种无线应用。 GNU Radio是一个对学习,构建和部署软件定义无线电系统的免费软件工具包。GNU Radio是一个无线电信号处理方案。它的目的是给普通的软件编制者提供探索电磁波的机会,并激发他们聪明的利用射频电波的能力。 它提供信号运行和处理模块,用它可以在易制作的低成本的射频(RF)硬件和通用微处理器上实现软件定义无线电。这套套件广泛用于业余爱好者,学术机构
关于无线信号传输距离和衰减问题
关于无线信号传输距离和衰减问题 什么是无线CPE?CPE的英文全称为：Customer Premise Equipment！ 无线CPE就是一种接收wifi信号的无线终端接入设备，可取代无线网卡、无线AP和无线网桥！可以接收无线路由器，无线AP和无线打印服务器的无线信号！是一款新型的无线终端接入设备！大量应用于医院，单位，工厂，小区等无线网络接入，节省铺设有线网络的费用！ 搭配14DBI的原装平板定向天线！按照理想的状况来说户外直线传输距离达到2000米是没问题的！理想的情况所指的是无干扰无障碍的情况下，而在我们生活的城市这种情况基本上是不可能存在的，在一般的生活小区，医院和单位的较为稳定接收距离是500米左右！如果接收的距离内有墙体阻隔，按照每堵墙衰减3DBI来算(具体衰减值跟墙的参数有很大区别) 此款无线USB CPE还搭配3米的USB延长线，如果要接受户外的无线信号，CPE天线最好是外置于户外，这样搭配的3米USB延长线是不可缺少的了！ "穿墙能力"与设备使用的频段有直接的关系。微波的最大特点就是近乎直线传播，绕射能力非常弱，因此身处在障碍物后面的无线接收设备会被障碍物给阻挡。所以对于直线传播的无线微波信号来说，只能是"穿透"障碍物以到达障碍物后面的无线设备了。"穿透"了障碍物的无线信号将逐渐变成较弱的信号，至于这个信号还有多强，这就是穿透能力或直接说是"穿墙能力"了。对于用户来说，都希望无线信号能至少穿透屋内的墙壁和地板。墙壁的材质有多种，有木质墙、玻璃墙、砖墙、混凝土墙等；地板一般是钢筋混凝土。每穿透一道隔离墙，无线的接受信号或多或少都有衰减，上面的建筑结构依次从低到高的衰减。一旦选用了发射功率过低、接收灵敏度不够、天线增益不够的无线设备，无线信号会衰减得很利害，传输速率急速下降，甚至会容易出现无线的盲点。 无线设备的发射功率、接收灵敏度(这是双向的)、天线增益、有效传输距离都直接与隔断穿透能力和连接是否稳定以及最终实际传输速率有关，是能否实现稳定速度无缝连接十分关键的指标。无线设备的穿透隔墙的能力，通常情况下取决于以下技术指标：(1)IEEE 802.11规定的无线局域网设备的最大发射功率是20dBm(100毫瓦)，一般较好的产品要达到17dBm。(2)接收灵敏度目前最优的是-105dB。经过一层木板，接收信号将衰减4dB；经过一堵砖墙，接收信号将衰减8~15 dB；经过钢筋混凝土墙，则至少衰减15~30 dB。发射灵
各种近距离无线传输对比
蓝牙（Bluetooth）、ZigBee、Wi—Fi、WiMAX、无线USB、UWB 性能对比 蓝牙： 蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般是10m之内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙的标准是IEEE802.15，工作在2.4GHz 频带，带宽为1Mb/s。 “蓝牙”（Bluetooth）原是一位在10世纪统一丹麦的国王，他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。用他的名字来命名这种新的技术标准，含有将四分五裂的局面统一起来的意思。蓝牙技术使用高速跳频（FH，Frequency Hopping）和时分多址（TDMA，Time DivesionMuli—access）等先进技术，在近距离内最廉价地将几台数字化设备（各种移动设备、固定通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统，如数字照相机、数字摄像机等，甚至各种家用电器、自动化设备）呈网状链接起来。蓝牙技术将是网络中各种外围设备接口的统一桥梁，它消除了设备之间的连线，取而代之以无线连接。 蓝牙是一种短距的无线通讯技术，电子装置彼此可以透过蓝牙而连接起来，省去了传统的电线。透过芯片上的无线接收器，配有蓝牙技术的电子产品能够在十公尺的距离内彼此相通，传输速度可以达到每秒钟1兆字节。以往红外线接口的传输技术需要电子装置在视线之内的距离，而现在有了蓝牙技术，这样的麻烦也可以免除了 蓝牙技术的系统结构分为三大部分：底层硬件模块、中间协议层和高层应用。底层硬件部分包括无线跳频（RF）、基带（BB）和链路管理（LM）。无线跳频层通过2.4GHz无需授权的ISM频段的微波，实现数据位流的过滤和传输，本层协议主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所需要满足的条件。基带负责跳频以及蓝牙数据和信息帧的传输。链路管理负责连接、建立和拆除链路并进行安全控制。 蓝牙技术结合了电路交换与分组交换的特点，可以进行异步数据通信，可以支持多达3个同时进行的同步话音信道，还可以使用一个信道同时传送异步数据和同步话音。每个话音信道支持64kb/秒的同步话音链路。异步信道可以支持一端最大速率为721kb/秒、另一端速率为57.6kb/秒的不对称连接，也可以支持43.2kb/秒的对称连接。 中间协议层包括逻辑链路控制和适应协议、服务发现协议、串口仿真协议和电话通信协议。逻辑链路控制和适应协议具有完成数据拆装、控制服务质量和复用协议的功能，该层协议是其它各层协议实现的基础。服务发现协议层为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性。串口仿真协议层具有仿真9针RS232串口的功能。电话通信协议层则提供蓝牙设备间话音和数据的呼叫控制指令。 主机控制接口层（HCI）是蓝牙协议中软硬件之间的接口，它提供了一个调用基带、链路管理、状态和控制寄存器等硬件的统一命令接口。蓝牙设备之间进行通信时，HCI以上的协议软件实体在主机上运行，而HCI以下的功能由蓝牙设备来完成，二者之间通过一个对两端透明的传输层进行交互。
业余无线电入门考试题
河北省唐山无线电管理局 业余无线电爱好者入门培训复习题 第一部分法律、法规、规章须知 01、《中华人民共和国刑法》第二百八十八条——扰乱无线电通信管理秩序罪规定：违反国家规定，擅自设置、使用无线电台（站），或者擅自占用频率，经责令停止使用后拒不停止使用，干扰无线电通信正常进行，造成严重后果的，处（）、（）或者（），并处或者单处（）。 答案：（C） （A）三年以下有期徒刑、拘役、管制、罚款； （B）三年以下有期徒刑、拘押、管制、罚金； （C）三年以下有期徒刑、拘役、管制、罚金； （D）三年以下有期徒刑、拘押、管制、罚款。 02、我国无线电管理的行政法规是： 答案：（B） （A）河北省无线电管理规定； （B）中华人民共和国无线电管理条例； （C）中华人民共和国无线电频率划分规定； （D）业余无线电台管理暂行规定。 03、下列机构、部门中，负责无线电管理的有： 答案：（B、C、D、E） （A）中国无线电运动协会；
（B）中华人民共和国工业和信息化部无线电管理局； （C）河北省无线电管理局； （D）中国人民解放军无线电管理机构； （E）河北省唐山无线电管理局。 04、设置、使用无线电台（站）的单位和个人，必须履行以下程序： 答案：（A、B、D） （A）提出书面申请； （B）办理设台审批手续； （C）加入中国无线电运动协会； （D）领取电台执照。 05、设置、使用无线电台（站），应当具备下列条件： 答案：（A、B、C、E） （A）无线电设备符合国家技术标准； （B）操作人员熟悉无线电管理的有关规定，并具有相应的业务技能和操作资格； （C）设台（站）单位或者个人有相应的管理措施； （D）个人是中国无线电运动协会会员； （E）工作环境安全可靠。 06、因（）和（）需要实行无线电管制时，管制区域内设有无线电发射设备和其他辐射无线电波设备的单位和个人，必须遵守有关管制的规定。 答案：（C）
软件无线电(software radio)
概要 软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托，通过软件编程来实现无线电台的各种功能，从基于硬件、面向用途的电台设计方法中解放出来。功能的软件化实现势必要求减少功能单一、灵活性差的硬件电路，尤其是减少模拟环节，把数字化处理（A/D和D/A变换）尽量靠近天线。软件无线电强调体系结构的开放性和全面可编程性，通过软件更新改变硬件配置结构，实现新的功能。软件无线电采用标准的、高性能的开放式总线结构，以利于硬件模块的不断升级和扩展。 软件无线电（software radio）在一个开放的公共硬件平台上利用不同可编程的软件方法实现所需要的无线电系统。简称SWR。理想的软件无线电应当是一种全部可软件编程的无线电，并以无线电平台具有最大的灵活性为特征。全部可编程包括可编程射频（RF）波段、信道接入方式和信道调制。 一般说来，SWR就是宽带模数及数模变换器（A/D及D/A）、大量专用/通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Proicesser，DSP）构成尽可能靠近射频天线的一个硬件平台。在硬件平台上尽量利用软件技术来实现无线电的各种功能模块并将功能模块按需要组合成无线电系统。例如：利用宽带模数变换器（Analog Digital Converter，ADC），通过可编程数字滤波器对信道进行分离；利用数字信号处理技术在数字信号处理器（DSP）上通过软件编程实现频段（如短波、超短波等）的选择，完成信息的抽样、量化、编码/解码、运算处理和变换，实现不同的信道调制方式及选择（如调幅、调频、单边带、跳频和扩频等），实现不同的保密结构、网络协议和控制终端功能等。 在目前的条件下可实现的软件无线电，称做软件定义的无线电（Software Defin ed Radio，SDR）。SDR被认为仅具有中频可编程数字接入能力。 发展历史无线电的技术演化过程是：由模拟电路发展到数字电路；由分立器件发展到集成器件；由小规模集成到超大规模集成器件；由固定集成器件到可编程器件；由单模式、单波段、单功能发展到多模式、多波段、多功能；由各自独立的专用硬件的实现发展到利用通用的硬件平台和个性的编程软件的实现。 20世纪70～80年代，无线电由模拟向数字全面发展，从无编程向可编程发展，由少可编程向中等可编程发展，出现了可编程数字无线电（PDR）。由于无线电系统，特别是移动通信系统的领域的扩大和技术复杂度的不断提高，投入的成本越来越大，硬件系统也越来越庞大。为了克服技术复杂度带来的问题和满足应用多样性的需求，特别是军事通信对宽带技术的需求，提出在通用硬件基础上利用不同软件编程的方法。20世纪80年代初开始的软件无线电的革命，将把无线电的功能和业务从硬件的束缚中解放出来。 1992年5月在美国通信系统会议上，Jeseph Mitola（约瑟夫·米托拉）首次提出了“软件无线电”（Software Radio，SWR）的概念。1995年IEEE通信杂志（Comm unication Magazine）出版了软件无线电专集。当时，涉及软件无线电的计划有军用的SPEAKEASY（易通话），以及为第三代移动通信（3G）开发基于软件的空中接口计划，即灵活可互操作无线电系统与技术（FIRST）。
各种近距离无线传输对比
各种近距离无线传输对比
蓝牙（Bluetooth）、ZigBee、Wi—Fi、WiMAX、无线USB、UWB 性能对比 蓝牙： 蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般是10m之内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙的标准是IEEE802.15，工作在 2.4GHz 频带，带宽为1Mb/s。 “蓝牙”（Bluetooth）原是一位在10世纪统一丹麦的国王，他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。用他的名字来命名这种新的技术标准，含有将四分五裂的局面统一起来的意思。蓝牙技术使用高速跳频（FH，Frequency Hopping）和时分多址（TDMA，Time DivesionMuli—access）等先进技术，在近距离内最廉价地将几台数字化设备（各种移动设备、固定通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统，如数字照相机、数字摄像机等，甚至
蓝牙技术结合了电路交换与分组交换的特点，可以进行异步数据通信，可以支持多达3个同时进行的同步话音信道，还可以使用一个信道同时传送异步数据和同步话音。每个话音信道支持64kb/秒的同步话音链路。异步信道可以支持一端最大速率为721kb/秒、另一端速率为57.6kb/秒的不对称连接，也可以支持43.2kb/秒的对称连接。 中间协议层包括逻辑链路控制和适应协议、服务发现协议、串口仿真协议和电话通信协议。逻辑链路控制和适应协议具有完成数据拆装、控制服务质量和复用协议的功能，该层协议是其它各层协议实现的基础。服务发现协议层为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性。串口仿真协议层具有仿真9针RS232串口的功能。电话通信协议层则提供蓝牙设备间话音和数据的呼叫控制指令。 主机控制接口层（HCI）是蓝牙协议中软硬件之间的接口，它提供了一个调用基带、链路管理、
详谈如何加长无线网络信号传输距离
详谈如何加长无线网络信号传输距离 无线网络的传输距离、覆盖范围和穿透能力一直是人们关注的问题。对于需要很远距离的传输，一般是采用无线室外网桥桥接，网桥的传输距离可高达几十公里，无线室外网桥的主要功能是桥接两个不同的局域网。无线室外网桥主要是连接楼宇之间、校园内、工业区以及偏僻地方的理想解决方案。比如，需要将两栋大楼中两个不同的局域网连接起来。如果按照传统的有线方式，即使是近在咫尺，也需要牵线挖管，采用铺设线缆或租用线路的方法，需要花费大量的金钱。还要考虑是否会遇到周围环境的条件限制，无线技术可以直接通过两台无线网桥连接局域网，距离可以达到几十公里。不但节省了铺设线路的费用，并且不会受到地理环境的限制。 实际上，一般在SOHU级的无线局域网组网，一般都会用无线接入点或无线路由器来作为无线基站，基本上不涉及网桥。常用无线AP的覆盖范围有多广？按照协议标准本身来说IEEE 802.11b和IEEE 802.11g的覆盖范围是：室内100米、室外300米。这个数值仅是理论值，在实际应用中除了要有信号连接外，还要有速度方面的使用价值，所以通常 Wi-Fi无线产品的实际使用范围是：室内30米、室外100米（没有障碍物）。在实际应用中，会碰到各种障碍物，其中以玻璃、木板、石膏墙对无线信号的影响最小，而混凝土墙壁和铁对无线信号的屏蔽最大。 解决方案 对于已经购买了无线AP的用户来说，当把整个无线网络架设好之后，发现无线覆盖的距离不够远，这时候就必须考虑要延长无线的传输距离。要延长无线的传输距离，可以采用两个方法。方法一：首先所选购的的AP天线是可拆卸的，可选择更换增益值较高的天线。方法二：采用增加无线基站进行无线中继以提高传输距离，这个办法的实际上就是在一定的范围内增加AP数量,达到信号传递的效果。下面主要介绍方法一。 1、中继网桥+全向天线
无线电信号的特性
无线电信号的特性 无线电信号的特性 在高频电路中, 我们要处理的无线电信号主要有三种: 基带（消息）信号、高频载波信号和已调信号。所谓基带信号, 就是没有进行调制之前的原始信号, 也称调制信号。 1、时间特性 (1)、信号的描述：一个无线电信号, 可以将它表示为电压或电流的时间函数, 通常用时域波形或数学表达式来描述。 (2)、时间特性的概念：无线电信号的时间特性就是信号随时间变化快慢的特性。信号的时间特性要求传输该信号的电路的时间特性（如时间常数）与之相适应。 2、频谱特性 对于较复杂的信号（如话音信号、图像信号等）, 用频谱分析法表示较为方便。 信号的频谱特性的概念：信号的频谱特性就是信号中各频率成分的特性。 对于周期性信号, 可以表示为许多离散的频率分量（各分量间成谐频关系）, 例如图1 —3即为图1 —2所示信号的频谱图; 对于非周期性信号, 可以用傅里叶变换的方法分解为连续谱, 信号为连续谱的积分。 频谱特性包含幅频特性和相频特性两部分, 它们分别反映信号中各个频率分量的振幅和相位的分布情况。
任何信号都会占据一定的带宽。从频谱特性上看, 带宽就是信号能量主要部分（一般为90%以上）所占据的频率范围或频带宽度。 图1 — 3 频谱图 3、传播特性 传播特性：是指无线电信号的传播方式、传播距离、传播特点等。无线电信号的传播特性主要根据其所处的频段或波段来区分。 电磁波从发射天线辐射出去后, 不仅电波的能量会扩散, 接收机只能收到其中极小的一部分, 而且在传播过程中, 电波的能量会被地面、建筑物或高空的电离层吸收或反射, 或者在大气层中产生折射或散射等现象, 从而造成到达接收机时的强度大大衰减。根据无线电波在传播过程所发生的现象, 电波的传播方式主要有直射（视距）传播、绕射（地波）传播、折射和反射（天波）传播及散射传播等, 如图 1 — 5 所示。决定传播方式和传播特点的关键因素是无线电信号的频率。
常用短距离无线通信优缺点的纵横比较
常用短距离无线通信优缺点的纵横比较 目前使用较广泛的近距无线通信技术是蓝牙(Bluetooth)，无线局域网802.11(Wi-Fi)和红外数据传输(IrDA)。同时还有一些具有发展潜力的近距无线技术标准，它们分别是：ZigBee、超宽频(Ultra WideBand)、短距通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT、无线1394和专用无线系统等。它们都有其立足的特点，或基于传输速度、距离、耗电量的特殊要求；或着眼于功能的扩充性；或符合某些单一应用的特别要求；或建立竞争技术的差异化等。但是没有一种技术可以完美到足以满足所有的需求。 蓝牙技术 (bluetooth)技术是近几年出现的，广受业界关注的近距无线连接技术。它是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的短距离无线连接为基础，可为固定的或移动的终端设备提供廉价的接入服务。蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的近距无线接口，将通信技术与计算机技术进一步结合起来，使各种设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作。其传输频段为全球公众通用的2.4GHzISM频段，提供1Mbps 的传输速率和10m的传输距离。蓝牙技术诞生于1994年，Ericsson当时决定开发一种低功耗、低成本的无线接口，以建立手机及其附件间的通信。该技术还陆续获得PC行业业界巨头的支持。1998年，蓝牙技术协议由 Ericsson、IBM、Intel、NOKIA、Toshiba等5家公司达成一致。蓝牙协议的标准版本为802.15.1，由蓝牙小组（SIG）负责开发。802.15.1的最初标准基于蓝牙1.1实现，后者已构建到现行很多蓝牙设备中。新版802.15.1a基本等同于蓝牙1.2标准，具备一定的 QoS特性，并完整保持后向兼容性。蓝牙行业是个突飞猛进的行业，2004年到2011年，蓝牙设备的综合年增长率为40％。07年蓝牙设备的出货量达5 亿件，市场份额增加了71％。预计到2009，出货量将达到２０亿件。中国是世界最大的蓝牙生产研发基地，全球80%的蓝牙企业在中国，中国80%的蓝牙企业在深圳。国内最大的蓝牙方案公司深圳市吉联通数码科技有限公司、国内最大的蓝牙电池邦凯电子有限公司、全球著名的蓝牙键盘制造商中易腾达，国内最著名的蓝牙车载创美佳等公司都深圳，但蓝牙技术遭遇了最大的障碍是过于昂贵，这就使得许多用户不愿意花大价钱来购买这种无线设备。因此，首要解决的就是蓝牙附属地位的问题和蓝牙芯片国产化的问题。随着蓝牙芯片国产化，中国确定自己的技术标准，很快就可以解决目前中国蓝牙企业“山寨化”的问题，让所有中国蓝牙企业生产合乎中国技术标准的产品。二是进入了蓝牙产业链的上游，形成完整的产业链条。第三，可以借此解决目前蓝牙使用上由于“配对”复杂，而妨碍用户使用，造成市场推广的障碍。 以上优势的形成，必将改变中国蓝牙行业的现有局面，并在深圳形成以高新技术为龙头的一体化蓝牙产业基地，更好的为全中国，全世界服务。业内专家认为，蓝牙的市场前景取决于蓝牙价格和基于蓝牙的应用是否能达到一定的规模。有了蓝牙，我们可以不再为数字家庭的布线而烦恼，移动电话、计算机、数码相机、摄像机、打印机、传真机和掌上电脑等能随心所欲无线连通。有了蓝牙，这些设备即会实现自动同步。即使用户的个人电脑放在手提箱内，用户也可以通过电话收电子邮件，通过移动电话屏幕阅读邮件标题，而不会有到处找连接线、开机、关机等待等等诸如此类的一系列烦恼。蓝牙技术拥有广阔的潜力市场。 Wi-Fi技术
基于DSP的软件无线电系统设计与实现
基于D S P的软件无线 电系统设计与实现Revised on November 25, 2020
基于DSP的软件无线电系统设计与实现 1 引言 软件无线电是一种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无线电通信体系结构。它将模块化、标准化的硬件单元以总线方式连接构成通用的硬件平台，并通过软件加载实现各种无线电通信功能的一种开放式体系结构[1]。将软件无线电技术应用于移动通信领域，能够大量节省改造移动通信网络的费用，又缩短了研究到应用的周期。 软件无线电的关键技术包括：开放式总线结构及实现、智能天线技术、高速A/D技术、数字上/下变频技术，高速数字信号处理技术、信令处理技术[2]。本文在分析软件无线电基础上设计，采用TMS320VC54X系列DSP芯片与软件结合，通过基本电路和扩展电路并辅以相应的软件设计实现无线电通信功能，并设计了标准串行接口使之可同多种通信终端连接，具有很高的实用性。 2 软件无线电结构 软件无线电的核心思想是将A/D、D/A尽可能地靠近天线，尽早地将天线接收下来的模拟信号数字化，DSP对 A/D转换后的数字信号进行同步提取（载波恢复、时钟恢复和帧同步）、信号调制样式的自动识别、信道解码、信源解码、信号特征提取。理想的软件无线电结构如图1所示，
其中接收机部分是对无线电接收到射频信号直接进行全宽带A/D转换，转换后的高速数据流送DSP处理，最后由窄带D/A转换为语音、数据或者图像输出。 图1 理想的软件无线电接收结构 然而，由于目前A/D器件采样率、输入带宽无法满足所述软件无线电结构要求，而且后续的DSP也无法实时处理大量的高速数据流，在实际应用中，软件无线电主要采用折中方案，主要是：一方面把射频信号通过混频搬移到中频带通采样，使得A/D采样率、输入带宽满足系统要求；另一方面是在DSP前加数字下变频器[3][4]。 3 系统总体设计方案 根据以上分析，并根据软件无线电的功能要求，主要包括以下几部分：射频处理（含天线）前端、高速A/D、D/A、数字上/下变频器、数字信号处理部分（DSP）以及外围接口电路。（其设计框图如图2）主要器件的部分的功能如下： （1）DSP5416模块：以TMS320VC5416 高性能定点DSP 为整个系统的核心，采用流水线指令执行结构和相应的并行处理结构控制系统的运行并完成全部基带处理功能，如信号检测、同步获取、解调等基本功能，还要完成加密、纠错、均衡等功能。