软件无线电的原理与应用
软件无线电的原理与应用_第一章
功率放大
内插与滤波
D/A
在A/D前采用带宽较窄的电调滤波器，根据需要的处理带宽进
行带通采样，对A/D工作带宽和滤波器要求较高
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中频数字化采样
收发开关 低噪放大 宽带滤波 中放 A/D 数字信号 处理器 本振
功率放 大
宽带滤 波
D/A
超外差体制，容易实现，但离理想SDR要求最远，模拟器件太
多，可扩展性、灵活性差
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教学安排与考核方式
教学安排：
主讲14~16次（46课时）
考核方式：
大作业（理论分析+仿真）
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第一章
绪 论
教学内容： 软件无线电的基本概念 发展概况 关键技术
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1.1 SDR 概念的由来
软件无线电：
Software Radio 或 Software-Defined Radio
所谓软件无线电，是指构造一个具有标准化、模块化、开放
于利用已有的软件及硬件平台，加快开发速度。
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2．宽带／多波段天线
这是软件无线电不可替代的硬件出入口，只能靠硬件本身
来完成，不能用软件加载实现其全部功能。软件无线电对这部 分的要求包括：天线能覆盖所有的工作频段能用程序控制的方 法对功能及参数进行设置。实现的技术包括：组合式多频段天 线及智能化天线技术，模块化、通用化收发双工技术；多倍频
平台结构的通用性，所以在移动通信领域内，可以对不同体
制进行综合兼容。因此，软件无线电思想及技木的提出与实 现是非常必要的。
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1.2 SDR的发展概况与应用
为克服美军常规作战中通信方面存在的问题， 加速高技术的应用，美国国会于1987年制定了 平衡技术倡议(BTI)。 1990年8月．美国国防部与Hazeltine公司签 订了430万美元的合同，开始研制SPeakeasy软 件无线电系统的第一阶段工作。
软件无线电技术在通信领域的应用探讨
软件无线电技术在通信领域的应用探讨随着科技的不断进步，软件无线电技术在通信领域的应用越来越广泛。
软件无线电技术是指利用软件来完成无线电通信技术中的多种功能，包括信号处理、调制解调、频谱分析等。
本文将就软件无线电技术在通信领域的应用进行探讨，希望能够为读者提供一些有益的信息。
一、软件无线电技术的基本原理软件无线电技术是基于计算机软件的一种无线电通信技术。
它通过软件定义无线电（SDR）平台来实现对无线电信号的处理和控制，可以将模拟信号转换为数字信号，进行数字信号的处理和解调等。
SDR平台由硬件和软件两部分组成，硬件部分主要包括信号采集、数字信号处理和射频发射模块，软件部分主要包括无线电信号处理算法、数字信号处理算法和用户界面等。
1. 无线电频谱监测软件无线电技术可以应用于无线电频谱监测领域。
在现代社会，无线电频谱资源越来越紧张，频谱的分配和管理面临着越来越大的挑战。
通过软件无线电技术，可以实现对无线电频谱的实时监测和分析，为频谱的合理利用和管理提供支持。
利用SDR平台，可以通过软件对接收到的无线电信号进行频谱分析、频谱监测和信道探测等，帮助相关部门对无线电频谱资源进行有效的管理和调度。
2. 无线电通信系统软件无线电技术还可以应用于无线电通信系统中。
利用SDR平台，可以实现对多种无线电通信标准和频率的支持，通过软件定义可以灵活调整无线电通信系统的参数和功能，同时还能够适应新的通信标准和频率的变化。
这种技术可以为无线电通信系统的建设和运营提供更大的灵活性和可靠性，同时也可以带来更多的应用场景和商业机会。
3. 通信安全与保密软件无线电技术在通信安全与保密领域也有着广泛的应用。
利用SDR平台，可以实现对无线电信号的加密解密和安全传输，同时还能够利用软件定义的方式对无线电通信系统进行灵活的安全管理和控制。
这种技术可以为军事、公安、政府和企业等领域提供更加可靠的通信安全保障，以及更加灵活的无线电通信系统管理和维护手段。
软件无线电技术在通信领域的应用探讨
软件无线电技术在通信领域的应用探讨1. 引言1.1 软件无线电技术概述软件无线电技术是一种利用软件定义的方式来实现无线电信号处理的技术。
相比传统的硬件无线电技术，软件无线电技术具有灵活性高、成本低、功耗低、易于升级和维护等优势。
通过软件定义无线电，可以实现信号处理和通信协议的灵活配置和改变，从而适应不同的通信需求和环境。
软件无线电技术的发展使得通信设备可以更加智能和多功能化，为通信系统的设计和实现提供了更多可能性。
软件无线电技术的核心是使用软件代替传统的硬件电路来实现无线电功能。
通过数字信号处理器（DSP）、通用处理器（CPU）和可编程逻辑器件（FPGA）等技术实现信号的调制解调、滤波、编解码等功能。
软件无线电技术使得通信系统可以更加灵活地适应不同的频段、带宽、调制方式和多址接入技术，从而提高通信系统的性能和效率。
软件无线电技术是一种创新的无线通信技术，具有重要的应用前景和发展潜力。
随着移动通信、物联网、卫星通信等领域的不断发展，软件无线电技术将在未来发挥越来越重要的作用，推动通信领域的进步和发展。
1.2 软件无线电技术在通信领域的重要性软件无线电技术在通信领域扮演着至关重要的角色。
随着科技的不断进步，传统的硬件无线电技术已经不能满足日益增长的通信需求，而软件无线电技术的出现填补了这一空白。
软件无线电技术具有灵活性高、可重构性强、易升级等优点，能够适应不同频谱、不同通信标准和不同通信环境的需求，为通信领域带来了巨大的便利。
在当今数字化、信息化的社会中，通信已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
软件无线电技术的应用不仅可以提高通信的效率和质量，还可以拓展通信的范围和应用领域。
从智能手机到物联网设备，从卫星通信到移动通信，软件无线电技术都在不同的领域展现出其重要性和价值。
通过软件无线电技术，我们可以更加方便快捷地进行通信，实现数字化、智能化的生活方式。
软件无线电技术在通信领域的重要性不可低估。
它的应用为通信领域带来了新的发展机遇，为人们的生活带来了更多便利和可能性。
软件无线电的原理与应用pdf
软件无线电的原理与应用1. 简介软件无线电（Software-Defined Radio，简称SDR）是一种通过软件控制而不是硬件电路来实现无线电通信的技术。
通过使用软件无线电技术，可以实现对无线电信号的灵活处理和调整，极大地提升了无线通信系统的灵活性和适应性。
2. 软件无线电原理软件无线电的原理是基于数字信号处理的技术，通过将无线电信号转换为数字信号进行处理。
具体步骤如下：2.1 信号采集软件无线电使用无线电频率下的天线将无线电信号转换为电信号，并通过模拟到数字转换器（ADC）将其转换为数字信号。
2.2 数字信号处理经过信号采集后，信号被传输到数字信号处理单元。
在数字信号处理单元中，信号进行解调、滤波、调制等操作，以提取出所需的信息内容。
2.3 软件控制软件无线电技术的核心是通过软件控制对信号进行处理。
软件控制可以灵活地调整无线电通信系统的参数和功能，以适应不同的应用需求。
3. 软件无线电的应用3.1 无线电通信软件无线电技术广泛应用于无线电通信领域。
与传统的硬件无线电相比，软件无线电可以实现更灵活的通信方式和更高的通信效率。
软件无线电还可以应用于频谱监测、频率跳变通信等特殊通信场景。
3.2 网络安全软件无线电技术在网络安全领域也有重要应用。
通过使用软件无线电，可以实现对无线通信的安全监测和加密处理，有效防止无线通信受到黑客攻击和信息窃取。
3.3 物联网软件无线电技术在物联网领域具有广泛应用前景。
通过软件无线电，可以实现对物联网设备的远程监控和管理，提升物联网系统的可靠性和灵活性。
3.4 天文学软件无线电技术在天文学研究中也有重要应用。
通过软件无线电，可以接收和处理来自宇宙的微弱无线电信号，帮助科学家研究宇宙起源、星系演化等重要问题。
4. 软件无线电的优势4.1 灵活性软件无线电技术可以通过改变软件的配置和参数来实现不同的无线电通信功能，极大地提高了系统的灵活性和适应性。
4.2 可升级性通过软件控制，软件无线电系统可以进行远程升级和更新，无需更换硬件部件，提高了系统的可升级性和维护性。
软件无线电技术介绍及应用
软件无线电技术介绍及应用无线电技术的发展已经取得了重大进展，特别是在软件无线电技术的应用中。
软件无线电技术是指以软件定义无线电系统为基础的一种通信方式，是无线电领域中的一项革命性技术。
软件无线电技术是将传统无线电技术中的硬件集成电路（IC）的结构改成利用软件设计，使得通用处理器可编程实现软件定义无线电通信系统。
这种技术的最大特点就是可以根据需要进行程序裁剪，实现灵活的无线电设备，以便适应当前不同的系统需求。
软件无线电技术可以实现软硬一体化，是将通信的各种功能单元封装到软件的模块中，使其形成一个统一的、可编程的通信系统。
在软件无线电系统中，软件向设备发出指令，机器则运行一些类似固件的指令，并将结果返回给软件。
因此，软件无线电技术具有较高的灵活性和可编程性。
软件无线电技术可以广泛应用于军事、民用、科学技术等领域。
军用领域软件无线电技术在军事应用中的作用可以说是十分重要的。
这是因为这种技术可以最大限度地提高通信系统的性能和运行速度。
在军事领域中，需求时间是最关键的因素。
无线电频段的设备可以根据需求来大幅度缩短装配时间，同时可以在安全性和机密性等方面从根本上改善，保证了取得胜利的可能性。
民用领域无线电技术在民用领域中也有广泛的应用。
软件无线电技术可以潜在地影响任何一个生活领域，无论是网络电视、智能电话、还是无线宽带接入都离不开软件无线电技术。
例如，现代对于物联网的亟需，软件无线电技术将可以屈就这个需求，支持大量高速数据通信和智能设备之间的连接、数据采集和数据存储。
科学技术领域软件无线电技术在科学技术领域中也发挥着重大的作用。
最近，NASA（美国国家航空和宇宙航行局）的 Voyager 太空探测器已离开太阳系 20 多年，还能够保持其功能，这就是使用了具有软件无线电技术作为其主要收发设备的原因。
软件无线电技术的应用不仅限于这些领域，还包括天气预报、电力传输、卫星通信、物联网等，未来将逐渐应用于更多领域。
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软件定义无线电技术及其应用研究
软件定义无线电技术及其应用研究导言在现代科技的发展中，无线电技术的应用越来越广泛。
软件定义无线电技术是一种利用计算机软件实现无线电信号的接收、处理和发射的技术，在军事、民用、科研等各领域中得到了广泛应用。
本文将从软件定义无线电技术的基本原理、优势以及应用场景三个方面进行阐述，并且探讨软件定义无线电技术未来可能的发展方向。
一、软件定义无线电技术的基本原理软件定义无线电技术是一种软硬件相结合的无线电通信技术。
与传统的无线电通信技术相比，软件定义无线电技术更加智能化、灵活化。
其基本原理是利用计算机软件来实现对无线电信号的接收、处理、发射等功能。
具体而言，它是通过把模拟信号转换成数字信号来实现的。
软件定义无线电技术的关键技术包括数字信号处理技术、通信协议栈技术、软件无线电技术、射频前端技术等。
其中，软件无线电技术是软件定义无线电技术的核心技术，它是实现软件定义无线电技术的重要手段。
二、软件定义无线电技术的优势相比较传统的无线电技术，软件定义无线电技术有着明显的优势。
首先，软件无线电技术可以实现“万能无线电”：只需要用一种硬件设备，通过软件调节可以完成多个无线电通信系统的通信。
其次，软件定义无线电技术能够更加有效地利用频谱资源。
通过软件调节和规划频谱，可以减少频谱碎片化，提高频谱利用率，实现更高的频谱效率。
再次，软件定义无线电技术可以提高无线电通信系统的灵活性。
由于软件的可编程性，可以快速实现新的无线电通信方案，同时也能够快速响应市场需求。
最后，软件定义无线电技术适应性强，无论是在军事、民用、科研等领域都有极其广泛的应用前景。
三、软件定义无线电技术在应用中的场景1.军事领域在军事领域，软件定义无线电技术无疑要比传统的无线电技术更优越。
其可以大大降低军事通信系统的开发成本和时间，同时提供更高的安全性和机密性，更好的适应不同场景下的作战需求。
另外，软件定义无线电技术可以很好的满足多标准通信要求。
在多机协同作战中，高度的频谱资源利用效率和均衡分配可以有效提高部队协作的效率。
软件定义无线电技术在无线通信中的应用探究
软件定义无线电技术在无线通信中的应用探究引言：无线通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分，同时，无线通信技术也在不断发展与创新。
软件定义无线电技术（Software Defined Radio, SDR）作为一种新兴的无线通信技术，具有许多优势，正逐渐被广泛应用于各个领域。
本文将探讨SDR技术的概念、原理以及其在无线通信中的应用情况。
一、软件定义无线电技术的概念与原理软件定义无线电技术是一种可以通过软件对硬件电路进行重构以实现无线通信功能的技术。
传统无线电设备通常使用硬件电路来完成信号处理、编码解码等功能，而在SDR技术中，这些功能可以通过软件进行实现。
SDR通过将无线通信系统的硬件功能抽象为软件模块，使得硬件电路具备更大的灵活性和可配置性。
SDR技术的核心是软件定义的“基带处理器”，它能够接收、处理和发送无线信号。
基于软件定义的基带处理器，我们可以通过改变软件中的算法和参数，实现不同的无线通信功能，如调制解调、通信协议解析等。
SDR技术的另一个重要组成部分是“射频前端”，它负责将数字信号转换为模拟信号或将模拟信号转换为数字信号。
通过软件定义无线电技术，我们可以根据不同需求来选择合适的射频前端硬件模块。
二、软件定义无线电技术在无线通信中的应用情况1. 无线电广播软件定义无线电技术在无线电广播中得到了广泛应用。
传统的无线电广播设备需要大量的硬件电路来支持不同频段和不同编码格式的广播内容。
而通过SDR技术，我们可以通过简单地改变软件配置，实现不同频段和编码格式的无线广播。
这样不仅减少了硬件设计与制造的成本，也提高了无线广播的灵活性和适应性。
2. 移动通信软件定义无线电技术也在移动通信中发挥了重要作用。
以4G通信为例，传统的无线通信系统需要使用专门的硬件设备来支持通信功能，且不同频段的通信需要不同的硬件设备。
而SDR技术可以通过软件配置来实现不同频段的通信，减少了硬件设备的复杂性。
此外，SDR技术还可以灵活配置开放的通信协议，提供更高的兼容性和扩展性。
软件无线电技术的应用与发展
软件无线电技术的应用与发展软件无线电技术是一种基于计算机和数学算法的无线电通信方式。
随着计算机技术的不断发展，软件无线电技术在无线电通信领域的应用越来越广泛，它具有高可靠性、高度可配置性、高灵活性、高效性和可扩展性等优点，成为了无线电通信的一种重要手段。
一、软件无线电技术的应用1. 无线电通信软件无线电技术能够实现数字无线电通信，支持调制、解调和流量控制等功能，广泛应用于无线电通信设备中，如手机、射频识别设备等。
通过软件实现数字通信，不仅提高了通信的可靠性，而且能够在同样的频带宽度下传输更多的信息量。
2. 网络安全软件无线电技术在网络安全方面也有广泛的应用。
利用软件无线电技术，可以开发出基于无线电的安全通信协议，防止黑客通过无线电攻击进行网络入侵等安全问题。
同时，软件无线电技术可以用于信息采集、定位等方面，有助于网络安全的维护。
3. 物联网在物联网领域，软件无线电技术还可以应用于感知网络、自适应网络、智能传感器网络等多种场合。
通过软件无线电技术，可以实现低功耗、低速率的无线通信，支持多种传输协议和网络拓扑结构，适应不同的物联网应用场景。
二、软件无线电技术的发展1. 硬件平台软件无线电技术的发展与硬件平台的不断升级息息相关。
在过去，软件无线电技术需要借助外界的射频器件、数字信号处理器等硬件平台进行实现，但随着计算机硬件方面的技术进步，现在的软件无线电技术可以直接运行在计算机上，而无需额外的硬件平台。
2. 计算机性能软件无线电技术在不断地提高计算机的运算速度和运算能力上也得到了很大的提升。
现在的计算机可以很好地处理数字信号和算法，在软件无线电技术实现中发挥了至关重要的作用。
3. 通信协议软件无线电技术的广泛应用还需要有更加开放、通用的通信协议来支持。
而这些通信协议需要不断地更新和升级，以适应不断发展的无线电通信技术和需求，成为推动软件无线电技术发展的重要因素。
三、软件无线电技术的挑战1. 安全性问题软件无线电技术的应用具有一定的安全性风险。
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4．系统便于实现模块化
利用软件无线电的基本思想，对现行的通信系统均可 实行模块化设计，模块的物理及电气接口性能指标符 合统一、开放的标准。通过更换单一模块，可以维护 或提高系统的性能，也便于系统间复用。
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一方面SDR符合军事上三军协同快速通信的需要；另一方 面在民用领域，由于它可以通过软件编程，保持一种硬件平 台结构的通用性，所以在移动通信领域内，可以对不同体制 进行综合兼容。因此，软件无线电思想及技木的提出与实现 是非常必要的。
通过增加软件模块实现新的功能
具有很强的开放性
采用标准化、模块化结构 硬件可以扩展或更新 软件可以升级
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4.软件无线电的基本思想
1．完全数字化
由于软件无线电的基本思想之一就是力图从通信 系统的基带信号直至中频、射频段进行数字化处理， 因此，它是一种比目前任何一个数字通信系统的数 字化程度都要高得多的全数字化通信系统。
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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。
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软件无线电是一种开放的体系结构。这种开 放性包含：对使用的开放性、对生产的开放 性和对研制的开放性。 这三个开放性将同时给用户、厂家和科研部 门带来好处。
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3. SDR的主要特点
具有很强的灵活性
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1.2 SDR的发展概况与应用
➢ 为克服美军常规作战中通信方面存在的问题， 加速高技术的应用，美国国会于1987年制定 了平衡技术倡议(BTI)。
➢ 1990年8月．美国国防部与Hazeltine公司签 订了430万美元的合同，开始研制SPeakeasy 软件无线电系统的第一阶段工作。
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➢ 1994年8月，Speakeasy I型样机研制成功 并进行了技术演示，其演示了以下功能：分别 与4种不同的电台通信；同时向两种不同的电 台通信作为网桥网关，连接两个不同的、相互 独立的、具有不同信号形式的无线网，使信号 能透明地传输; 演示包括传输话音和数据。
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2．完全的可编程性
软件无线电通过一种通用的硬件平台，将通信 的各种功能实现完全由相应软件运行来完成。
➢可编程的射频与中频信号处理； ➢宽频段内的可编程的信道调制方式； ➢可编程的信道解调方式、信源编码、解码方式等等。
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3．系统功能的可扩充性
由于软件无线电通信系统的功能更多体现在软件上，因此， 系统的升级只需改变相应的软件，即对软件的升级即可。显然， 它比以往对硬件电路的设计与改进更加快捷。通过软件工具可 扩展通信系统业务、分析无线通信环境、定义所需扩展增强的 各项通信业务。5源自教学安排与考核方式 教学安排：
主讲14~16次（46课时）
考核方式：
大作业（理论分析+仿真）
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第一章 绪 论
教学内容： 软件无线电的基本概念 发展概况 关键技术
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1.1 SDR 概念的由来
软件无线电：
Software Radio 或 Software-Defined Radio
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。
➢可以包容很宽的无线频带
➢可以接收多种信道调制方式
➢具有很强“可互操作性”的无线电台。
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1992年5月，在美国电信系统会议上 MITRE公司的Joe Mitola首次明确提 出了软件无线电的概念。
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2. SDR的中心思想
将A／D／A尽可能靠近天线 用软件来完成尽可能多的无线电功能
注意：软件无线电并不是不要硬件，而是把硬件作为一 个基本平台。这个平台具有两个特点：模块化、标准 化；以总线方式连接。
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第五章 软件无线电的信号处理算法 第六章 基于软件无线电的智能天线 第七章 软件无线电的应用
4
参考书目： 《软件无线电原理与应用》
杨小牛，楼才义，徐建良 电子工业出版社 《Software Radio Technologies》
Joseph Mitola III, Zoran Zvonar
1
教学目标：
掌握软件无线电的基本概念、基本理论、
数学模型、工程实现、应用设计方法
了解软件无线电发展的新动向
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教学内容：
第一章 绪 论
软件无线电的提出、发展概况
第二章 软件无线电的基本理论
采样定理、多速率信号处理、高效数字滤波、正交变换
第三章 软件无线电的数学模型 第四章 软件无线电的硬件平台设计
软件无线电的原理与应用
Principles and Applications for Software-Defined Radio (SDR)
主讲： 曹运合 杨明磊
单位： 雷达信号处理重点实验室
办公室： 科技楼18层1815室
Tel:
88201031--8806
Email:
cyh_xidian@
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➢ 1995年美军启动Speakeasy二期工程，目标是完 成一个实用系统，能兼容美军的15种电台，并能 够同时与其中任意4种电台通信。系统的目标是实 现一个波形可编程、多频段、多模式电台。 Speakeasy多频段多模式电台较完整地体现了软 件无线电的设计思想。
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SDR应用前景（军事）
➢实现各种军用电台的互联互通的多功能无线网关； ➢接入各种军用移动通信网的多功能车载电台; ➢实现各种军用无线系统空中转信的多功能空中平台； ➢实现智能化通信侦察与对抗的通信电子对抗系统等等。
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1. SDR提出的背景
起源于军事通信
军用电台面临的问题: 各军兵种之间使用不同的通信 体制，互不兼容，功能单一，而且频带拥挤，大量 “非标准”的标准在同时使用。
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为了保证不同设备的互通性，使各军兵种之间实现 高效、可靠的协同通信．美国军方开展了研制三军 通用软件无线电台的工作，其目标是研制一种
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SDR应用前景（民用）
民用将成为软件无线电的更为重要的应用领 域，其应用前景可包括：
➢多频段多模式移动通用手机； ➢多频段多模式移动电话通用基站， ➢无线局域网及无线用户环的通用网关等等。
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1.3 软件无线电的关键技术
1. 开放式总线结构及实现
现有的软件无线电实验系统中一般采用双总线结构， 即：控制总线和高速效据总线。控制总线结构，如 VME总线、PCI总线等，尽可能采用现有的工业标准， 以便于利用已有的软件及硬件平台，加快开发速度。