1 电子科技大学 信息与通信工程学院，成都 611731
2 飞腾信息技术有限公司，天津 300450
针对目前无线通信课程内容侧重讲述基本理论推导，相关实验多关注模块功能仿真，缺乏系统性和真实场景的问题，提出了以GNURadio软件和通用软件无线电外设（USRP）硬件平台为基础的正交频分复用（OFDM）无线通信系统实验。该实验内容包括掌握OFDM的基本原理、搭建OFDM收发系统、分析相关通信性能和完成硬件系统，最后在实际无线通信场景中完成测试，实现实时视频传输。通过软件系统和硬件平台的协同，学生能充分了解无线通信的基本原理、各通信模块的使用、无线通信系统的架构以及相关的性能分析方法，完成从理论基础到工程应用、从模块验证到系统实现、从理想环境仿真到实际场景测试的跨越，从而全面提升工程素养。
GNURadio 通用软件无线电外设 正交频分复用 无线通信 视频传输 GNURadio USRP OFDM wireless communications video transmission
1 军事科学院战争研究院, 北京 100091
2 中国人民解放军 78156部队, 四川 成都 610000
3 中山大学电子与信息工程学院, 广东 广州 510006
卫星通信系统向多频段多体制发展的趋势对卫星通信终端测试平台的通用性提出了更高的要求, 基于通用处理器的软件无线电(GPP-SDR)技术可用于解决该问题。但目前 GPP-SDR处理器和射频前端之间的高速数据传输仍是主要的技术瓶颈。本文针对卫星通信终端通用测试平台需求, 提出了基于中断机制的 PCI-e高速传输方法和流程设计, 并通过移植 Xenomai操作系统对高速接口传输的实时性进行优化; 设计了一系列的测试实验对所设计接口的实际传输速率和中断丢失概率等指标进行测试。实验结果验证了所提方案具备高速率和低时延的传输特性, 能够很好地满足当前卫星通信终端通用测试需求。
卫星通信测试 软件无线电 高速接口 中断机制 satellite communication testing Software Defined Radio high-speed interface interrupt machanism 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(1): 36
中山大学电子与信息工程学院, 广东广州 510006
在认知无线电(CR)背景下, 动态频谱接入已成为提高无线网络频谱利用率的重要途径。基于全球移动通信系统-铁路(GSM-R)系统中采集的细粒度频谱监测数据, 提出一种数据驱动的深度学习方法, 建模频谱模式, 并建立一套动态频谱接入访问框架。采用一种深度频谱生成模型指导频谱分配; 设计一种综合递归序列表征与场景特征嵌入的深度网络, 建模和预测短时频谱占用情况, 并由此提出一种动态信道接入策略。进一步, 利用软件无线电(SDR)平台实现一套跳频系统, 并将其与动态频谱接入策略进行集成。使用真实的历史频谱数据评估该系统的数据吞吐能力, 测试结果表明, 所提方法及构建的跳频系统能有效提高机会通信能力, 高效利用频谱资源。该频谱接入框架及 SDR系统实现具有较强的通用性, 易于集成到不同场景和频段的系统中。
认知无线电 动态频谱接入 频谱占用预测 跳频系统 软件无线电 Cognitive Radio dynamic spectrum access spectrum occupancy prediction frequency hopping system Software Defined Radio 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(12): 1343
1 哈尔滨工程大学先进船舶通信与信息技术工业和信息化部重点实验室，黑龙江哈尔滨 150001
2 中国民航大学空中交通管理学院，天津 300300
针对低成本、高性能的广播式自动相关监视 (ADS-B)系统的设计需求，研究了 ADS-B信号接收技术。基于软件无线电技术，设计了基于 1090ES模式的ADS-B信号软件接收机；利用廉价的软件无线电平台 (RTL-SDR)及Matlab，对设计进行了验证，实现对民航航班 ADS-B信号的实际接收。相对于传统的 ADS-B接收机，结构简单，灵活性高，提高了开发效率。
广播式自动相关监视 软件无线电平台 (RTL-SDR) 软件无线电 Automatic Dependent Surveillance-Broadcast RTL-Software DefinedRadio software defined radio 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(1): 38
战略支援部队信息工程大学 数据与目标工程学院, 河南 郑州 450001
无线局域网由于其开放的信道环境和传统的密钥身份验证机制, 安全问题十分严峻。通过射频指纹识别技术, 提取无线设备硬件特征进行身份验证, 能够大大提高无线网络安全性。本文基于通用软件无线电外设(USRP)和GNU Radio开源平台, 提取IEEE 802.11a/g信号载波频偏作为指纹, 结合神经网络分类器进行识别。首先接收信号并提取每帧信号载波频偏, 然后训练神经网络分类器, 最后利用此分类器对无线设备进行识别。在办公室和体育馆2种典型室内环境进行无线设备个体识别实验, 识别率均大于90%。实验结果说明, 基于软件无线电提取信号载波频偏可以识别出不同的无线设备, 检测出非法设备接入, 能够提高无线网络安全性。
无线设备 射频指纹识别 载波频偏 软件无线电 wireless device radio frequency fingerprinting identification frequency offset software radio 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(1): 72
中山大学 电子与信息工程学院，广东 广州 511400
窄带物联网(NB-IoT)技术因具备广域覆盖、低功耗、海量用户接入的优点，成为当前广域物联网的主流技术，但单一的NB-IoT组网模式在某些极端功率受限环境(如水表井、地下车库等深度覆盖区域)仍会出现覆盖不足以及终端耗电大的问题。针对传统应用场景下的NB-IoT单独组网方式的不足，提出一种NB-IoT/FSK混合异构组网广域物联网架构，该架构能够借助频移键控(FSK)调制的较低解调门限进一步提高混合网络的覆盖范围，降低最末端终端节点功耗，从而实现深度覆盖下更多终端用户接入能力。使用通用软件无线电外设(USRP)平台搭建了该异构网演示系统，模拟了物联网智能水表的应用场景，仿真与实际的简单外场测试验证证明了该异构组网架构的可行性与优良性能。
窄带物联网 频移键控(FSK) 异构网 通用软件无线电外设(USRP) Narrow Band Internet of Things Frequency-Shift Keying heterogeneous network Universal Software Radio Peripheral 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(1): 152
中山大学 电子与信息工程学院，广东 广州 510006
LoRa是低功耗广域物联网的主流备选技术，差分双正交编码线性扩频(DBO-CSS)调制则是该技术的物理层传输方案。为了解决DBO-CSS技术在典型物联网场景中面临的快速同步捕获、低信噪比可靠接收等关键难题，基于NI公司的通用软件无线电设备(USRP)搭建了一套支持多用户接入的LoRa系统作为实验平台，采用仿真和空口测试相结合的方法，提出了基于改进匹配滤波器的同步算法和基于2D-Rake接收机的分集方案两项关键技术并完成性能验证。实验结果表明，改进的同步算法对准确度有所提高，而2D-Rake分集方案能使接收机获得约3 dB的信噪比增益。
LoRa技术 差分双正交Chirp扩频 软件无线电 2D-Rake接收机 LoRa technology Differentially Bi-orthogonal Chirp Spread Spectrum software defined radio 2D-Rake receiver 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(6): 1027
四川大学 电子信息学院, 四川 成都 610065
针对传统压制式干扰仪对采用扩频技术的宽带码分多址(WCDMA)干扰不理想, 以及WCDMA欺骗式干扰仪实现复杂的问题, 基于PicoZed SOM软件定义无线电平台设计出一套新型智能干扰系统。实验测量表明, 该系统发射功率仅为23 dBm时, 能有效管控半径10 m范围的WCDMA通信信号。整个设计的实现分为4个步骤: 第1步基于WCDMA的小区搜索过程, 设计出一种带有WCDMA小区同步特征的干扰信号；第2步使用MATLAB仿真验证该方法的有效性；第3步设计WCDMA干扰模块和WCDMA数字上变频模块, 实现在FPGA上产生带有同步信息的干扰信号；第4步基于ADI提供的PicoZed SOM参考工程, 实现在空口发射WCDMA干扰信号。
智能干扰 软件无线电 宽带码分多址 小区搜索 intelligent interference AD9361 AD9361 software defined radio Wideband Code Division Multiple Access(WCDMA) cell search 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(4): 625
云无线接入网 (C-RAN)是融合了集中化处理、协作无线电和实时云计算的无线接入网架构, 不同于传统无线通信网络架构, 其基带处理单元基于统一开放的软件无线电平台。本文从灵活性、实现复杂度、运算精确度、处理时延、吞吐量、资源利用率、能耗等方面对比 C-RAN系统中的软件发送接收技术与传统基带信号处理技术, 并以低密度奇偶校验码(LDPC)编码载波传输系统为典型案例, 展示软件技术运算精确度高、性能优良, 而传统技术处理时延低的特点。
云无线接入网 (C-RAN) 云计算 软件无线电 载波同步 低密度奇偶校验码 (LDPC) Cloud Radio Access Network(C-RAN) cloud-computing softwareradio carrier synchronization Low Density Parity Check(LDPC) 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(3): 455
各种自然干扰和人为干扰使得通信环境日益恶劣,采用数字扩频通信和软件无线电技术可以有效解决通信系统中的抗干扰和兼容性问题。首先讨论了软件无线电中的宽带/多频段天线、高速ADC以及高速DSP等关键技术;其次分析了扩频技术对于通信抗干扰的意义;最后结合数字扩频通信和软件无线电这两种技术的特点,提出一种采用可编程数字器件的实现方案。实验表明该系统具有安全可靠的传输性能,而且具有良好的抗干扰以及兼容性,具有较好的发展前景。
数字扩频通信 软件无线电 可编程数字器件 digital SS communication software radio programmable digital device
