GNU Radio軟件無(wú)線電技術(shù)
定 價(jià)：80 元
叢書名：普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材
- 作者：白勇，胡祝華編著
- 出版時(shí)間：2017/1/1
- ISBN：9787030507570
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類：TN92
- 頁(yè)碼：203
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
《GNU Radio軟件無(wú)線電技術(shù)》首先介紹軟件無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展背景和歷程，然后對(duì)一些常見的軟件無(wú)線電平臺(tái)進(jìn)行詳細(xì)的介紹（第1章）；其次介紹軟件無(wú)線電技術(shù)中的主要理論，包括信號(hào)采樣理論、多速率信號(hào)處理技術(shù)、數(shù)字濾波器技術(shù)以及軟件無(wú)線電的基本結(jié)構(gòu)等（第2章）；接著，針對(duì)GNURadio軟件無(wú)線電中的軟硬件平臺(tái)進(jìn)行詳細(xì)的介紹（第3章），并給出GNURadio軟件無(wú)線電系統(tǒng)環(huán)境在Ubuntu上的安裝與測(cè)試方法（第4章）；隨后，介紹GNURadio中的附帶工具和功能軟件，重點(diǎn)介紹GRC的使用方法，以及如何使用GRC和Python來(lái)開發(fā)通信系統(tǒng)（第5、6章）；在此基礎(chǔ)上，《GNU Radio軟件無(wú)線電技術(shù)》還詳細(xì)分析基于C++語(yǔ)言來(lái)開發(fā)信號(hào)處理模塊的問(wèn)題（第7章），同時(shí)對(duì)QPSK&GMSK調(diào)制方式、OFDM無(wú)線傳輸以及MIMO技術(shù)的GNURadio仿真實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的介紹和分析（第8章）；最后，《GNU Radio軟件無(wú)線電技術(shù)》對(duì)常見的基于GNU Radio的軟件無(wú)線電科研項(xiàng)目（OpenBTS、Hydra和GQRS）進(jìn)行深入的分析和探討（第9章）。
《GNU Radio軟件無(wú)線電技術(shù)》可以為那些想通過(guò)構(gòu)建GNURadio平臺(tái)來(lái)開發(fā)和驗(yàn)證自己的創(chuàng)新想法或創(chuàng)新實(shí)踐的科研和工程人員提供系統(tǒng)性的知識(shí)脈絡(luò)和開發(fā)思路。
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按照傳統(tǒng)的無(wú)線電產(chǎn)品開發(fā)思路，當(dāng)有新技術(shù)出現(xiàn)或版本需要升級(jí)時(shí)，要開發(fā)新的專用芯片來(lái)支持，這往往會(huì)帶來(lái)巨大的投資風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致制造商和運(yùn)營(yíng)商對(duì)新技術(shù)持觀望態(tài)度，從而限制了新技術(shù)的快速應(yīng)用和推廣。而軟件無(wú)線電技術(shù)能夠提供一種新的解決方案，該技術(shù)由Joseph Mitola于1992年首次提出，受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)的無(wú)線電技術(shù)相比，該技術(shù)不必設(shè)計(jì)、開發(fā)新型專用芯片，即可驗(yàn)證新技術(shù)的性能，如信號(hào)發(fā)生、調(diào)制／解調(diào)、信道編譯碼等信號(hào)處理過(guò)程以及協(xié)議棧均可由軟件實(shí)現(xiàn)，而不需要硬件電路的支持。由于軟件無(wú)線電具有設(shè)備可重配置的特性，所以改變了傳統(tǒng)的基于硬件和面向用途的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)方法，把信號(hào)的數(shù)字化處理盡量靠近天線側(cè)，能夠在前端硬件配置不變的情況下通過(guò)編寫軟件實(shí)現(xiàn)新的功能。軟件無(wú)線電的這一特點(diǎn)有利于新技術(shù)的發(fā)展，也有利于新技術(shù)的應(yīng)用和推廣。同時(shí)軟件無(wú)線電技術(shù)為無(wú)線電技術(shù)領(lǐng)域的眾多科研與工程人員提供了很好的開發(fā)和研究平臺(tái)，可以非常容易地在搭建的軟件無(wú)線電平臺(tái)上驗(yàn)證各種創(chuàng)新設(shè)計(jì)和科學(xué)設(shè)想的可行性，從而可以讓科研工作者將更多的精力集中在創(chuàng)新思路的構(gòu)建上。
GNU Radio軟件無(wú)線電技術(shù)是采用GNU Radio開源軟件平臺(tái)、普通PC和廉價(jià)的硬件前端來(lái)開發(fā)各種軟件無(wú)線電應(yīng)用的一門技術(shù)。其中，GNU Radio是一個(gè)開源的無(wú)線電平臺(tái)的軟件包。它是由Eric Blossom發(fā)起的一個(gè)完全開放的軟件無(wú)線電項(xiàng)目，旨在鼓勵(lì)全球技術(shù)人員積極參與到這一領(lǐng)域的協(xié)作與創(chuàng)新。GNURadio的開發(fā)主要是基于Linux操作系統(tǒng)，采用C++編程語(yǔ)言結(jié)合Python腳本語(yǔ)言進(jìn)行編程，也可以將它移植到其他的操作系統(tǒng)上。而硬件前端一般采用USRP（Universal Software Radio Peripheral）套件來(lái)實(shí)現(xiàn)。該套件通常由天線、射頻前端、模數(shù)／數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及通用數(shù)字信號(hào)處理器組成。
GNU Radio軟件無(wú)線電技術(shù)可以理解為開源軟件的自由精神在無(wú)線領(lǐng)域的延伸，開放性和低成本是其最大的優(yōu)勢(shì)。低成本使得技術(shù)人員和資金不太充裕的研究機(jī)構(gòu)可以像購(gòu)買PC一樣擁有一套能自由進(jìn)入頻譜空間的軟硬件系統(tǒng)，從而為更廣泛的技術(shù)創(chuàng)新打下基礎(chǔ)。在GNU Radio的郵件討論組中每天都有來(lái)自世界各地的用戶對(duì)各種相關(guān)技術(shù)問(wèn)題的討論，這些用戶包括學(xué)生、大學(xué)教師、軟硬件工程師、無(wú)線工程師、業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者，而這些人正是推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的主力。GNURadio的開放特性也是其具有廣泛吸引力的重要因素，同時(shí)也是其生命力的源泉。由于代碼和技術(shù)資料完全開放，人們可以了解到其運(yùn)作的所有細(xì)節(jié)，并可自由地對(duì)其進(jìn)行修改和開發(fā)。在這種開放的氛圍之下，人們?nèi)〉玫闹R(shí)、成果可以得到充分的交流共享，更有益于創(chuàng)新。
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目錄
前言
第1章 緒論1
1.1 軟件無(wú)線電發(fā)展概述1
1.1.1 背景1
1.1.2 軟件無(wú)線電概念及關(guān)鍵技術(shù)2
1.1.3 軟件無(wú)線電研究現(xiàn)狀3
1.1.4 存在的問(wèn)題探討5
1.2 軟件無(wú)線電平臺(tái)介紹6
1.2.1 GNU Radio6
1.2.2 SORA7
1.2.3 Open Air Interface14
參考文獻(xiàn)17
第2章 軟件無(wú)線電基本理論20
2.1 信號(hào)采樣理論20
2.1.1 采樣定理21
2.1.2 帶通信號(hào)采樣定理22
2.2 多速率信號(hào)處理23
2.2.1 整數(shù)倍抽取23
2.2.2 整數(shù)倍內(nèi)插25
2.2.3 采樣率分?jǐn)?shù)倍變換27
2.3 數(shù)字濾波器27
2.3.1 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)28
2.3.2 半帶濾波器28
2.3.3 積分梳狀濾波器29
2.4 軟件無(wú)線電基本結(jié)構(gòu)30
2.4.1 數(shù)字下變頻30
2.4.2 數(shù)字上變頻31
參考文獻(xiàn)32
第3章 GNU Radio 軟件無(wú)線電平臺(tái)33
3.1 GNU Radio 平臺(tái)綜述33
3.2 GNU Radio 軟件架構(gòu)35
3.3 GNU Radio 硬件平臺(tái)37
3.3.1 HackRF38
3.3.2 bladeRF39
3.3.3 USRP40
3.4 USRP 硬件平臺(tái)42
3.4.1 USRP 母板43
3.4.2 USRP2 母板45
3.4.3 USRP 子板46
參考文獻(xiàn)49
第4章 GNU Radio 的安裝50
4.1 安裝需求50
4.2 Linux 下的安裝50
4.2.1 安裝Ubuntu 10.10 操作系統(tǒng)50
4.2.2 在Ubuntu 10.10 系統(tǒng)下安裝GNU Radio52
4.3 安裝后的測(cè)試53
4.3.1 連接檢測(cè)54
4.3.2 程序測(cè)試56
4.3.3 圖形界面GRC 的測(cè)試60
參考文獻(xiàn)61
第5章 GNU Radio 的使用62
5.1 引言62
5.2 使用系統(tǒng)附帶工具及功能軟件62
5.3 使用GNU Radio 仿真64
5.4 使用圖形化信號(hào)處理開發(fā)工具GRC64
5.4.1 GRC 簡(jiǎn)介 64
5.4.2 核心概念64
5.4.3 GRC 使用要點(diǎn)66
5.4.4 GRC 使用舉例68
參考文獻(xiàn)71
第6章 使用 Python 開發(fā)GNU Radio 應(yīng)用程序72
6.1 Python72
6.1.1 Python 語(yǔ)言簡(jiǎn)介72
6.1.2 GNU Radio 中的Python77
6.2 編程概念77
6.2.1 低通濾波器音頻記錄機(jī)77
6.2.2 撥號(hào)音發(fā)生器78
6.2.3 QPSK 解調(diào)器78
6.3 第一個(gè)Python 代碼例程79
6.4 編程指南81
6.4.1 Python 如何調(diào)用C++程序81
6.4.2 GNU Radio 模塊82
6.4.3 選擇、定義和配置功能塊83
6.4.4 模塊的階層結(jié)構(gòu)85
6.4.5 并行流程圖87
6.4.6 GNU Radio 的擴(kuò)展和工具89
6.4.7 流圖的控制89
6.4.8 非流圖應(yīng)用91
6.4.9 高級(jí)主題91
參考文獻(xiàn)95
第7章 使用 C++開發(fā)GNU Radio 信號(hào)處理模塊96
7.1 C++編程規(guī)范96
7.1.1 編輯規(guī)范96
7.1.2 設(shè)計(jì)規(guī)范100
7.2 模塊結(jié)構(gòu)102
7.3 信號(hào)處理模塊的編寫103
7.3.1 關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)103
7.3.2 基于C++的開發(fā)方法108
7.3.3 第一個(gè)模塊112
7.4 圖形界面的使用116
7.5 外部庫(kù)文件的使用121
7.6 Octave 和MATLAB 的使用122
7.6.1 Octave 的使用122
7.6.2 MATLAB 的使用124
7.7 版本控制127
參考文獻(xiàn)129
第8章 GNU Radio 無(wú)線傳輸實(shí)現(xiàn)范例131
8.1 GNU Radio 調(diào)制方式實(shí)現(xiàn)131
8.1.1 DQPSK&QPSK 調(diào)制方式實(shí)現(xiàn)131
8.1.2 GMSK 調(diào)制方式實(shí)現(xiàn)140
8.2 GNU Radio 的OFDM 無(wú)線傳輸145
8.2.1 系統(tǒng)框圖和MAC 幀的構(gòu)成145
8.2.2 物理層147
8.2.3 開發(fā)和調(diào)試方法151
8.2.4 OFDM 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析153
8.3 GNU Radio 的MIMO 技術(shù)155
8.3.1 mux 參數(shù)的含義156
8.3.2 代碼示例158
參考文獻(xiàn)164
第9章 GNU Radio 科研項(xiàng)目166
9.1 GNU Radio 科研項(xiàng)目概述166
9.2 GNU Radio 科研項(xiàng)目介紹166
9.2.1 OpenBTS 項(xiàng)目166
9.2.2 Hydra 項(xiàng)目180
9.2.3 認(rèn)知無(wú)線電壓縮頻譜感知項(xiàng)目183
9.2.4 其他應(yīng)用191
參考文獻(xiàn)191
附錄A main_usrp_tx.py193
附錄 B demo_usrp_rx.py198
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