基于USRP的软件认知无线电训练平台+PCB图+实验原理图(3)
传统的无线电系统只能完成一项专属的任务，比如接收电视信 号、广播信号，或者进行无线通信比如wifi和手机通信。每一种无线电系统有其专属的无线制式。不同的无线电系统间有不同调制和解 调的方式以及不同的无线波形和纠错方式，它们之间是不能够相互通 信和干扰的。而软件无线电是一种可以通过软件就可以改变无线制 式，而适应不同的通信制式的新型无线电系统。传统的无线电系统的 物理层和数据链路层是由硬件实现的，当其完成设计后就不能改变 了，而软件无线电系统可以由于软件控制和改变物理层和数据链路 层，只有少部分由不可编程硬件实现，其余的在物理层调制解调的信 号都能由软件控制。数据链路层则是完全可由软件来控制，可以根据 要求任意改变。
图2.2.1 传统无线电和软件无线电通信系统的对比
经过近20年深入研究和发展,软件无线电的概念不仅得到了普遍认可,而且已获得广泛应用，近几年,软件无线电发展迅速,从3G到4G,从民 用到军用或者科研领域，出现了如the virtual radio和GNU Radio 这些手机端和PC端的应用和开发软件。
理想的软件无线电结构如图2.2.2所示,其主要特点是尽可能地 减少模拟环节的处理。模拟信号由RF前端接收，然后由ADC转化为数字信号，然后通过编程处理即软件无线电代码转为信息。在发射 端数字信号也由软件无线电代码计算处理生成，然后由DAC将数字 信号转化为模拟信号经由RF前端发射出去。
图 2.2.2 理想的软件无线电结构
图2.2.2所示的软件无线电结构适用于绝大多数无线电工程领域 ,如:通信、雷达、测控等。因此,所要完成的功能不取决于该硬件结构,主要取决于软件无线电的代码。这也是之所以称其为”软件无 线电“的原因所在。
经过多年的发展和广泛研究 ,软件无线电目前发展得很迅速 ,特 别是软件无线电以软件为核心的设计理念区别与以往的依靠硬件为 核心的理念已经被各个无线电工程领域所接受,并会加深对无线电工 程未来发展的影响。特别是认知无线电的概念,将软件无线电拓展出 更多的发展空间和机遇。
2.3认知无线电的概念
认知无线电技术是一种由软件无线电技术发展而来的无线通信 技术。认知无线电在软件无线电的基础上增加了一个新的元素，依靠 人工智能的支持，能够感知其所处位置以及所在的环境，并在此基础 上改变其频率、功率、调制以及一些其它的参数以求更高的频带利用 率。从这个层面上来讲，认知无线电具有更深的概念，不仅包括信号 处理，还包括根据相应的环境或任务进行部署和规划的高层功能。正 是这种对外界环境的自适应能力，使得认知无线电成为实现动态频谱 分配的一种主流方案。
总结上述三者之间的异同所在，可以看到，认知无线电具有下面 两个主要特征：
1、认知
认知能力使认知无线电能够捕获或感知其工作环境中的无线信 息，从而可以识别特定时间和空间的空闲频谱资源(也称为频谱空 洞)，并选择最适当的频谱和工作参数。这一任务通常包括3个主要 的步骤：频谱的感知、分析和判决。频谱感知部分的主要功能是监测 可用频段，检测出空闲中的频谱；频谱分析部分则根据频谱感知获取 的频谱空洞分析后获取其一些特性；频谱判决部分是通过频谱空洞的 特性并结合用户需求选择合适的频段进行无限数据传输。
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