App Designer辅助教学方法探索与实践——以软件无线电课程为例

软件无线电作为通信学科的必修课程,具有承上启下的重要作用。因课程原理抽象、理论公式复杂,学员在学习过程存在理解掌握难、实践应用难等问题。通过对当前软件无线电教学过程中存在的不足与困难进行分析,提出利用MATLAB App Designer辅助课程教学,从教学准备、课堂互动、自主实验、反馈提升四个方面开展课程教学改革。实践表明,该方法对于提升学员的工程思维、系统思维具有显著效果,同时可以增强学员理论联系实际的能力。

一种小型化软件无线电通信平台设计

该文针对小型化软件无线电平台轻量化、低功耗设计要求,提出了一种基于SOC芯片的开放性、标准化、小型化的软件无线电通信平台,可实现通信装备架构统一、波形按需加载。

基于软件无线电方案无线无源SAW温度阅读器设计

目前谐振型声表面波(SAW)阅读器射频电路大多采取分立器件设计,针对系统整体工作频段受限,硬件设计繁琐的问题,该文提出了一种软件无线电方案。软件无线电系统主体由ZYNQ和AD9361组成,射频收发端口添加LNA、PA进行信号功率放大,使用射频开关隔离收发。通过发射步进频率5 kHz、带宽1 MHz扫频信号,并对回波进行频谱分析求取最大值,最终得到谐振频率。针对SAW传感器回波持续时间较短而导致FFT计算分辨率的不足,使用重复采集增加数据长度,将阅读器的分辨率提高到468.75 Hz。实验结果表明,该阅读器能够正确探测传感器温度变化。

基于软件无线电的高清音频传输系统设计

在5G时代背景下,随着高清音频传输需求的不断增长,对于传输速率、延迟、稳定性等方面提出了更高的要求。为了应对更高的传输需求,文中基于软件无线电技术,使用eLabRadio软件和eNodeX 10F-DS硬件设备设计实现了一个高清音频传输系统。该系统采用CVSD编码、卷积和差分组合信道编码、BPSK调制等关键技术,构建了无硬件仿真、自发自收和一发一收三种不同工作模式的音频传输系统。经过测试验证可知:当发射衰减为10 dB、接收增益为50 dB时,该系统能够在0~6 m距离内实现高质量、低延迟的音频文件传输,抗干扰能力强;同时固定发送设备与接收设备之间的距离为2 m、发送衰减为10 dB,当接收增益为30 dB和在50~60 dB范围内时,音频的传输效果较好。

产出导向软件无线电实验教学方案

产出导向教育(Outcome-based Education,OBE)理念受到了工科教育界的高度重视。软件无线电是一种新型的无线电体系结构,通过硬件和软件的结合使无线网络和用户终端具有可重配置能力,契合当前电子信息产业模块化、软件化的发展趋势,适合培养具备解决复杂工程问题的学生,在基于OBE理念的实验教学过程中可以发挥独特的优势。利用软件无线电平台设计的培养无线电工程师的实验方案包括:实验实施、考核评价机制、持续改进机制。所涉及的方案按照以学生为中心的原则,遵循OBE教育理念,可以由浅入深地达到培养学生解决复杂工程问题的目的。

基于软件无线电的通信卫星柔性测试技术

针对通信卫星有效载荷地面测试系统专用化程度高、人员操作性差、软件兼容性低、迭代更新成本高的问题,文章提出一种基于软件无线电的卫星柔性测试技术,发挥软件无线电支持高级语言编程和灵活程度高的特点,将不同通信卫星有效载荷体制以软件自定义实现的方式统型到通用的硬件平台,设计可用于各型通信卫星有效载荷测试的通用化地面测试设备,实现卫星有效载荷测试技术经济一体化。经在卫星移动通信载荷和航空监视载荷中实际测试验证,结果表明:基于软件无线电的卫星柔性测试设备满足通信卫星有效载荷的测试需求,可为软件无线电技术在卫星测试领域的探索和应用提供参考。

基于软件无线电的音视频通信一体化方案

为解决传统无线电平台对音视频传输误码率高、速率慢及设计复杂等问题,设计并提出基于ZYNQ和AD9361软件无线电方案。方案以IEEE802.11a协议为标准使用OFDM作为其主要调制技术,并通过网口实现ZYNQ与电脑主机之间的视频数据交互。功能测试结果表明,通过该方案设计的系统在天线接收范围内能持续保持数据误码率为零,并可根据实际需求灵活调整参数。此外,设计的一体化终端具有高实用性、强可扩展性和低复杂性,可广泛应用于各种环境。方案为音视频通信一体化提供全新的解决思路和方法,对无线视频通信产品开发具有较好的价值和现实意义。

基于软件无线电的短波电台模拟器设计与实现

本文提出了一种基于软件无线电的短波电台模拟器设计方法。模拟器前端采用Vue3实现,后端利用Python开发,网络通信基于WebSocket完成,同时结合GNU Radio平台和Lime-SDR硬件完成了短波电台模拟器的软硬件实现。文中提出的短波电台模拟器设计方法具有极好的灵活性和扩展性,适用于各种型号短波电台模拟器的快速开发,可以大大降低短波电台模拟器的成本,具有很好的应用前景。

基于软件无线电的GNSS欺骗方法及系统设计

针对目前无人机反制技术存在的干扰功率高、易造成二次伤害等问题,提出一种基于软件无线电的全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)欺骗方法。根据真实信号的发射时间、多普勒频率和导航电文等信息重构欺骗基带信号,并通过软件无线电平台将数字基带信号转变为射频信号,实现信号的播发。欺骗信号参数预测精度仿真结果表明,所提出的算法预测信号发射时间能达到小于10 ns的精度,预测多普勒频移能达到小于1 Hz的精度,验证了该欺骗方法的隐蔽性和可行性;实物实验结果表明,该欺骗系统能够有效进行授时、位置、轨迹欺骗。所提出的算法能够在软件无线电平台上实现隐蔽性较好的欺骗,具有成本低、实现简单、负面影响小等特点。

基于软件无线电技术的煤种分类

针对传统煤炭分类方法存在成本较高、过程烦琐及耗时较长等问题,提出一种基于电磁波能量衰减原理的煤种分类方法。通过构建由软件无线电平台、微波天线和数据分析服务器等组成的分类实验系统,对褐煤、烟煤和无烟煤三种煤粉样品共计150份,在3~6 GHz频段上进行电磁波透射测试。对接收到的透射信号进行能量特征提取,采用BP神经网络预测模型实现了煤粉分类。实验表明,0.1、0.2、0.4、0.8 s透射时间的分类准确率分别为92.67%、95.26%、97.33%和98.70%。该研究为电磁波以及软件无线电技术在煤种分类的应用提供参考。

基于ADRV9009的高性能小型化软件无线电收发系统

为了解决传统无线电收发系统硬件结构复杂、收发带宽小、灵活性及可扩展性差、功能单一等问题,提出了一种基于高性能捷变收发器ADRV9009及Kintex-7 FPGA的软件无线电收发系统的设计与实现方法。该高性能软件无线电收发系统主要由高带宽射频单元、数字信号处理单元以及外设单元三大部分构成,能够灵活配置发射接收频点、带宽等参数,具有良好的射频性能。与传统的软件无线电平台相比,具有体积小、灵活性及可扩展性强、应用场景丰富等特点,有望在移动通信、卫星通信等领域得到广泛应用。

面向软件无线电的物理下行共享信道优化与实现

针对软件无线电平台Open Air Interface(OAI)终端侧物理下行共享信道(Physical Downlink Shared Channel,PDSCH)中解扰模块和信道译码模块数据延时大的问题,提出了基于图形处理单元(Graphic Processing Unit,GPU)中统一计算设备架构的PDSCH优化方案,对传输块进行比特级和码块级数据划分,设计了多GPU下的并行解扰和并行信道译码,降低了数据延时,提高了下行峰值速率。实验结果表明,该优化方案基本维持了原有循环冗余校验码错误率,且在不同传输块大小下,解扰模块耗时最大降低92.1%,信道译码模块耗时最大降低83.7%,终端PDSCH耗时最大降低77.8%,下行峰值速率最大提高138.3%,有效提升了OAI平台性能。

“软件无线电技术”课程系统观理念设计

“软件无线电技术”是电子信息类专业典型专业课。为了全面建设课程,基于工程教育专业认证,融入课程思政系统观,实现价值引领、知识探究和能力建设。课程教改呈现职业素养系统观的教学实施方法和具体实施途径。通过系统观的探索应用发现教学效果良好,值得电子信息类专业其他课程教学借鉴。

软件无线电技术在广播发射机中的应用

针对无线广播通信的技术要求,在软件无线电技术背景下完成了发射机的设计。首先,对比了广播通信领域常见的两种发射机结构,超外差结构和直上变结构。其次,对发射机设计所需的参数进行分析,包括灵敏度、噪声因子、频率区间、发射功率和发射效率。再次,进行了发射机的结构设计,这是一种双变频超外差结构。最后,对这种发射机的结构进行变频性能分析。它可以完成3种形式的变频,体现了软件无线电技术的灵活性。

基于随机解调的软件无线电直接射频采样系统研究

针对ADC模拟输入带宽有限,难以满足高速采集系统的宽带宽要求,结合某类高速信号高精度数据记录仪的研制,提出了一种基于随机解调的采样方式,并通过矩阵理论将随机解调采样转换为可进行矩阵计算的数学模型;该模型利用随机解调和抗混叠滤波器实现了低速ADC模数转换器对高速模拟信号的采集;同时,根据所建立的采样模型,提出了一种基于最小二乘的采样重构方法,并且对其重构误差进行了定量的分析;通过仿真对基于随机解调的采样系统进行了验证,结果表明该采样系统实现了低速ADC模数转换器采样对高速信号的直接采样,且误差更优于单片ADC模数转换器采样误差。

基于软件无线电的高效信号识别方法研究

随着通信技术的不断发展与需求的多样化,软件无线电具有较高的灵活性与适应性,能够应用于各种复杂和动态的通信环境中,已成为现代通信系统中主要技术。然而,传统的信号识别方法在面对高动态、多信号和强干扰的场景时,难以满足实时性和准确性的需求。因此,本文将基于软件无线电的高效信号识别方法进行深入研究,以期望为提高信号识别的速度和准确性,优化通信系统的整体性能,满足现代通信需求的同时,推动软件无线电技术在更广泛领域的应用和发展。

数字广播电视中软件无线电技术的应用

目前,电视作为大众日常生活中不可缺少的电器,在网络技术快速发展的今天,电视的地位依然不可动摇。与传统的模拟电视相同,数字电视同样也存在不同的制式,并且随着科学技术的不断发展,数字电视技术也不断优化,但是在实际工作中依然存在一些问题。本文对软件无线电技术的核心概念进行了分析,并就软件无线电技术在数字广播电视中的应用展开了分析研究,希望能够为广大数字广播电视工作者提供一些工作借鉴和工作思路。

软件无线电技术在数字广播电视系统平台中的应用

软件无线电技术的核心在于构建一个灵活、可模块化的硬件架构。以软件为中心来实施无线通信功能,颠覆了传统的、以硬件为核心且功能有限的通信设备设计思路。该技术以最小化单功能硬件组件推动了数字信号处理技术靠近天线端实施,表现出了其全方位、开放式及高度可编程的特性。用户可以仅通过更新软件来重新定义硬件功能,从而实现通信能力和应用可能性的创新。

面向GPU的5G新型无线电的高吞吐率LDPC译码器

提出了一种基于图形处理单元(graphic processing unit,GPU)的5G软件无线电准循环低密度奇偶校验(low density parity check,LDPC)码译码器,为了节省片上和片下带宽,采用码字缩短和打孔技术、两级量化和数据打包方案,以提升数据带宽的利用率。实验基于Nvidia RTX 2080Ti GPU平台实现了高码率情况下的最小和近似译码算法的并行译码,通过分析GPU上的最优线程设置,将码率为5/6的(2080,1760)LDPC算法的译码吞吐率提升至1.38 Gbit/s,译码吞吐率性能优于现有其他基于GPU的LDPC译码器。

一种16通道软件无线电射频前端的设计与实现

随着无线通信技术的快速发展,MIMO技术得到了更加广泛的应用。而多通道射频前端是MIMO硬件系统中重要的组成部分,其性能指标对通信系统功能具有决定性影响。设计了一种16通道软件无线电射频前端,该设计结合集成收发器与超外差收发机架构的优势,可同时支持16路射频收发通道,具有调制精度高、动态范围大和体积小的特点。从实际射频测试结果看,该射频前端性能优异,工作频率10 MHz~6 GHz,最大信号带宽大于150 MHz,输入功率-40~27 dBm,输出功率-10~-110 dBm,差分误差矢量幅度小于0.37%,可适用于多通道软件无线电设备、信道仿真器等对射频指标和体积有要求的应用中。