基于GNURadio与USRP的OFDM无线通信系统实验

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。

基于Gnuradio与Hackrf的无线通信收发系统实现

随着无线通信技术的高速发展,需要对大量的信号及数据进行高效、快速、可操作性更高并且相对低成本的处理,这便对无线通信系统提出了更高的要求。Gnuradio是一种免费的开源软件无线电开发平台工具,在其图形化操作界面中集成了丰富的信号源与信号处理模块,通过功能强大的信号处理模块可以在PC端对无线通信中发送与接收端的信号进行编解码、调制与解调,时域和频域同步等处理。以Hackrf作为硬件平台,通过搭建GRC流图在射频段与PC端对信号及数据进行处理并发送与接收,实现了基于软件无线电平台的无线通信收发系统。

基于GNURadio的伪卫星信号软件发射机设计

地基伪卫星定位技术是实现全域定位的有效途径之一,但其硬件实现成本过高已成为制约伪卫星技术走向商业化的重要掣肘因素之一。本文提出一种利用GNURadio及USRP软件无线电平台实现伪卫星软件发射机的方法,经实验测试验证,该发射机发出的信号可作为伪卫星定位系统使用。

基于USRP和GNURadio的视频传输实现

随着我国科学技术和社会的飞速发展,使得我国通信技术得到大大的提高。如今的发展趋势使得软件无线电通信受到大力推广及应用,无线传输技术向着多媒体、数字图像等领域迅速发展。该实验视频传输是基于USRP外设和Linux操作系统下的GNU Radio平台,使视频通信趋于软件化,使用GNU Radio平台下的各种通信库模块,搭建发送和接收流程图,主要实现在非理想状态下通过USRP采集发送的视频数据,再通过GNU Radio平台下的接收模块,将视频流在另一台PC机上经过视频播放器播放。

基于GNURadio分段差分双阈值的宽带信号检测技术研究与实现

为了解决信道色噪声造成噪底不平坦条件下的宽带信号检测问题,提出将宽带信号分段采集,对窄带功率谱估计值进行差分形成对称阈值,然后根据窄带双阈值检测信号对整个带宽信号进行检测。该方法不要任何的先验信息,分段后各自计算阈值进行检测,解决了窄带间信号切分后信号个数错误、不平坦噪底单阈值误判等问题,实现了对宽带信号的检测。此外,设计了基于GNURadio和USRP软件无线电平台的宽带信号检测器,并通过系统验证了检测器的性能。理论和实验仿真表明:算法能够在宽频带内有效克服色噪声,对噪声不确定度具有鲁棒性,且由于运算复杂度低,可以对宽带信号进行实时检测。

GNUradio的认知无线电在移动通信中的应用

认知无线电是无线电技术的一种。认知无线电具有智能性、灵活性特点。自该技术问世以来,在很多领域和行业中得到了广泛应用。通信双方中有一方或双方均处于运动中的通信状态称为移动通信。移动通信是目前通信行业发展的主流趋势,很多领域和行业的通信都是基于移动通信实现的。认知无线电中频谱感知、高效的资源管理、自适应传输等,使认知无线电具有自学能力和动态资源管理功能,适合在移动通信中应用。

基于GNURadio的MPSK通信系统的实现及性能分析

数字通信系统中广泛采用MPSK(多进制相移键控)调制,因此分析MPSK通信系统性能是研究不同业务类型的通信系统性能的基础。首先分析了MPSK调制、解调原理及通信系统的基本结构,用软件无线电工具GNURadio及其硬件平台USRP设计并实现了简单的MPSK通信系统。在此系统基础上,对MPSK通信系统的信噪比、误码率、码元传输速率进行分析,然后对系统中的编解码器、同步等模块对系统性能的影响展开分析。

基于GNURadio的CMA盲均衡器和锁相环组合设计与实现

在分析Bussgang类恒模算法(Constant Modulus Algorithm,CMA)盲均衡基础上,使用改进型CMA结合二阶锁相环(PLL)的盲均衡方法,实现对MQAM(M=4,16,64)和MPSK(M=2,4,8)信号经过高斯噪声信道后发生的频率偏移和相位偏移的消除。组建了基于GNURadio和USRP软件无线电平台的CMA+PLL盲均衡处理模块。通过对MQAM和MPSK信号的测试,模块在噪声影响下对信号频率和相位偏移依然有良好的纠正性能,为使用软件无线电平台实时接收处理信号做好模块化验证。

关于敌我识别信号M5的SDR实现研究

文章首先阐述了SDR收发框架及配套软件工具GNURadio,其次介绍了敌我识别系统的工作组成,并围绕系统工作模式5(M5)的物理层特性展开了分析,最后进行了软件仿真设计和硬件实现。测量结果表明,时频域信息与理论特性接近一致。

基于DM3730的嵌入式软件无线电平台的研制

采用DM3730微控制器替代PC机配合USRP的硬件设计了新型嵌入式软件无线平台。该平台使用Ubantu for ARM+GNURadio配置可以完全实现传统软件无线电的全部功能。在此介绍了新型嵌入式软件无线电平台的硬件设计,阐述了Ubantu for ARM的搭建和GNURadio for ARM的编译过程,并针对性地做了系统测试。该设计开创性地用高性能ARM处理器搭配软件无线电平台,使新的软件无线电系统具有更低的功耗和更强的便携性。

基于软件无线电与神经网络的频谱监测识别系统

为了解决目前城市频谱监测工作依赖于固定的监测站、持续性监测能力较差和频谱异常判定人工依赖性高等问题,提出了一种利用软件无线电搭配人工智能的新型频谱监测识别系统。首先利用GNURadio软件无线电平台,实现对某一频段的实时监测,获得所需要的频域数据;再利用一系列预处理手段,优化数据样本;最后,在前馈(BP)神经网络中,对频域状态波形进行识别,确定其信号数量、类型及信号所处信道,可以实现持续性频谱监测和智能频谱状态识别判定,其神经网络识别准确率高达96.1%。该系统可以嵌入手持频谱监测设备,并结合云端服务器持续智能地监测区域频谱环境。

基于USRP平台的软件无线电调频广播接收研究

针对传统无线电设计过度依赖硬件、难于扩展的局限性,结合通用的USRP软件无线电平台,采用复化求积法与数字信号相干解调法分别实现了调频信号的数字化调制与解调,给出了基于GNU Radio的调频广播信号接收方案。论文对通用实验平台USRP、开源软件GNU Radio进行了介绍,通过设置WBFM模块,调用相关模块构建了调频广播解调接收的信号流程图,运用GNU Radio软件实现了调频广播信号的解调,能够进行声卡播放。测试结果表明:构建的软件无线电FM接收机能够较好的实现收音机的频道选择、音量控制等功能,具有便于部署、功能易扩展和易于升级等优势。

基于HackRF的软件无线电扩展应用研究

随着无线通信技术的高速发展,需要对大量的信号及数据进行高效、快速、可操作性更高且相对低成本的处理,这便对无线通信系统提出了更高的要求。软件定义无线电(Software Defined Radio,SDR)是一种软硬结合的无线电广播通信技术,它使用软件来调节无线通信使用的硬件参数,而非通过修改硬件元器件实现。频带、空中接口协议和功能都可以通过软件下载和更新来升级,而不用反复更换硬件。笔者在开源SDR平台HackRF和免费的开源软件无线电开发平台工具GNURadio的基础上,通过软硬件强大的信号处理功能在PC端对HackRF开发板的信号进行编解码、调制解调、时频域变换等处理,实现更为广泛的应用。

对消处理技术在宽带频谱感知中的应用研究

在高斯噪声背景假设条件下,能量检测的频谱感知性能最优且易于工程实现,但在非高斯噪声背景下,其感知性能大大下降甚至无效。针对这一问题,利用对消处理方法来提高能量检测在非高斯噪声下的频谱感知性能,通过将检测统计量与先验背景噪声进行对消预处理,在降低噪声非高斯度的同时提高了统计量的信噪比,从而提高了检测概率,并进一步提高了宽带频谱感知性能。利用USRP、GNURADIO和MATLAB设计并实现了频谱感知平台,同时验证了该算法的可行性。

基于软件无线电的通信中继平台

在现有软件无线电平台的基础上,提出一种新的中继平台。该平台由RTLSDR设备和hackrf组成,RTLSDR负责信号的接收,hackrf负责发送,软件gnuradio负责信号的处理、算法的编程等。该方案开放性、通用性强,成本较低。

基于IDFT结构的多通道信道化算法研究

在研究常规数字信道化算法通用结构的基础上,推导出数字信道化算法的数学模型,得到了基于IDFT数字信道化算法的高效结构.与常规结构相比,该高效结构降低了数字信道化处理算法的计算复杂度,提高了数据处理的吞吐量,同时节省了实现时的软硬件资源.最后,以Gnuradio平台为基础,实现了该高效结构,通过与Gnuradio自带的信道化处理算法进行比较,验证了该结构的有效性.