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。     

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。     

软件无线电技术在无人机数据链系统中的应用

软件无线电技术具有使用灵活、保密性强、适应广泛、升级简便的特点,因而在军用和民用无线通信中有着广阔的应用前景;研究软件无线电技术在分析无人机数据链系统信号、信道方面的应用十分必要;通过对软件无线电平台、关键技术和算法的介绍分析,结合基于R&S公司的SMU200构建的无人机数据链仿真系统,对无人机数据传输链路中不同样式信号的采集、解调以及信道模型对传输的影响进行仿真分析,得出保证数据链路有效传输的条件,同时验证了数字仿真系统的可靠性。     

基于软件无线电的调制算法研究

软件无线电被认为是继模拟通信到数字通信,固定通信到移动通信之后无线通信领域的第三次突破。调制解调技术在软件无线电系统中占据着非常重要的地位,它的优劣决定了系统的性能,是软件无线电的关键所在。本文主要对软件无线电结构下的调制算法进行研究,并在此基础上用matalab对AM、FM、2FSK信号的调制算法进行了仿真,从而证明了算法的正确性和可行性。     

数字中频AGC的快速算法设计

软件无线电是当前无线通信领域的一个热点。在基于软件无线电的数字中频接收机(DIFR)中,由于现有A／D芯片的动态范围不足以满足系统需求,需要使用自动增益控制(AGC)电路对输入的中频信号进行预处理。本文提出了一种全数字化AGC的快速算法,给出了详细的算法实现过程和仿真结果。该算法计算简单、运算量小,易于用DSP实现。仿真结果显示,该AGC具有响应时间短、调节精度高的特点,适用于大动态环境下对中频信号的快速调整。     

基 ＡＤ９３６１的北斗接收机终端性能评估方法研究

为满足北斗定位导航系统中接收机基带信号处理算法研究的需要,设计了一种运行于软件无线电平台、输出数据全面多样的北斗接收机平台,并对其进行了详细的指标评估和定位验证。该接收机运行于由ARM、FPGA和AD9361组成的软件无线电平台上,利用AD9361射频前端得到北斗B1信号的中频采样数据,通过FPGA和ARM实现北斗卫星的快速捕获、跟踪及位置解算等信号处理流程。利用已知参数的模拟导航信号对接收机进行了性能指标评估,并进行了实际场景的定位实验。实验测试表明,该接收机捕获、跟踪等过程性能表现良好,导航定位精度及动态定位精度较高,可输出标准原始观测量数据,满足一般的北斗接收机基带信号处理及定位算法研究的需要。     

空中无线电监测平台最佳工作高度探究

无线通信技术的快速发展使得无线电监测环境日益复杂,传统的无线电监测网很难满足日常无线电监测的需求,为了实现空中无线电全方位立体式的监测,实现覆盖范围内空中频率通信安全畅通,探究满足需求的最佳平台工作高度.在云南省昆明市呈贡大学城应用飞艇作为空中平台,搭载无线电监测设备,对发射的12个不同地点的监测信号进行信号强度的测试.飞艇飞行高度达到100m时,大部分监测信号能被监测得到,能满足无线电监测的日常需求.证明了建立云南省空中无线电监测的可行性,并得出了满足监测工作需求的最佳平台高度,为今后空中监测平台的部署提供了有力支撑.     

非线性自适应滤波在磁致伸缩导波传感器信号处理中的应用

针对传统滤波算法对磁致伸缩导波传感器信号滤波,存在降噪效果不理想、滤波后信号失真等问题,提出一种基于小波分解的非线性自适应滤波算法。在利用小波分解提取参考噪声的基础上,将神经网络和粒子群优化算法引入传统自适应滤波中,实现了对信号的非线性自适应滤波。以纵向导波磁致伸缩传感器对钢杆的检测信号为例,应用该算法进行滤波处理,结果表明:这种算法能够有效滤除检测信号中的噪声,具有滤波后信号信噪比高、信号不失真、容易实现实时处理等优点,可以实际应用在磁致伸缩导波传感器信号处理中。     

基于DSP和交换芯片的中频软件无线电接收控制系统设计

软件无线电是无线通信方式之一,为了精准接收中频软件无线电信号,确保中频软件无线电信号接收控制效果,设计了基于DSP和交换芯片的中频软件无线电接收控制系统。加设数字信号处理芯片和交换芯片,通过振荡器、滤波器、混频器等元件的连接,设计无线电接收机,通过调整逻辑控制电路优化接收控制器,生成并执行接收控制指令。在系统硬件的支持下,利用DSP技术采集并处理中频软件无线电信号,校准无线电信号的不平衡程度,通过调制样式识别、解调以及分类存储等步骤,实现系统的接收控制功能。系统测试结果表明,在此次设计系统的控制下,无线电接收信号的平均信噪比高达47.4dB,能够精准接收中频软件无线电信号,具有较好的中频软件无线电信号接收控制效果,有效扩大无线电的接收范围。     

基于Matlab和通用软件无线电外设的频谱感知实现

为提高频谱资源的利用率,针对实际无线通信信道,搭建基于Matlab和通用软件无线电外设的无线通信系统平台,应用能量检测法对主用户信号进行频谱感知和可用频谱带宽估计,实现频谱检测并为次用户的频谱接入提供判断依据。实验结果表明,该方法能快速准确地实现无线电系统通信,并且在高信噪比和采样个数较多的情况下,能较好地检测频谱占用情况,满足认知无线电频谱感知的要求。     

基于Zig Bee无线传感器网络的工业废气监控系统

结合 Zig Bee 无线短距离通信技术,提出一种应用于工业废气监控的无线传感器网络系统架构.该方案网络节点硬件电路以 ATmega128L 为控制器、CC2430 为射频收发器,详细规划了网络中节点硬件设计与软件设计,并对网络中数据安全通信进行了充分考虑.该系统利用遗传聚类思想实现监测节点能量均衡消耗,具有低成本、低...     

基于WIA-PA的工业无线网关开发及实现

从WIA-PA工业无线网络的应用背景和意义出发,在详细分析WIA-PA无线网络的体系结构以及网络通信要求的基础上,设计了基于WIA-PA的无线网关.该网关采用集射频与微控制器于一体的无线单片机CC2431和具有体积小、功耗低、集成度高等特点的微型计算机嵌入式PC/104作为核心器件.详细介绍了WIA-PA无线网关的硬件架构,简要分析了WIA-PA无线网关的应用程序软件设计.该网关实现了无线接发数据、管理无线网络内部节点以及与外部工业网络通信的功能.     

Efficient Time Synchronization Approach for Wireless Communication Systems on GPP-Based Software-Defined Radio Platform

General purpose processer (GPP) based software-defined radio (SDR) platforms provide wireless communication system engineers with maximal architecture flexibility and versatility to construct a wideband wireless communication system. Nevertheless, the lack of hardware real-time timing control makes it difficult to achieve time synchronization between the base station and the terminals. In this paper, a software-based time synchronization (STS) method is proposed to realize the time synchronization of time division multiple access (TDMA) based wireless communication systems. A high precision software clock source is firstly constructed to measure the elapse of processing time. The Round-Trip Delay (RTD) algorithm is then presented to calculate timing advance values and achieve time synchronization. An example TDMA system is implemented on Microsoft Sora platforms to evaluate the performance. Experiments show that the proposed mechanism is effective to enable time synchronization for wideband wireless communication systems on GPP-based SDR platforms.     

基于LoRa、蓝牙和安卓手机的AUV手柄遥控系统设计

为实现AUV手柄遥控模式不增加AUV无线电通信硬件开销,且为了实现该功能模式的低成本、易实现、全透明和自定义,设计了AUV手柄遥控指令经指控台中转的AUV手柄间接遥控方案;方案硬件上以安卓手机为遥控手柄,配套遥控手柄APP软件实现手柄操作,通过手机蓝牙与指控台计算机蓝牙进行近距离点对点连接,以蓝牙无线通信实现手柄遥控指令对指控台的传输,之后指控台通过LoRa无线通信实现手柄遥控指令对AUV的无线传输;方案试验验证环节以Arduino开发板模拟指控台,结合无线蓝牙收发模块接收手机遥控手柄发来的遥控指令,实现了10米间距20Hz数据帧蓝牙通信,结合LoRa模块进行遥控指令的无线发送,以AUV无线通信板进行LoRa接收,并对收到的遥控指令进行解析和执行,实现了1000米间距9600bps速率的LoRa通信;最终通过点灯试验、打舵试验和推进器试验证明了该设计方案链路完整可行并应用到工程实践。     

认知无线电技术在煤矿井下的应用研究

针对现有煤矿井下无线通信系统载频和调制方式等参数固定、无法适应巷道信道模型变化而导致通信可靠性低的问题,提出了在煤矿井下无线通信系统中应用认知无线电技术的方案,即利用认知无线电技术感知通信系统所处巷道的频谱和信道模型,实时、自适应地调整载频、调制方式等传输参数的特点,从而优化煤矿井下无线通信网络的传输性能;综合分析了认知无线电在煤矿井下应用的可行性;最后给出了认知无线电在煤矿井下应用的实现模式。     

基于软件无线电的同步机制研究

软件无线电(Software Defined Radio, SDR)以其灵活性和通用性等优点,成为了当代移动通信的一大研究热点。然而主流的SDR原型平台仅实现了点对点通信,由于未能解决时钟同步问题,在多点间通信方面难以保证时序控制和多用户调度。为搭建基于SDR平台的多点通信场景,提出了一种基于软件的网同步实现机制,并采用回程时延(Round Trip Delay, RTD)算法获得软时钟同步,实验表明在微软软件无线电原型平台（Sora）上能获得误差为纳秒级精度的软时钟源,能够模拟TDMA接入方式下的多用户通信场景,验证了软时钟同步机制的正确性与稳健性。     

基于WIA—PA的数字仪表设计

以WIA—PA工业无线网．络技术为基础,采用集射频与微控制器于一体的无线单片机CC2431为核心控制器件,重点介绍了WIA—PA无线传感仪表硬件设计,简单介绍了系统软件的整体设计结构。该仪表实现了无线通信和显示功能,可广泛应用于工业无线网络现场。     

基于RFID 技术的矿井人员定位读写系统

针对煤矿的安全现状,提出了基于射频识别技术的矿井人员定位读写系统。该方案以TI公司单片机MSP430F5438为核心芯片,结合Chipcon公司的无线射频收发芯片CC1100和外围元器件设计工作频率为915MHz的读卡器。详细论述了读卡器的硬件原理和软件设计思想,给出系统原理图和软件设计流程图,以IAR Embedded Workbench V3.41A为平台进行系统软件的开发。最后分析系统的防碰壁原理和通信协议,采用F-ALOHA算法,以减少碰撞的发生,提高识别精度和效率。通过仿真比较F-ALOHA算法与ALOHA算法,采用F-ALOHA算法传输错误低。结果表明该方案是可行的,适合实际应用。     

基于FPGA的数字下变频SDR-PHS系统的设计及实现

软件无线电SDR(Software Defined Radio)技术改变了传统的硬件无线电平台,是一种具有弹性的软件无线电平台,它支持不同的无线通信标准和系统的要求。而现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array)由于其可灵活编程的特点,其处理能力、逻辑资源规模的不断增强,在需要灵活配制的SDR设计中承担着越来越重要的角色。本文从软件无线电的设计思想出发,描述一种应用于个人手持式电话系统PHS(Personal Handyphone System)中基于FPGA的数字下变频SDR处理方案的设计分析及其实现过程,阐述基于硬限幅和RSSI幅度信息恢复的低成本SDR实现方法。仿真试验结果验证了该方法的有效性和可靠性。     

基于nRF24E1的无线射频数据采集系统设计

针对工业现场的数据采集,基于无线射频收发芯片nRF24E1,设计了一种无线数据采集系统.介绍了无线芯片nRF24E1,给出了系统的硬件和软件实现,并采用轮询的方式,实现了点对多点的无线通信;通过设计合理的通信协议,提高了通信的可靠性.设计的系统具有体积少,功耗低,数据传输可靠的优点.