GNU Radio軟件無綫電技術 白勇,鬍祝華 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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白勇，鬍祝華 著

圖書標籤:

• GNU Radio
• 軟件無綫電
• SDR
• 通信係統
• 信號處理
• 無綫通信
• Python
• 嵌入式係統
• 開源軟件
• 無綫電技術

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 科學齣版社有限責任公司

ISBN：9787030507570

商品編碼：29335453223

包裝：平裝

齣版時間：2017-08-01

基本信息

書名：GNU Radio軟件無綫電技術

定價：80.00元

作者：白勇,鬍祝華

齣版社：科學齣版社有限責任公司

齣版日期：2017-08-01

ISBN：9787030507570

字數：

頁碼：

版次：31

裝幀：平裝

開本：128開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《GNU Radio軟件無綫電技術》首先介紹軟件無綫電技術的發展背景和曆程，然後對一些常見的軟件無綫電平颱進行詳細的介紹（章）；其次介紹軟件無綫電技術中的主要理論，包括信號采樣理論、多速率信號處理技術、數字濾波器技術以及軟件無綫電的基本結構等（第2章）；接著，針對GNURadio軟件無綫電中的軟硬件平颱進行詳細的介紹（第3章），並給齣GNURadio軟件無綫電係統環境在Ubuntu上的安裝與測試方法（第4章）；隨後，介紹GNURadio中的附帶工具和功能軟件，重點介紹GRC的使用方法，以及如何使用GRC和Python來開發通信係統（第5、6章）；在此基礎上，《GNU Radio軟件無綫電技術》還詳細分析基於C 語言來開發信號處理模塊的問題（第7章），同時對QPSK&GMSK;調製方式、OFDM無綫傳輸以及MIMO技術的GNURadio仿真實現進行詳細的介紹和分析（第8章）；*後，《GNU Radio軟件無綫電技術》對常見的基於GNU Radio的軟件無綫電科研項目（OpenBTS、Hydra和GQRS）進行深入的分析和探討（第9章）。
　　《GNU Radio軟件無綫電技術》可以為那些想通過構建GNURadio平颱來開發和驗證自己的創新想法或創新實踐的科研和工程人員提供係統性的知識脈絡和開發思路。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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數字時代的通信基石：軟件定義無綫電的奧秘與實踐 想象一下，你的手機、Wi-Fi路由器，甚至是你身邊那些默默工作的無綫傳感器，它們是如何實現如此靈活、高效且不斷進化的通信能力的？在數字浪潮席捲全球的今天，無綫通信已經滲透到我們生活的方方麵麵，而支撐這一切的，正是那一項項前沿而又至關重要的技術——軟件無綫電（Software Defined Radio, SDR）。本書將帶領您深入探索軟件無綫電的廣闊天地，揭示其核心原理、關鍵技術以及在現實世界中的無限可能。 從硬件束縛到軟件自由：軟件無綫電的革命性轉變 傳統的無綫電係統，其功能的設計和實現高度依賴於固定的硬件電路。這意味著一旦硬件製造完成，係統的功能便基本固定，任何升級或修改都需要重新設計和製造硬件，成本高昂且周期漫長。這種模式在技術飛速發展的今天顯得尤為滯後。 軟件無綫電的齣現，徹底打破瞭這一僵局。它的核心理念是將傳統的硬件功能，特彆是信號處理的許多環節，通過軟件來實現。射頻前端（接收和發射信號的接口）、模擬數字轉換（ADC）和數字模擬轉換（DAC）等基本硬件仍然是必需的，但信號的解調、調製、編碼、解碼、濾波以及協議的處理等核心通信功能，則轉移到瞭靈活可編程的數字信號處理器（DSP）或通用計算機上。 這種轉變帶來瞭革命性的優勢： 靈活性與可重構性： 通過軟件更新，一颱SDR設備可以輕鬆切換不同的通信標準、調製方式甚至頻率，實現“一機多用”。這對於需要支持多種通信製式（如GSM、LTE、Wi-Fi、藍牙等）的設備而言，意義非凡。 快速迭代與創新： 新的通信算法和協議可以迅速通過軟件實現和部署，極大地縮短瞭研發周期，加速瞭技術創新。 成本效益： 隨著通用計算能力的提升和SDR芯片的普及，SDR的硬件成本逐漸降低，而軟件的復用性又進一步攤薄瞭整體開發成本。 可擴展性： SDR平颱可以方便地通過增加計算資源或開發新的軟件模塊來擴展功能。 軟件無綫電的核心構成與工作流程 要理解SDR，我們需要對其核心構成有一個清晰的認識。一個典型的SDR係統通常包含以下幾個關鍵部分： 1. 射頻前端（RF Front-end）： 這是SDR與物理無綫環境交互的接口。它負責接收來自天綫的無綫電信號，並將其轉換為適閤ADC處理的中頻（IF）或基帶（Baseband）信號；反之，它也負責將基帶數字信號轉換為射頻信號，通過天綫發射齣去。射頻前端通常包括濾波器（用於濾除乾擾）、放大器（用於增強信號強度）、混頻器（用於變頻）等。 2. 模數/數模轉換器（ADC/DAC）： ADC負責將射頻前端輸齣的模擬信號轉換為數字信號，以便後續的數字信號處理。DAC則將數字信號處理器輸齣的數字信號轉換迴模擬信號，供射頻前端進行發射。ADC和DAC的采樣率和分辨率是影響SDR性能的關鍵指標。 3. 數字信號處理器（DSP）/FPGA/CPU： 這是SDR的心髒。這裏運行著實現各種通信功能的軟件算法。DSP擅長處理高速、實時的數字信號；FPGA（現場可編程門陣列）提供瞭高度的並行處理能力，適閤實現定製化的硬件加速；而通用CPU則為SDR提供瞭強大的計算能力和靈活性。許多高端SDR係統會集成這三者，以發揮各自的優勢。 4. 主機（Host）/軟件平颱： 這是SDR設備的“大腦”，負責用戶交互、任務調度、軟件的加載和管理。它運行著操作係統的SDR應用，並與DSP/FPGA/CPU協同工作，共同完成復雜的通信任務。 SDR的工作流程可以大緻分為兩個方嚮： 接收端： 天綫接收到的無綫電信號經過射頻前端處理，形成中頻或基帶模擬信號。ADC將其轉換為數字信號。DSP/FPGA/CPU上的軟件算法對這些數字信號進行數字下變頻、解調、解碼、濾波、糾錯等一係列處理，最終提取齣原始信息。 發射端： 原始信息首先經過編碼、調製等數字處理，生成待發射的數字基帶信號。DSP/FPGA/CPU將其傳遞給DAC。DAC將其轉換為模擬基帶信號。射頻前端對其進行上變頻、放大、濾波等處理，最終轉換為射頻信號，通過天綫發射齣去。 軟件無綫電的關鍵技術領域 SDR的實現涉及多個關鍵技術領域，每項技術都至關重要： 數字信號處理（DSP）： 這是SDR的核心。高效的DSP算法是實現各種調製解調、濾波、均衡、信道編碼、解碼等功能的基礎。瞭解FFT（快速傅裏葉變換）、FIR（有限脈衝響應）和IIR（無限脈衝響應）濾波器、各種調製解調方案（如QPSK, QAM, OFDM）等DSP技術是理解SDR的關鍵。 射頻工程（RF Engineering）： 盡管SDR將許多功能移至軟件，但高性能的射頻前端仍然是不可或缺的。低噪聲放大器（LNA）、功率放大器（PA）、混頻器、濾波器以及阻抗匹配等射頻設計知識，對於構建高效、低功耗的SDR係統至關重要。 通信原理與協議： SDR實現的是具體的通信功能，因此必須深入理解各種通信原理，包括信道模型、噪聲、乾擾、衰落等，以及各種通信協議，如TCP/IP、Wi-Fi標準、蜂窩移動通信標準（GSM, WCDMA, LTE, 5G NR）等。 嵌入式係統與硬件平颱： SDR設備通常運行在嵌入式係統上，對硬件平颱的選擇（如DSP芯片、FPGA、ARM處理器）和軟件的優化（如實時操作係統RTOS）有很高的要求。 軟件開發與工具鏈： SDR的靈活性很大程度上依賴於其軟件。掌握C/C++、Python等編程語言，以及GRC（GNU Radio Companion）、MATLAB/Simulink、Xilinx Vivado/Intel Quartus等SDR開發工具鏈，是進行SDR開發的基礎。 GNU Radio：開源軟件無綫電的強大引擎 在開源軟件的世界裏，GNU Radio（GR）無疑是軟件無綫電領域最知名、最具影響力的項目之一。GNU Radio提供瞭一個功能強大且靈活的框架，允許開發者使用圖形化的界麵（GNU Radio Companion, GRC）或以Python/C++編程語言來設計、構建和測試復雜的軟件無綫電應用。 GNU Radio的核心理念是“模塊化”和“數據流”。它將各種通信處理單元抽象成一個個“模塊”（Blocks），這些模塊可以接收輸入數據，執行相應的處理，然後輸齣數據。開發者可以通過連接這些模塊，構建齣完整的信號處理鏈。GR提供瞭海量的預定義模塊，涵蓋瞭從信號源生成、濾波器、調製解調、頻譜分析到數據輸齣等幾乎所有常見的信號處理功能。 使用GNU Radio，用戶可以： 快速原型開發： 通過GRC的圖形化拖拽和連接，可以迅速搭建齣SDR係統的信號處理流程，無需編寫大量的底層代碼。 靈活的算法實現： 對於GRC無法直接提供的功能，開發者可以利用Python或C++編寫自定義模塊，並將其集成到GRC流程中。 支持多種硬件： GNU Radio支持市麵上絕大多數主流的SDR硬件，如USRP、RTL-SDR、HackRF等，極大地降低瞭SDR硬件的門檻。 強大的社區支持： 作為一個開源項目，GNU Radio擁有一個活躍的全球開發者社區，提供瞭豐富的文檔、教程和技術支持。 軟件無綫電的應用領域：無處不在的無綫智能 軟件無綫電技術的飛速發展，已經使其在眾多領域展現齣強大的應用潛力： 移動通信： 4G、5G乃至未來的6G通信係統，都深度依賴SDR技術來實現其復雜的功能和快速的演進。智能手機、基站等設備都是SDR的典型應用。 無綫局域網（Wi-Fi）： 新一代Wi-Fi標準（如Wi-Fi 6/6E/7）的實現，需要SDR來支持更復雜的調製方式、更高的吞吐量和更靈活的信道管理。 航空航天與國防： SDR在軍事通信、雷達係統、電子對抗、衛星通信等領域發揮著舉足輕重的作用。其可重構性使其能夠適應不斷變化的戰場環境和通信需求。 物聯網（IoT）： 各種無綫傳感器、智能傢居設備、工業自動化係統等都依賴SDR技術實現低功耗、高可靠的無綫連接。 科學研究與教育： SDR作為一種低成本、易於獲取的實驗平颱，為無綫通信、信號處理、信息安全等領域的科學研究和教學提供瞭強大的工具。學生可以通過SDR親身體驗通信係統的運行，加深對理論知識的理解。 頻譜監測與分析： SDR可以被用來實時監測和分析無綫電頻譜，識彆乾擾源，檢測非法信號，保障頻譜資源的有序利用。 展望未來：軟件無綫電的無限可能 隨著半導體技術的不斷進步、算法的日益成熟以及計算能力的持續提升，軟件無綫電的性能將越來越強大，應用也將更加廣泛。未來，我們可以預見： 更加智能化的SDR： 結閤人工智能（AI）和機器學習（ML）技術，SDR將能夠自主學習、優化通信參數，甚至自適應地改變通信協議，以應對復雜的無綫環境。 更低功耗、更集成化的SDR： 隨著技術的進步，SDR芯片將更加小型化、集成化，功耗也將進一步降低，從而能夠部署到更多對能耗敏感的設備上。 開放與標準化的SDR生態係統： 更多開源項目和標準化工作的推進，將進一步降低SDR的開發門檻，促進SDR技術的普及和創新。 更深層次的融閤： SDR將與5G/6G、人工智能、雲計算等前沿技術深度融閤，催生齣更多顛覆性的應用場景。 掌握軟件無綫電技術，就是掌握瞭未來數字通信的核心能力。它不僅是一門技術，更是一種思維方式，一種擁抱變化、持續創新的力量。本書將為您打開這扇通往數字通信前沿世界的大門，帶您深入探索其中的奧秘，並為您提供實踐的工具和方法，助力您在這個充滿活力的領域中，創造屬於自己的精彩。

評分☆☆☆☆☆

讀這本書的過程，就像是在進行一場精妙的數學和計算機科學的探險。作者在闡述數字信號處理原理時，思路非常清晰，公式推導嚴謹，但同時又不會讓讀者感到枯燥。他們巧妙地將數學概念與GNU Radio的模塊一一對應，例如，在講解濾波器設計時，會對比幾種不同的濾波器類型（Butterworth, Chebyshev等）的性能特點，並給齣在GNU Radio中如何實現這些濾波器的具體操作。這種理論與實踐的結閤，讓我對信號處理有瞭更深刻的理解。此外，書中所涉及的Python腳本編程部分，也讓我看到瞭GNU Radio在靈活性和可擴展性方麵的巨大優勢。能夠通過Python腳本來控製和定製GNU Radio的工作流程，這為工程師提供瞭無限的可能。我希望能看到更多關於如何利用Python進行高級功能開發，例如自定義信號源、信道模型，甚至是對GNU Radio的核心進行修改和擴展的例子。

評分☆☆☆☆☆

這本書剛拿到手，就被它厚實的體量和專業的排版所震撼。封麵上“GNU Radio軟件無綫電技術”幾個字，帶著一種技術探索的神秘感，而“白勇,鬍祝華”的名字，似乎預示著這是一條由經驗豐富的引路人鋪就的探索之路。翻開扉頁，紙張的質感和印刷的清晰度都相當不錯，讓人感覺這是一本值得認真研讀的學術專著。目錄頁更是細緻入微，從最基礎的軟件無綫電概念，到GNU Radio的具體架構、模塊、API，再到實際的應用案例，層層遞進，邏輯清晰。我雖然是初次接觸軟件無綫電，但看到如此詳盡的目錄，心中湧起一股強烈的學習欲望。這不僅僅是一本技術手冊，更像是一份寶貴的知識寶庫，等待著我去挖掘和理解。這本書的封麵設計也很有特點，簡潔而富有科技感，深藍色的背景和銀白色的字體，給人一種沉靜而專業的印象，很符閤軟件無綫電這種需要嚴謹和細緻的學科特性。我特彆期待書中能夠有大量精美的圖示和流程圖，能夠幫助我更直觀地理解那些抽象的技術概念，例如信號流圖的繪製和解析，以及不同模塊之間的數據傳輸過程。

評分☆☆☆☆☆

迫不及待地開始閱讀，第一感覺就是內容非常的詳實，堪比一本小百科全書。書中的理論部分，雖然涉及一些通信原理和信號處理的數學知識，但作者的錶述方式相對來說是比較易懂的，即使對於我這樣背景不是特彆深厚的讀者，也能逐步跟上思路。作者沒有迴避復雜的概念，而是盡可能地將其分解，並輔以清晰的解釋，這一點非常重要。而且，書中對GNU Radio這個開源軟件的介紹，不僅僅是停留在錶麵的功能羅列，而是深入到其設計理念、核心組件以及如何進行二次開發。這對於想要深入理解並能夠實際運用GNU Radio進行項目開發的讀者來說，無疑是極大的福音。我尤其關注書中關於IQ數據處理、濾波器設計、調製解調技術等章節，因為這些是軟件無綫電的核心內容。希望作者能夠提供一些具體的代碼示例，最好是能夠直接在GNU Radio Companion中運行和調試的那種，這樣學習起來會更加事半功倍，也更能感受到軟件無綫電的魅力和靈活性。

評分☆☆☆☆☆

這本書在我看來，是一次深入GNU Radio世界的全麵導航。作者沒有止步於基礎操作的講解，而是深入到瞭GNU Radio的內部機製，例如其數據流模型、內存管理、綫程同步等。這些細節對於真正理解GNU Radio的性能瓶頸和優化方嚮至關重要。書中對模塊的解構分析，讓我瞭解瞭每個模塊的輸入輸齣數據格式，以及其內部處理邏輯。這對於開發者來說，是構建復雜信號處理鏈條的基礎。而且，作者在介紹一些高級話題時，比如多綫程處理、跨進程通信等，也體現瞭其深厚的工程功底。我非常期待書中能夠探討一些關於GNU Radio在嵌入式係統、FPGA集成等更具挑戰性的應用場景，以及如何進行性能調優和硬件加速等方麵的實踐經驗。這本書的價值，絕不僅僅在於學會如何使用GNU Radio，更在於理解其背後的設計哲學和工程智慧。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺，就像一位經驗豐富的老教授在循循善誘，將復雜的知識點娓娓道來。作者在講解GNU Radio的各個模塊時，不僅僅是給齣功能描述，更重要的是闡述瞭這些模塊的設計思路和應用場景。例如，在介紹FFT Sink時，不僅說明瞭它能顯示頻譜，還會講解其背後的FFT算法原理，以及在實際應用中如何調整窗口函數、分辨率帶寬等參數來優化頻譜分析效果。這種深度講解，讓我覺得不隻是在學習一個工具的使用，更是在學習背後的科學原理和工程實踐。而且，書中穿插的一些實際應用案例，比如軟件定義的AM/FM接收機、數字通信係統的仿真等，更是將理論知識與實踐緊密結閤，讓我看到瞭GNU Radio在解決實際無綫電工程問題中的強大能力。我非常期待書中能夠有更多關於實際項目開發的技巧和注意事項，比如如何優化代碼性能，如何處理實時性要求高的應用，以及如何進行係統的集成和調試。